二氧化碳的资源化利用

煤化工

第40卷第6期 辽 宁 化 工 Vol.40，No. 6 2011年6月 Liaoning Chemical Industry June，2011

二氧化碳的资源化利用

张 辉，罗 玉，宋美华，韩 璞

（1. 沈阳石蜡化工有限公司， 辽宁 沈阳 110141； 2. 沈阳化工股份有限公司， 辽宁 沈阳 110026）

摘 要：提出将国内部分企业排入大气的二氧化碳废气当作可利用的宝贵资源加以利用，实现低碳减排的目的。

关 键 词：二氧化碳； 一氧化碳； 甲醇； 碳酸二甲酯； 丙烯； 甲醇汽油

中图分类号：TQ 127.1 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2011）06-0601-04

随着哥本哈根国际气候大会的召开，中国和印度成为国际碳排放的话题焦点，尽管中国与印度联合抵制了一些国家提出的要求中国制定限制碳排放目标的提议，但是，由于中国经济的快速发展，二氧化碳的排放总量仍将会以较快的速度增加，比如2009年全年中国销售汽车总量达到1 000 万辆，而2010年上半年即实现销售920 万辆，全年可能比上一年翻番。由此，采取相应的对策减少碳排放成为我国政府部门一段时期的中心工作。我们自己制定了一个减排目标，但是要切实的实现这个目标还有相当难度，最近国内为了完成这个硬性考核目标，出现了很多地方和企业拉闸限电的现象，给国民经济的运行带来较大损失。

如何将排入大气的二氧化碳废气当作资源加以合理利用，作为一个课题，摆在国人面前。国内很多企业及研究单位在某些领域已有相当丰硕的成果，分析如下。

使用上尽量要求使用分体式空调，减少中央恒温空调的使用量；工矿企业由于燃煤发电产生大量的二氧化碳，在效能利用方面努力实现热电联供，集中供暖。在国家政策层面审批上即要求如此，否则不予实施；而汽车尾气排放的二氧化碳回收的费效比不经济，没有实际意义，只能在石油价格上升到一定程度，甲醇燃料电池汽车及电动汽车的普及达到一定比率，从而逐步替代汽柴油动力汽车，实现低碳减排。

1.2 二氧化碳的应用领域

由于在国家政策上强调热电联供，集中供暖，为热电厂合理利用二氧化碳提供了前提条件。国家环保局强制热电企业在向大气中排放二氧化碳之前，必须进行脱硫脱磷除尘，给予政策支持和奖励。因此，排入大气中的气体已基本上是比较纯净的二氧化碳，将这部分二氧化碳进行资源化转化，是可行的发展思路。

在农业利用方面，由于植物生长进行光合作用，吸入二氧化碳，放出氧气，实现碳转化，被农民朋友称为“气肥”。因此将二氧化碳气体进行冷却压缩装瓶，在农作物大棚中释放，已得到应用，但是由于使用量相对较小，只能作为一种有益的利用途径加以普及，形成规模，从而降低生产成本，实现良性循环。

二氧化碳的最重要的应用领域是在化工利用方面，而且是真正的将二氧化碳转化。虽然某些应用消耗了一部分二氧化碳，但只是在物理形态方面的改变，这样的应用对低碳减排没有实际意义。

从二氧化碳的应用来看，目前全球回收二氧化碳总量约有40%用于生产化学品，35%用于油田3

1 合理利用二氧化碳具有可观的经济

效益

1.1 我国二氧化碳排放结构

目前，我国二氧化碳排放结构上，主要是建筑领域及工矿企业排放的二氧化碳占主要部分，将这部分二氧化碳加以合理利用，作为研究的课题，能够收到可观的经济效益。北方冬季供暖有半年的供暖期，而南方建筑由于历史上计划经济的约束，要求长江以南的建筑不设供暖设施，但目前很多地方（如上海市）个人自己安装燃气供暖或空调供暖。产生了大量的二氧化碳。建筑领域的终极目标是零能耗建筑，甚至向系统外供电，在建筑上采用新技术和新材料，隔热保暖，减少能耗。在夏季空调的

收稿日期： 2011-01-31 作者简介： 张辉（1963-），男，助理工程师，辽宁沈阳人，1988年毕业于中国冶金职工大学机械专业。E-mail：smh6688@。

