平衡策略下煤化工企业CO2减排与废水回用

摘要：作为世界上最大的煤化工产品生产国，中国面临着碳减排的巨大压力。特别是在2020年中国向世界做出庄严承诺，到2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和，这使得煤化工企业的二氧化碳减排任务更加迫切。因此，文章基于平衡策略分析了影响煤化工企业发展的因素，提出二氧化碳减排策略和废水回收利用的技术方案，为煤化工企业实现清洁、高效、绿色发展提供理论支持和方法指导。

关键词：煤化工企业;二氧化碳减排;废水回用;平衡策略;

随着我国经济的持续增长和人民生活条件的改善，人们对清洁燃料和化学品等的刚性需求显著[1]。不同于其他石油、天然气资源丰富的国家，我国的资源禀赋是缺油少气富煤，目前煤炭仍然是我国一次能源的主力。2016年，石油和天然气进口量分别占中国总消费量的65.4%和33.5%[2]。此外，考虑到国际原油价格的波动和国内原油、天然气的稀缺性，煤化工对国家能源战略具有深远的意义。

目前煤化工已成为我国重要的支柱产业，也带动着我国其他产业的发展。中国是世界上最大的煤化工生产国，甲醇、氨和焦炭产量分别约占全球产量的28%、32%、58%[3]。尽管2016年煤炭在全球一次能源消费中所占比重降至28.1%，为2004年以来的最低水平，但其所占比重仍超过1/4[1]。煤炭作为一种重要的化石能源，在人类生活和世界经济发展中发挥着重要作用。煤化工作为煤炭资源高效利用的有力工具，直接关系到国家能源战略发展规划，在提高能源利用效率和保护资源的理念下，煤化工近年来受到越来越多的重视。然而，随着人们环保意识的提高，二氧化碳排放和废水排放成为煤化工发展过程中要重点解决的问题[2]。安全、高效、清洁、优化利用是我国煤化工产业未来的发展方向，产业发展与环境保护同等重要。

在过去的几年中，通过采取一些新技术的推广应用，我国煤化工产业“三废”排放状况有所好转[3]。与此同时，国内外相关环保产业政策也发挥了强有力的监管作用，如碳排放税。2008年11月，欧盟通过法案决定将航空领域纳入碳排放交易体系并于2012年起实施。我国也已经上线了碳交易市场，在碳市场建设加快推进的同时，呼吁中国推出碳税的声音也不断出现，通过碳排放交易和碳税等政策来控制二氧化碳排放总量是煤化工产业发展的大势所趋。

平衡战略被认为是解决追求经济效益与环境保护之间矛盾的有力工具。文章基于平衡策略，提出了二氧化碳减排的策略;探讨研究了废水的循环利用方案，可以使煤化工企业在排污权限制下提高产量，减少污水排放;描述了追求经济效益和兼顾环境效益的优化模型。在此基础上，给出了结论和未来的研究方向。

1 煤化工行业特点

现代煤化工是以煤炭为主要原料、以生产清洁能源和化工产品为主要目标的现代化煤炭加工转化产业。近年来，我国煤化工发展迅速，产业规模不断扩大，一批重大关键技术取得突破，煤制油、煤制烯烃、煤制天然气等一批示范工程相继建成。基于我国油气匮乏、煤炭相对丰富的资源禀赋特点，现代煤化工产业依靠技术革新，实现石油和天然气资源的补充和部分替代，对发挥我国煤炭资源优势、实现煤炭清洁高效利用、缓解油气资源紧张具有重要意义，对国家能源生产和消费革命作出了重要贡献。

但与此同时，煤化工行业当前的工艺特点决定了其生产过程会有大量的二氧化碳排放和污水排放[4]。煤化工企业是二氧化碳排放的主要“贡献者”。煤的气化和液化过程是煤炭转化为化学品的主要途径，也是目前二氧化碳主要排放源之一。尽可能减少二氧化碳排放和废水排放一直是政府和企业关注和追求的重点。在这个过程中，政府需要控制每个时间段具体排放二氧化碳和污水的总量。而企业则需要通过一系列的二氧化碳减排措施及水循环利用来减少废气和废水的排放。

目前，大多数现代煤化工企业都位于煤炭资源丰富的大型工业区。地方政府可以充分利用煤化化工园区的产业集群效应，通过采暖、供电的高效集中实现节能减排的规模效应。此外，工业活动在这些地区的集中，发展工业共生的能源和材料的植物之间的交换，可以提高能源效率、减少碳排放。焦化厂的焦炉气与从废气中分离出来的回收二氧化碳反应生成合成气，可以显著提高焦炉煤气的氢利用效率，提高了能源效率，又减少了二氧化碳排放。

