朱維群：煤化工碳減排難題要盡早解決

在首屆煤炭清潔高效利用產(chǎn)業(yè)大會上，山東大學(xué)化工學(xué)院教授朱維群做了一個關(guān)于“零碳排放的煤炭清潔利用技術(shù)開發(fā)”的演講。據(jù)他介紹，山東大學(xué)全球首套碳排放的煤炭清潔利用開發(fā)路線，將二氧化碳直接封存到煤化工的最終產(chǎn)品中，目前，已經(jīng)和企業(yè)合作進行研究示范，這一技術(shù)在未來的成熟運用將有助于解決煤化工行業(yè)的環(huán)保難題。在國家節(jié)能減排的大環(huán)境下，作為碳排放大戶的煤化工未來面臨的減排壓力在所難免，加快碳減排技術(shù)的創(chuàng)新、降低碳捕捉和封存成本成為煤化工行業(yè)的重點。

發(fā)展零碳排放的煤炭清潔利用技術(shù)

朱維群表示，碳減排與發(fā)展煤化工目前來說是矛盾的，如煤制烯烴每噸產(chǎn)品大約排放10噸CO₂;煤制油每噸油品排放8.7噸CO₂;煤制天然氣每噸產(chǎn)品排放8.25噸CO₂。2015年煤化工行業(yè)的CO₂排放量約為4.7億噸，給我國碳減排帶來一定的壓力。所以，我們提出了零碳排放的煤炭清潔利用。

現(xiàn)有煤化工、燃煤電廠、鋼鐵工業(yè)、電解鋁、水泥等工業(yè)都排放大量的二氧化碳。煤炭的工業(yè)利用可分為下列三種主要形式：(1)煤炭在空氣中發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳是燃煤發(fā)電的主要反應(yīng);(2)鐵礦石、鋁礬土等在一定工藝條件下用碳還原同時生成二氧化碳是鋼鐵工業(yè)和電解鋁工業(yè)的基礎(chǔ)反應(yīng);(3)煤氣化是煤化工的主要重要利用方式，由于煤炭中碳多氫少(C:H≈1:0.8)，變換反應(yīng)產(chǎn)生出二氧化碳。基于煤制甲醇反應(yīng)基礎(chǔ)上的新型煤化工如煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴等工業(yè)路線都排放大量的CO₂和精制的N₂。

如果將產(chǎn)品設(shè)計成二氧化碳含量最高的三嗪醇產(chǎn)品可形成二氧化碳零排放的煤炭清潔利用工業(yè)路線，從碳減排角度說，這應(yīng)該是最佳的煤化工發(fā)展路線。

朱維群認(rèn)為，目前煤化工行業(yè)的環(huán)保難題主要是用水及廢水處理問題，將來的環(huán)保問題應(yīng)該是二氧化碳排放問題。

我國幾乎所有煤化工項目都存在水耗高、排污量大等問題。有測算表明，目前我國煤制氣裝置平均水耗6.9噸水/千立方米天然氣，煤直接液化為10噸水/噸油，煤制烯烴為22噸水/噸產(chǎn)品，煤間接液化為11噸水/噸油。要解決這些問題，必須實施最嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真執(zhí)行環(huán)境影響評價制度，確保環(huán)境保護設(shè)施與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)使用。特別是在廢水排放上，要嚴(yán)格落實水功能區(qū)域限制納污紅線管理要求。

煤炭是碳含量最高的化石燃料，目前，煤化工排放的二氧化碳已大于煤炭本身燃燒產(chǎn)生的二氧化碳。而解決CO₂排放問題就是改變煤化工工藝，發(fā)展零碳排放的煤炭清潔利用技術(shù)。

朱維群說，零碳排放煤炭清潔利用技術(shù)開發(fā)路線不僅理論上可行，同時也有工程上的數(shù)據(jù)參考，而且也開展了固碳產(chǎn)品三嗪醇的低碳利用。經(jīng)過多年的研究開發(fā)，感到進展不盡如意，我們沒有爭取到國家級的項目支持;與企業(yè)合作時企業(yè)首先關(guān)心的是工程化生產(chǎn)和產(chǎn)品利潤問題，并不關(guān)心二氧化碳減排。我們國家的基礎(chǔ)研究項目由國家基金委歸口管理，國家科技部能否成立一個工程開發(fā)管理部門，聯(lián)合國家知識產(chǎn)權(quán)局等單位，進行項目的申報、中試及技術(shù)推廣工作?，F(xiàn)在我們國家項目管理重點在申請，能否放開申請，重在項目監(jiān)管及后續(xù)成果推廣?

