“双碳”背景下现代煤化工发展路径研究

“双碳”背景下现代煤化工发展路径研究

王 胜

辽宁省沈阳市沈河区，辽宁沈阳 110000

摘要：碳目标是我国对世界的庄严承诺。煤炭工业属于二氧化碳排放较高的行业，它们正在逐步提高生产能力，以检测低碳化即将到来的发展。以为保障国家能源安全具有重要作用，碳排放作为技术和排放的主要来源，其中排放技术可以改善产品结构和新能源，而且可以通过电替代排放，这就决定总体碳排放水平下降超过90%，并建议通过创新的技术过程来研究减排强度的下降。

关键词: 煤化工；碳排放；电驱；新能源

2020年9月22日习近平主席发表重要讲话在联合国大会一般性辩论75届会议上，我国致力于我们的国家自主贡献新领域的长期愿景目标和气候变化：中国扩大其自主贡献，采取更有力的政策和措施，而二氧化碳的排放量将在2030年达到顶峰，并将寻求碳中和到2060年。这是中国第一次明确指出全球时间点来中和二氧化碳，以及各国迄今为止所接受的气候承诺，以减少对全球变暖的预期。目前煤炭行业之是近年来发展的重要产业，在保障国家能源安全发挥重要作用之一就是更清洁和高效使用煤炭，但其二氧化碳排放量更为密集，而个人碳排放量较大的项目以及对现代煤炭工业低碳化的研究。一些科学家分析了现代碳水化合物排放的碳源，但没有提出有针对性的减排计划，一些科学家提出了减少源代码的想法，但没有具体的实现方式，一些科学家建议从政治角度限制工业碳排放，但没有真正的支持。在这方面，研究了二氧化碳排放的现代煤炭的来源，并根据其来源提出了定向减少碳排放的方法，以便为低碳工业的未来发展提供建议。

一、现代煤化工产业发展现状

我们国家资源丰富的煤炭、石油和天然气的供应受到控制。到2020年，清洁石油占73%，天然气占42%，而次级乙二醇、丙烯和乙二醇等化学产品也严重依赖石油进口和相关进口商品。原油基础不同，化学成分不同，燃煤加工成分不同。

目前，现代煤炭生产商主要从事煤炭油、煤炭、二氧化碳、碳乙醇、低碳热能以及碳化塑料等领域的发展。我国现代煤炭生产商的发展导致了煤炭大缺口、石油产品合成、大型特殊压缩机、专业抽水机等的发展。

二、现代煤化工低碳发展路径分析

1.工艺排放减排路径

上述分析确定了碳化学排放的主要来源。碳密集型工序主要是因为煤更将煤碳、氢合成气制备、碳、氧、多产品生产乙烯、丙烯、氢等)，必然会产生大量的二氧化碳。一种方法是降低产品的氢碳比，即生产含有更多碳的产品，或更多碳和氧而更少氢的产品；另一种方法是通过一氧化碳和水反应以外的其他途径重建氢。具体路径分析如下：

（1）改善产品结构，增加含氧化合物和碳纤维等产品

煤炭制造商比石油化学家更适合生产氧气化合物。主要是通过煤合成气转化为合成气，因此进一步生产各种产品(CO和H2)碳、氧和氢三元素更生产甲醇、乙醇、乙二醇浮沉塑料等氧气，结合过程短，品质低，可以通过充分利用各种元素减少碳排放项目力度。煤炭直接液化生产润滑油，生产过程中碳还生产大量产品，在高温下，煤沥青也是完美的炭素材料，要减低碳燃料的数量和减少碳排放。

（2）与新能源制氢耦合，减少工艺过程产生的碳

作为氢链的关键技术，电解氢在支持一项政策方面取得了重大进展，该政策将氢的“绿电极”作为一种几乎零碳排放的氢的“氢”生产方法。目前，电解氢的成本约为80%，例如0.3美元/千克，氢的生产成本约为22元/千克，是煤炭生产成本的300元/千克的三倍。

2.燃烧排放减排路径

现代碳项目中的废物燃烧主要来自于自治发电厂的锅炉排放。锅炉发电厂主要用于保障能源和电力的整个工厂，降低碳排放强度可以考虑使用电动替代当时情况，找到新的发电能源，间接减少碳排放。分析典型的燃煤蒸汽平衡烯烃项目，它有9.8 mpa涡轮机提供甲醇- 4.1%。分析表明，部分技术和防爆涡轮机装置(如甲醇周期涡轮分开烯烃替代电力)可以使用替代电，90%的蒸汽可以使用，而工程可以改变甲醇合成技术等重要的蒸汽技术，基础设施可以满足以上不能被电排斥的部分。因此，燃烧产生的二氧化碳基本上减少到零。

三、结论和建议

1.现代煤化工可以通过创新工艺流程降低排放强度

现代碳项目可以降低碳排放强度和帮助改善产品结构，与氢气使用电动新能源和替代蒸汽排放，改善产品结构和联系的新能源系统氢可能导致逾90%降低碳排放煤矿技术项目；使用蒸汽交换可以大大减少燃烧排放。建议提高对绿色低碳煤炭生产过程的重视，探索购买国外大部分绿色能源和热能的可能性，降低能源中心的规模，逐步提高能源效率，减少煤炭工业的间接二氧化碳排放。研究氢和新能源系统的现代碳水化合物之间的关系，减少直接排放。

2.建议提升转化水平优化产品结构

充分利用现有的生产能力和产品能力，向下游低碳增值方向发展，成为现代煤炭生产商。加强技术现代化，优化产品结构，推广基于煤炭的新材料，并尽快在退化材料、碳纤维材料等领域取得突破。

3.建议合理控制规模把握建设节奏

建议各国制定有关政策，对现代煤炭部门进行有序发展，对煤炭工业的总体发展进行理性控制，优化煤炭工业的发展方向，确定“14 - 5”、“15 - 5”的建设速度。在“145”期间，建议的燃油总量为3000万t，煤总量约为2000万t，乙二醇的煤炭总量约为1000万t，二氧化碳约为100亿m3。

参考文献：

［1］刘殿栋．现代煤化工产业碳减排、碳中和方案探讨［J］． 煤炭加工与综合利用，2021，1( 5) : 67－72．济研究，2020，40( 5) : 1－2．

［2］徐振刚．中国现代煤化工近 25 年发展回顾、反思、展望［J］． 煤炭科学技术，2020，48( 8) : 1－25．

［3］门卓武，李初福，李井峰． 现代煤化工技术开发的机遇与方向［J］．能源科技，2020，18( 8) : 60－62．

［4］吴潜，龚华俊．环保税对现代煤化工产业的影响分析［J］． 化学工业，2019，37( 1) : 4－9．

［5］倪吉．碳中和背景下，大炼化和煤化工路该怎么走? ［J］． 中国石油和化工，2021，1( 5) : 44－47．