2 基于平衡策略的煤化工企业二氧化碳减排分析

对于煤化工产业而言，其特点之一就是高碳属性。煤炭的氢/碳原子比为0.2～1.0，而石油的氢/碳原子比为1.6～2.0。因此，在煤制甲醇、煤制烯烃、煤液化以及煤间接液化过程中都会有大量二氧化碳产生。一般情况下，煤化工产业消费1 t煤将排放2～3 t二氧化碳。在以煤炭为原料生产化工产品时，需要采取一系列的措施，来平衡其二氧化碳的排放。

首先，政府的环境治理措施控制了二氧化碳排放总量。近年来我国政府采取了一些措施来加大环境保护力度，特别是在一些大气污染严重的工业城市，地方政府以当地大气环境承载能力为重要参考指标，对提出二氧化碳的排放总量控制的目标，并对各个产业和企业做出合理的分配，以确保地方经济发展与环境保护之间实现平衡发展。

其次，通过一些生产工艺的选择与耦合，也可以有效降低煤化工产业二氧化碳排放量。如与其他煤化工产品和工艺相比，煤制焦炭、焦炉气制甲醇和甲醇制烯烃的工艺路线中，二氧化碳排放因子要低得多，因为它们不涉及煤气化反应。在煤制油两种方法中，无论是在过程还是能源系统中，直接液化比间接液化具有更低的二氧化碳排放因子。因为直接液化可以在高温高压条件下通过催化加氢将煤液化，合成液态烃燃料，而间接液化则是先将煤气化，再通过合成工艺将煤转化为烃类燃料。

再有，从长远来看，大力发展生物质燃料形成对煤化工产业的部分替代是另外一种减少二氧化碳排放的方式。生物燃料被认为是一种有前景的低碳排放能源，植物光合作用可以消耗掉燃料燃烧所排放的二氧化碳，使二氧化碳形成一个闭环循环。为了很好地平衡煤化工产生的碳排放，中国政府也在鼓励相关企业大力发展生物质燃料，建立一条基于生物质能源的低碳能源发展新路。

另外，在煤化工过程中气化是放热反应，可以安装余热回收装置，以减少燃料消耗和二氧化碳排放。洗煤灰分较低，可以代替原煤提高燃烧效率。节能减排的理念可以在煤化工项目的设计、建设和运营中得到体现。

3 煤化工企业废水回用研究

煤化工企业除高碳排放外，废水排放也是影响产业发展的主要障碍。煤化工企业所产生的废水含有多种有机污染物，包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，废水中CODCr一般在5 000 mg/L左右、氨氮在200～500 mg/L，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水，处理难点、难度大、费用高。这些废水如果得不到有效处理，会影响当地的水环境质量，进而影响人类健康和生态环境。特别是对于新疆、宁夏、内蒙古等煤化工产业发达的地区，这些地区也是我国生态环境最为脆弱的地区。

为了防止环境污染事件的发生，政府相关部门对这些地区的煤化工企业加强了监管，要求煤化工企业废水量不能超过企业自身具有的最大废水处理能力，企业管理者在决定生产多少产品时，首先应该制定合理的生产计划，避免废水超标排放造成对生态的破坏。

目前，开发研究和推广应用废水处理技术、加强废水的回收利用、实现废水零排放是煤化工产业亟待解决的瓶颈问题。在市场经济条件下，煤化工企业一方面要追求自身经济效益最大化;另一方面也要担负起企业的社会责任，利用先进的水处理技术最大限度地减少对水资源的消耗，实现经济效益与社会效益的和谐共赢，实现企业发展与企业社会责任之间的平衡。

近年来，不断有新方法和新技术用于处理煤化工废水，如生物氧化法、吸附法、催化氧化法、厌氧-好氧联合处理、催化氧化、混凝沉淀等，但每个方法各有利弊，企业需要根据自身的实际生产情况以及废水成分，选用适用的方法，并利用多种方法联合处理才会有较好的效果。

4 结语

二氧化碳减排与废水治理目前依然是困扰煤化工行业发展的一个瓶颈，高浓度难降解有机废水、高浓度含盐废水的无害化处置技术也有待提升，是煤化工行业发展必须要下大气力攻克的难题。

面对发展经济、追求经济效益环境保护之间的矛盾，需要建立一个平衡策略来解决二氧化碳减排及废水处理问题，在这个过程中政府和企业应各司其职、各负其责，共同推动我国煤化工产业向清洁高效绿色的方向发展。

参考文献

[1] 赵欣儒，马婧婷.新型煤化工企业能耗现状与节能潜力分析[J].节能与环保，2021(05):34-35.

[2] 陆韬.信息管理技术在煤化工企业信息化建设中的应用[J].化工管理，2021(13):3-4.

[3] 黄舸.国有大型煤化工企业财务风险分析与控制研究[J].化工管理，2021(09):1-3.

[4] 靳智淏，宋刚.新建新型煤化工企业安全生产标准化创建常见问题及解决方案探究[J].山西化工，2021, 41(01):129-131.

[5] 李石尧.关于煤化工企业安全风险及安全管理的相关研究[J].中国石油和化工标准与质量，2021, 41(02):73-75.