煤化工碳减排难题要尽早解决

　　编者按

　　在首届煤炭清洁高效利用产业大会上，山东大学化工学院教授朱维群做了一个关于“零碳排放的煤炭清洁利用技术开发”的演讲。据他介绍，山东大学全球首套碳排放的煤炭清洁利用开发路线，将二氧化碳直接封存到煤化工的最终产品中，目前已经和企业合作进行研究示范，这一技术在未来的成熟运用将有助于解决煤化工行业的环保难题。在国家节能减排的大环境下，作为碳排放大户的煤化工未来面临的减排压力在所难免，加快碳减排技术的创新、降低碳捕捉和封存成本成为煤化工行业的重点。企业如何面对“零碳排放”，本报记者就此采访了朱维群教授。

　　发展零碳排放的煤炭清洁利用技术

　　中国能源报：目前业界对发展煤化工议论颇多，一提到碳减排似乎就与发展煤化工产生矛盾，您对此怎么看？

　　朱维群：碳减排与发展煤化工目前来说是矛盾的，如煤制烯烃每吨产品大约排放10吨CO₂；煤制油每吨油品排放8.7吨CO₂；煤制天然气每吨产品排放8.25吨CO₂。2015年煤化工行业的CO₂排放量约为4.7亿吨，给我国碳减排带来一定的压力。所以我们提出了零碳排放的煤炭清洁利用。

　　现有煤化工，燃煤电厂、钢铁工业、电解铝、水泥等工业都排放大量的二氧化碳。煤炭的工业利用可分为下列三种主要形式：（1）煤炭在空气中发生氧化反应生成二氧化碳是燃煤发电的主要反应；（2）铁矿石、铝矾土等在一定工艺条件下用碳还原同时生成二氧化碳是钢铁工业和电解铝工业的基础反应；（3）煤气化是煤化工的主要重要利用方式，由于煤炭中碳多氢少（C:H≈1:0.8），变换反应产生出二氧化碳。基于煤制甲醇反应基础上的新型煤化工如煤制油、煤制天然气、煤制烯烃等工业路线都排放大量的CO₂和精制的N₂。

　　如果将产品设计成二氧化碳含量最高的三嗪醇产品可形成二氧化碳零排放的煤炭清洁利用工业路线，从碳减排角度说，这应该是最佳的煤化工发展路线。

　　中国能源报：目前煤化工行业的环保难题是什么？

　　朱维群：目前煤化工行业的环保难题主要是用水及废水处理问题，将来的环保问题应该是二氧化碳排放问题。

　　我国几乎所有煤化工项目都存在水耗高、排污量大等问题。有测算表明，目前我国煤制气装置平均水耗6.9吨水/千立方米天然气，煤直接液化为10吨水/吨油，煤制烯烃为22吨水/吨产品，煤间接液化为11吨水/吨油。要解决这些问题，必须实施最严格的环保标准，认真执行环境影响评价制度，确保环境保护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。特别是在废水排放上，要严格落实水功能区域限制纳污红线管理要求。

　　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烧产生的二氧化碳。而解决CO₂排放问题就是改变煤化工工艺，发展零碳排放的煤炭清洁利用技术。

　　中国能源报：对于零碳排放煤炭清洁利用技术的开发问题，您有哪些建议？

　　朱维群：我们提出的零碳排放煤炭清洁利用技术开发路线不仅理论上可行，同时也有工程上的数据参考，而且也开展了固碳产品三嗪醇的低碳利用。经过多年的研究开发，感到进展不尽如意，我们没有争取到国家级的项目支持；与企业合作时企业首先关心的是工程化生产和产品利润问题，并不关心二氧化碳减排。我们国家的基础研究项目由国家基金委归口管理，国家科技部能否成立一个工程开发管理部门，联合国家知识产权局等单位，进行项目的申报、中试及技术推广工作。现在我们国家项目管理重点在申请，能否放开申请，重在项目监管及后续成果推广？