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次采油，10%用于制冷，5%用于碳酸饮料，其他应用占10%。从长远角度看，用于生产化学品更有利于二氧化碳的大量回收。在一般情况下，每吨二氧化碳的回收成本约为20～40美元，由于高昂的费用极大地限制了二氧化碳的回收利用。 1.3 二氧化碳的转化方式

在二氧化碳转化方面，目前最理想的应用是将二氧化碳转化为一氧化碳或合成气，再由合成气转化为甲醇或羰基合成醇，由于甲醇是极其重要的化工中间体，以甲醇为基础的大甲醇装置的建设出现了飞速发展的局面。近年来我国甲醇产业正在蓬勃发展，生产能力在迅猛增加，并取得了可喜成果。绝大部分是以煤为原料进行转化，以二氧化碳及氢气为原料生产甲醇的工艺也得到了应用。

富含氢气和一氧化碳的合成气作为石化产品的原料有相当广泛的应用，这种应用可分为三种类型，一种是利用其中的氢气，如合成氨、炼厂制氢装置等；一种是同时利用其中的氢和一氧化碳，如甲醇、丁辛醇、碳基合成醇等；还有一种主要利用其中的一氧化碳，如醋酸、甲酸、光气、TDI、MDI、DMF、丙醛、丙醇、丙酸、丙酸盐、聚酮、特戊酸等，这些产品近年来随着石化工业的发展数量日益增加。

二氧化碳是一种宝贵的碳资源，将其转化为一氧化碳，则使二氧化碳得到了有效地利用。目前国内外在这方面的研究大致可分为三类：第一类是二氧化碳加氢法；第二类是二氧化碳-甲烷转化法；第三类是烃类-水蒸汽-二氧化碳转化法。目前第三类方法是最为成熟的技术，应用较普遍，国内齐鲁石化公司技术有近30年的应用。

第一类方法：需建有制氢装置，在电力供应充足地区采用这种方法是可行的，如果用化工生产的副产氢气则更好，如用氯碱厂的副产氢气。

第二类方法：采用天然气与二氧化碳重整制合成气，可实现工厂排放的二氧化碳循环利用，降低合成气的成本，提高下游产品的经济效益。另外，由于该过程没有废水、废渣、废气产生，是一条清洁、环保的绿色工艺路线，因此成为国际、国内科研部门研究的热点。这项技术的突出特点是适用范围广，可以在许多方面发挥作用。如在化工生产中，合成气的生产成本占下游产品成本65%的份额。

第三类方法：采用天然气与二氧化碳重整制合成气，每吨合成气比煤气化法大致可节约成本595

元。调节原料气的配比后，用该路线可生产甲醇、丁辛醇、醋酸等许多产品，还可替代用渣油制合成气，让渣油发挥更大作用。国内吉林石化研究院在这方面已经取得成功，并且二氧化碳不需要进行提纯分离，可直接与天然气进行反应。中石化南化集团研究院具有低分压二氧化碳捕集技术并商业化运营已经11年有余，与市场上同类技术相比较，工业用二氧化碳成本不到300元/t，其占据国内90%市场份额。

1.4 二氧化碳的捕集方式

二氧化碳技术有很多，主要有化学吸收法、物理吸收法、吸附法、膜分离法等，国内中石化南化集团研究院研制出了以一乙醇胺为主溶剂，添加活性胺、抗氧化剂和缓蚀剂，组成适用于回收低分压二氧化碳的复合吸收剂。该复合吸收剂保持了一乙醇胺法的优点，而且溶液吸收二氧化碳能力提高，再生能耗下降，基本消除了一乙醇胺与氧气的降解副反应，解决了设备腐蚀问题。

大气量的分离二氧化碳，采用膜分离法是最理想的，也是最经济的。其它方法只能用在气体量较少的情况下。

由合成气进行羰基合成反应需调节一氧化碳和H2的比例为1︰1，目前最理想的方法是通过膜分离的方法，其成本比变压吸附法低一半。

2 合成气制甲醇的发展前景

应用成为最有发展前途的化工利用。由于甲醇未来有广阔的发展空间，国内新建装置的规模都很大，几乎所有富煤地区都在规划建设甲醇装置。“ 十一五”期间，我国新建、拟建甲醇生产项目共42个，产能达到了1 868 万t/a(不包括二甲醚、甲醇制烯烃生产企业自身配套的甲醇生产装置)。其中，“十一五”期间可以投产的项目为35个，产能合计1198万吨/年。2010年我国甲醇生产企业将达到200家左右，产能将达到2 542～3 212 万t/a。

