煤化工產(chǎn)業(yè)“碳”尋新路徑

雙碳、雙控背景下，煤化工企業(yè)無疑壓力山大。在9月24~26日于陜西榆林舉辦的2021中國(榆林)煤化工技術(shù)交流會(huì)暨煤化工產(chǎn)業(yè)雙碳雙控高端論壇上，業(yè)內(nèi)專家就煤化工產(chǎn)業(yè)鏈低碳化高質(zhì)量發(fā)展給出了路徑和方案。

　　產(chǎn)業(yè)跨界耦合降碳

　　煤化工碳多氫少，油氣化工氫多碳少，兩者優(yōu)勢互補(bǔ)可大幅提高資源利用效率。這種產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展模式，早在“十二五”期間就成為現(xiàn)實(shí)。陜西延長中煤榆林能源化工有限公司依托當(dāng)?shù)刎S富的油氣煤鹽資源優(yōu)勢，2014年建成投產(chǎn)煤氣油鹽綜合利用項(xiàng)目。該項(xiàng)目通過多種原料優(yōu)化配置和工藝路線優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)碳?xì)浠パa(bǔ)平衡、節(jié)能減排，與傳統(tǒng)煤制甲醇工藝相比，噸甲醇可減排二氧化碳60%以上。

　　“除石油化工外，煤化工還可與鹽化工、冶金、生物化工、新能源產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展。”山東能源集團(tuán)有限公司顧問褚宏春說。

　　如今，綠氫與煤氣化互補(bǔ)又成為業(yè)內(nèi)新的追捧，為現(xiàn)代煤化工綠色賦能。寧夏寶豐集團(tuán)創(chuàng)新打造的國家級(jí)太陽能電解水制氫綜合示范項(xiàng)目，用綠氫替代煤炭原料、綠氧替代煤炭燃料生產(chǎn)化工產(chǎn)品，噸烯烴耗甲醇降至2.7噸，轉(zhuǎn)化率比行業(yè)平均水平提高了18%，引領(lǐng)行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展。

　　混合分級(jí)氣化減碳

　　清華大學(xué)山西清潔能源研究院張建勝教授認(rèn)為，采用二氧化碳與氧氣混合分級(jí)氣化創(chuàng)新技術(shù)，可以大幅減少二氧化碳排放。

　　“我國80%的合成氨和甲醇以煤為原料，前端都需要通過煤氣化制取合成氣。雖然產(chǎn)品中固定了一定量的碳，但仍是二氧化碳排放的主要行業(yè)。”張建勝說，他們通過煤氣化反應(yīng)機(jī)理研究，發(fā)現(xiàn)加入適量的二氧化碳混合氣化，可促進(jìn)水煤氣變換反應(yīng)逆向進(jìn)行，使得更多煤中的碳元素和氣化劑中二氧化碳的碳元素進(jìn)入合成氣，不僅可以減少二氧化碳產(chǎn)生，還可以額外固定二氧化碳。

　　記者了解到，2010年7月?lián)P子石化就成功把乙二醇裝置副產(chǎn)的高純度二氧化碳送至合成氣裝置，替代部分天然氣作為生產(chǎn)原料，至今累計(jì)利用二氧化碳40.7萬噸，節(jié)約天然氣14.8萬噸。

　　張建勝透露，有機(jī)污泥、油渣、煤泥等含碳廢棄物也可摻入原料煤進(jìn)行氣化，是一項(xiàng)潛力巨大的碳減排新途徑。按我國甲醇總產(chǎn)能7500萬噸、年耗煤1.12億噸測算，10%的含碳廢棄物代替原料煤用于氣化，可減少二氧化碳排放2317萬噸，實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用與減碳雙贏。

　　深加工資源化用碳

　　中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所對(duì)外發(fā)布的以二氧化碳為原料直接人工合成淀粉的研究成果，引起社會(huì)關(guān)注。

　　與會(huì)專家認(rèn)為，二氧化碳捕集、封存與利用(CCUS)盡管也是較好出路，但受地質(zhì)條件限制，體量不會(huì)多大，目前尚處于初級(jí)階段。除減少碳排放外，從源頭上實(shí)現(xiàn)二氧化碳資源化利用是根本途徑。褚宏春建議，通過開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，加快二氧化碳加氫制化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)資源化利用，市場空間很大。

　　中石化洛陽(廣州)工程有限公司總經(jīng)理韓衛(wèi)國透露，該公司研發(fā)的二氧化碳加氫制阿爾法烯烴技術(shù)最近獲得成功。

　　近年來，業(yè)內(nèi)積極將二氧化碳深加工為化工產(chǎn)品，并形成了一批科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化成果。中國科學(xué)院過程工程研究所和江蘇奧克化學(xué)有限公司合作完成固載離子液體催化二氧化碳轉(zhuǎn)化制備碳酸二甲酯/乙二醇綠色工藝，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。奧克股份還開發(fā)了萬噸級(jí)二氧化碳與環(huán)氧乙烷合成碳酸乙烯酯系列產(chǎn)品中試裝置，取得了世界首創(chuàng)、國際領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新成果。此外，中海油開發(fā)了二氧化碳和環(huán)氧乙烷的衍生共聚物用于可生物降解塑料，中科院廣州化學(xué)研究所研究開發(fā)低相對(duì)分子質(zhì)量二氧化碳共聚物等，二氧化碳加氫合成甲醇研究亦獲突破。

　　中國絕熱節(jié)能材料材料協(xié)會(huì)氣凝膠材料分會(huì)副秘書長畢鑒挺告訴記者，氣凝膠復(fù)合材料在生產(chǎn)過程中，以硅酸乙酯為硅源，多采用超臨界二氧化碳干燥工藝，也是二氧化碳資源化利用的出路。

　　中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長兼秘書長趙俊貴表示，煤化工行業(yè)要加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，努力突破源頭減碳的瓶頸，開拓二氧化碳資源化利用新路徑，積極發(fā)展煤基特種燃料、煤基生物可降解新材料等，走出一條高碳產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展、資源循環(huán)利用的發(fā)展新路子。