　　现代煤化工煤炭

　　清洁利用方式还值得探讨

　　中国能源报：现代煤化工是煤炭清洁利用的主要方式，降低煤化工的碳排放有哪些突破口？

　　朱维群：我国煤化工在规模化、大型化等方面确实走在世界前列，但现代煤化工作为煤炭清洁利用的主要方式还有待研究，现代煤化工（煤制油、煤制气及煤制烯烃等）不仅排放大量的二氧化碳，而且总的能源转化效率较低。作为一种战略储备技术可以适度开发，作为一种大规模煤炭清洁利用方式还值得探讨。

　　从工艺角度，降低煤化工碳排放的突破口是改变工艺流程，开展我们的零碳排放的煤炭清洁利用技术路线，这是降低煤化工碳排放的最有效方法之一，这是由煤炭的基本性质所决定的。

　　中国能源报：煤化工企业并没有将碳减排纳入到投资中，原因是什么？对企业今后的发展有何影响？

　　朱维群：自从工业革命以来，工业产品生产体系没有重视二氧化碳的排放问题，近年来由于CO₂温室效应引起全球气候变化，发展低碳经济是世界特别是我国的必然选择。不仅煤化工企业没有将碳减排纳入到投资中，我国传统工业企业也没有将碳减排纳入到投资中，目前我国只是在企业项目立项时考虑环境容量（能评）考察。随着我国征收大气污染物排放税和全国碳交易市场的开展，企业下一步应该考虑二氧化碳减排问题。

　　中国能源报：煤化工项目还都没有关于碳排放的硬性要求，如果国家出台这方面的硬性规定，煤化工企业将面临哪些压力？

　　朱维群：如果国家出台关于碳排放这方面的硬性规定，现有煤化工企业将面临更大的成本压力。 2015年煤化工行业的CO₂排放量约为4.7亿吨，给我国碳减排带来压力。现在企业的环保投资，其实都没有考虑到碳减排的成本，像煤制天然气，如果征收碳税，每立方米天然气的成本将推高0.5元，这将是煤制天然气的“死穴”。全国统一碳排放权交易市场计划于2016年试运行，碳税也将加快推出，这势必增加煤化工项目投资成本，影响其综合竞争力。一旦碳税突破100元/吨，煤化工项目将难以承担，目前的低油价已经使现代煤化工企业盈利能力大为降低。

　　寻求低能耗、低排放技术路线

　　中国能源报：您认为当前煤化工的碳排放到底高到什么程度？对这个问题，您有什么样的建议？

　　朱维群：当前煤化工的碳排放都有详细的工业数据，如煤制烯烃每吨产品大约排放10吨CO₂；煤制油每吨油品排放8.7吨CO₂；煤制天然气每吨产品排放8.25吨CO₂。2015年煤化工行业的CO₂排放量约为4.7亿吨，给我国碳减排带来一定的压力。

　　改变传统的高碳经济发展模式，寻求低能耗、低排放及低污染的低碳经济正成为我国及全球的战略行动。因此，我们提出并开展了零碳排放的煤炭清洁利用技术路线开发研究。在现有煤化工上通过调整工艺路线和目标产品即可实现零碳排放的煤炭清洁利用。

　　现有工业产品体系大都排放大量的二氧化碳，人们试图在传统工业路线基础上进行二氧化碳的封存利用，实践证明在生产过程中排放大量CO₂特别是大量低浓度CO₂，再去捕集、封存、利用，往往得不偿失。目前在CO₂排放大户燃煤电厂进行CO₂封存利用还没有经济可行的方法。在生产中直接将CO₂作为反应原料来合成产品是最好的CO₂封存利用。

　　利用煤化工生产系统中普遍存在的高纯度N₂、H₂和CO₂，反应生成CO₂成分含量最高的三嗪醇是最清洁的煤化工利用路线之一。在此过程中没有NO_x、SO₂的生成，也不排放CO₂。继续合成高分子材料也是一条低碳工业材料路线，可以从碳减排角度，对各种工业材料路线进行考察，推广应用低碳、低成本的工业材料。