我国甲醇目前消费的主要领域是用于生产甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚以及甲胺和氯甲烷等。考虑到未来几年醇醚燃料和二甲醚等领域的发展对甲醇需求的增长，预计2010年我国甲醇需求量约为1 900 万t(不包括甲醇制烯烃项目自身配套消耗的甲醇)。若届时甲醇装置开工率按80%计算，产量将达到2 033～2 570 万t。

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由甲醇制烯烃的技术在国内已得到应用，这个应用是最好的化工利用，2009年国内甲醇制烯烃装置能力达440 万t/a。

早在2003年，国家有关部门已将甲醇燃料列入国家替代油源发展计划，并建议在山西试验推广。2006年甲醇燃料被纳入国家“十一五”十大节能工程之一的石油替代工程中。

2009年中国石油表观消费量为40 837.5 万t，仅次于美国，位居世界第二位，预计2010年将达到4.27 亿t。2009年中国石油净进口量21 888.5 万t，石油表观消费量40 837.5 万t；原油净进口量19 862.0 万t，原油表观消费量38 810.9 万t。2009年中国石油和原油对外依存度双破51%。2009年原油进口依存度达到52.5%，原油净进口对外依存度为51.2%，石油进口依存度达到53.6%。2010年我国进口原油2.39 亿t，同比增长17.5%，全年进口原油共花费1 351亿美元，约合1万亿人民币，同比增长51.4%，成品油全年进口3 688 万t，同比下降0.1%，我国石油进口对外依存度达到55%。

在石油紧缺和能源消耗巨大的双重压力下，提高我国能源安全水平极为重要，国家在《能源节约与资源综合利用“十五”规划》中着重指出，国内石油开发和生产不能适应市场经济和社会发展的需要，供需矛盾日益突出，2020年，中国原油产量预计为1.81～2.01 亿t，然后将呈逐年下降的趋势。随着工业化和城镇化进程的加快，石油需求将呈强劲增长态势、如不采取积极有效的措施，到2020年，将产生严重的能源危机，中国的石油对外依存度将上升至逾65%。因此，国家制定了节约和替代燃料油的战略目标，确定以重点发展“洁净煤、天然气替代燃料油技术、甲醇和乙醇替代汽油技术”等节油技术为突破口，大力推动以甲醇、乙醇替代成品油的示范工程，国家经贸委在2002年6月下发的《国家产业技术政策》中也指出“要大力发展油气高效利用、节能和环保技术，新一代石油替代技术”。可见发展替代石油的燃料是关系到国家能源建设、能源安全的重要而紧迫的战略问题。最近，国家发改委强调，要加快新能源汽车的战略布局，我国在此领域与发达国家的起点是一样的，如不尽快着手，将来会出现窘境。

由于我国是一个多煤少油的国家，给合我国的自身特点，大力发展甲醇生产，减少对进口石油的依赖，是未来我国必将要走的发展道路。且由于由

二氧化碳转化为合成气在成本上比煤气化法具有优势，将二氧化碳利用将是较有竞争力的产业。

甲醇之所以能够作为汽车燃料，是由甲醇本身的性质特点决定的，主要表现为抗爆性好、理论混合气热效率高、着火限宽。

甲醇是清洁燃料，为含氧化合物，其辛烷值高，且燃烧充分。与石油类燃料相比，甲醇燃烧排放比石油燃烧所排放的有害物质明显降低，使用清洁甲醇燃料有利于减少尾气污染，提高空气质量。甲醇燃料汽车排放不仅比汽油车好，甚至比压缩天然气和液化石油气汽车的排放都好，真正实现清洁排放。