現(xiàn)代煤化工煤炭清潔利用方式還值得探討

我國煤化工在規(guī)?；⒋笮突确矫娲_實走在世界前列，但現(xiàn)代煤化工作為煤炭清潔利用的主要方式還有待研究，現(xiàn)代煤化工(煤制油、煤制氣及煤制烯烴等)不僅排放大量的二氧化碳，而且總的能源轉(zhuǎn)化效率較低。作為一種戰(zhàn)略儲備技術(shù)可以適度開發(fā)，作為一種大規(guī)模煤炭清潔利用方式還值得探討。

從工藝角度，降低煤化工碳排放的突破口是改變工藝流程，開展我們的零碳排放的煤炭清潔利用技術(shù)路線，這是降低煤化工碳排放的最有效方法之一，這是由煤炭的基本性質(zhì)所決定的。

對于煤化工企業(yè)并沒有將碳減排納入到投資中的問題，朱維群表示，自工業(yè)革命以來，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)體系沒有重視二氧化碳的排放問題，近年來由于CO₂溫室效應(yīng)引起全球氣候變化，發(fā)展低碳經(jīng)濟是世界特別是我國的必然選擇。不僅煤化工企業(yè)沒有將碳減排納入到投資中，我國傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)也沒有將碳減排納入到投資中，目前，我國只是在企業(yè)項目立項時考慮環(huán)境容量(能評)考察。隨著我國征收大氣污染物排放稅和全國碳交易市場的開展，企業(yè)下一步應(yīng)該考慮二氧化碳減排問題。

如果國家出臺關(guān)于碳排放這方面的硬性規(guī)定，現(xiàn)有煤化工企業(yè)將面臨更大的成本壓力。2015年煤化工行業(yè)的CO₂排放量約為4.7億噸，給我國碳減排帶來壓力?，F(xiàn)在企業(yè)的環(huán)保投資，其實都沒有考慮到碳減排的成本，像煤制天然氣，如果征收碳稅，每立方米天然氣的成本將推高0.5元，這將是煤制天然氣的“死穴”。全國統(tǒng)一碳排放權(quán)交易市場計劃于2016年試運行，碳稅也將加快推出，這勢必增加煤化工項目投資成本，影響其綜合競爭力。一旦碳稅突破100元/噸，煤化工項目將難以承擔(dān)，目前的低油價已經(jīng)使現(xiàn)代煤化工企業(yè)盈利能力大為降低。

尋求低能耗、低排放技術(shù)路線

朱維群認(rèn)為，當(dāng)前煤化工的碳排放都有詳細(xì)的工業(yè)數(shù)據(jù)，如煤制烯烴每噸產(chǎn)品大約排放10噸CO₂;煤制油每噸油品排放8.7噸CO₂;煤制天然氣每噸產(chǎn)品排放8.25噸CO₂。2015年煤化工行業(yè)的CO₂排放量約為4.7億噸，給我國碳減排帶來一定的壓力。

改變傳統(tǒng)的高碳經(jīng)濟發(fā)展模式，尋求低能耗、低排放及低污染的低碳經(jīng)濟正成為我國及全球的戰(zhàn)略行動。因此，我們提出并開展了零碳排放的煤炭清潔利用技術(shù)路線開發(fā)研究。在現(xiàn)有煤化工上通過調(diào)整工藝路線和目標(biāo)產(chǎn)品即可實現(xiàn)零碳排放的煤炭清潔利用。

現(xiàn)有工業(yè)產(chǎn)品體系大都排放大量的二氧化碳，人們試圖在傳統(tǒng)工業(yè)路線基礎(chǔ)上進行二氧化碳的封存利用，實踐證明在生產(chǎn)過程中排放大量CO₂特別是大量低濃度CO₂，再去捕集、封存、利用，往往得不償失。目前，在CO₂排放大戶燃煤電廠進行CO₂封存利用還沒有經(jīng)濟可行的方法。在生產(chǎn)中直接將CO₂作為反應(yīng)原料來合成產(chǎn)品是最好的CO₂封存利用。

利用煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)中普遍存在的高純度N₂、H₂和CO₂，反應(yīng)生成CO₂成分含量最高的三嗪醇是最清潔的煤化工利用路線之一。在此過程中沒有NO_x、SO₂的生成，也不排放CO₂。繼續(xù)合成高分子材料也是一條低碳工業(yè)材料路線，可以從碳減排角度，對各種工業(yè)材料路線進行考察，推廣應(yīng)用低碳、低成本的工業(yè)材料。