另外，由于甲醇的价格只有汽油的一半，燃烧甲醇比燃烧汽油经济。

虽然燃烧乙醇掺混汽油在国内得到推广，但是，由于乙醇是由粮食转化而来的特性，决定了它不可能大范围及长期使用，它与人类生存发展是一个矛盾。生产乙醇的目的是消耗陈化粮，它的成本高于汽油，如果要消耗陈化粮还可以将陈化粮作为饲料，我国每年进口1 000 多万t玉米作为饲料粮。

3 建 议

（1）由于中石油和中石化二大家垄断了国内的汽车用油市场及价格，国内其它厂家无法参与竞争，国家发改委及时的制定政策，允许甲醇汽油进入市场，对于推动我国甲醇燃料汽车的科研、生产销售也是一个良好促进，可有效降低汽车燃料的价格，降价国人的交通成本。

（2）由于甲醇燃料是未来汽车用油的发展方向，与美国等国外发达国家的国情不同，国内具备大规模生产甲醇的良好条件，大范围的推广甲醇汽油可减少对国外石油的依赖，能够大幅度的减少外汇支出。提高我们对外采购石油的话语权。

（3）目前，由于高甲醇掺混比例对汽车的腐蚀较大，可用15%的掺混甲醇的汽油，对汽车几乎没有影响，在南方进行试点并推广。

（4）鼓励民间游资进入从甲醇的生产销售到甲醇汽车的生产制造领域，防止出现“姜你军”、“蒜你狠”、“豆你玩”等不正常的现象发生，合理的进行疏导。

参考文献：

[1] 刘筠.甲醇及乙醇替代汽油的经济效益和社会效益分析[J]. 科技信

息,2009，02.

（下转第607页）

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第40卷第6期 汤道才：变压器油质量的主要影响因素及改进探讨 607

抽样的6组数据，有4组过滤1次即合格，只有2组需要过滤多次，可见过滤机的改造还是起到了很显著的效果。

4 结 论

（1）影响变压器油介质损耗因数的因数主要是基础油精制深度、水分和杂质，而我车间的主要影响因素是杂质；

（2）影响变压器油击穿电压的因素主要是水分和杂质，而中国石化润滑油茂名分公司的主要影响

因素是水分；

（3）经过对真空滤机和过滤系统改造后，大大提高变压器油的合格率，且水分含量基本可降至35 mg/kg以下。

参考文献：

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Discussion on Main Influence Factors and Improvement of Transformer Oil Quality

TANG Dao-cai

（SINOPEC Lubricant Company Maoming Branch, Guangdong Maoming 525011, China）

Abstract: Evaluation indices of transformer oil electrical performance are mainly medium loss factor (90 ℃) and breakdown voltage. And main influence factors for dielectric loss factor and breakdown voltage of transformer oil are impurities and moisture. Through transforming vacuum filtering system, dehydration effect was improved, dielectric loss factors and moisture were effectively reduced, breakdown voltage was increased, and quality of transformer oil was ensured. Key words: Medium loss factor; Breakdown voltage; Moisture impurities

（上接第600页）

Compiling and Significance of Environmental Emergency

Plan for Chemical Enterprises

HAN Pu，ZHANG Hui，SONG Mei-hua1，LI Fang1, CHENG An1

１

２

（1. Shenyang Chemical Co., Ltd., Liaoning Shenyang 110026，China；

2. Shenyang Paraffin-Wax Chemical Co., Ltd., Liaoning Shenyang 110046，China）

Abstract: According to characteristics of the emergency work for a series of environmental accidents, compiling principle of the environmental emergency plan was proposed. Then, compiling and significance of the environmental emergency plan for the chemical enterprises were introduced, which can provide some references for environmental emergency management of chemical enterprises.

Key words: Emergency plan; Compiling; Chemical enterprises

（上接第603页）

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Resource Utilization of Carbon Dioxide

ZHANG Hui，LUO Yu，SONG Mei-hua，HAN Pu

（1. Shenyang Paraffin-Wax Chemical Co., Ltd. ,Liaoning Shenyang 110141，China；

2. Shenyang Chemical Co., Ltd. ,Liaoning Shenyang 110026，China）

Abstract: How to utilize exhaust gas of carbon dioxide from some domestic enterprises as precious resource was discussed, which can help reduce carbon emission.

Key words: Carbon dioxide;Carbon monoxide; Methanol;Methyl carbonate; Propylene;Methanol gasoline

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/whp1.html