3  CO₂ 的危害及處理

3.1  CO₂ 的危害

在煤化工排放的氣體中，硫的排放受大家重視的程度是比較高的，各種脫硫和硫回收的方法發(fā)展得比較快，在實(shí)際使用中也有較好的效果。但是對(duì)CO₂的排放，長(zhǎng)期以來(lái)重視程度不夠，往往認(rèn)為只要達(dá)標(biāo)就可以，基本上是任意排放。

目前，工業(yè)化的大國(guó)CO₂排放量是比較大的，2007年公布的數(shù)據(jù)表明，美國(guó)是現(xiàn)今二氧化碳排放最多的國(guó)家，中國(guó)緊隨其后，其次分別為俄羅斯、印度、日本、德國(guó)。

地球上CO₂的積累引起的溫室效應(yīng)直接后果是全球變暖，已經(jīng)給人類的生活帶來(lái)嚴(yán)重的影響；若不加以控制，其中有些影響（譬如海面上升、氣候帶移動(dòng)）等可能對(duì)人類造成災(zāi)難。

3.2　CO₂ 的處理

CO₂處理的問(wèn)題現(xiàn)在國(guó)際上的叫法是CO₂的捕捉和封存。

在化工上，CO₂的捕捉也叫脫碳。它的含義是從工藝氣體或排放氣體中把CO₂和其它氣體分開。在單純脫除CO₂的工藝中，通常是由吸收和解析兩個(gè)塔來(lái)完成。基本不含CO₂的吸收液被稱為貧液，吸收CO₂后的溶液稱為富液。為了降低能量的消耗，在大型裝置中往往采用半貧液和貧液分段吸收，吸收了部分CO₂的溶液稱為半貧液。當(dāng)前醇胺溶液的方法很收歡迎，吸收液以Ｎ-甲基二乙醇胺為主要成分即MDEA，主要添加哌嗪等活化劑，這樣的工藝在以天然氣為原料的合成氨和甲醇工業(yè)中普遍使用。

在煤化工中，工藝氣體中往往同時(shí)存在CO₂ 和H₂S，因此普遍使用低溫甲醇洗和NHD（聚乙二醇二甲醚）的物理吸收溶液方法來(lái)進(jìn)行脫碳。

關(guān)于CO₂的處理，是一個(gè)需要綜合治理的問(wèn)題，絕非把CO₂弄到地下就完事；另外，目前關(guān)于處理CO₂的辦法中，存在不少誤區(qū)，有的辦法是無(wú)效的，有的辦法是在幫倒忙。。

3.2.1 有效行為

(1)深埋

地下封存包括不可采煤層埋存、采空的油氣層埋存、強(qiáng)化采油回注埋存、深部鹽水層埋存等多種方式?？傮w而言，這些利用天然儲(chǔ)層的埋存方式比較安全可靠，不僅應(yīng)用上較靈活，而且也有較充裕的埋存能力。目前，這個(gè)方法在歐洲受到青睞，不僅有研究機(jī)構(gòu)，而且已經(jīng)在IGCC電站中進(jìn)行示范運(yùn)用。2009年，澳大利亞也已經(jīng)列入計(jì)劃。我國(guó)正在開展前期研究，還沒(méi)有進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的研究階段。

針對(duì)我國(guó)的具體情況，這個(gè)辦法盡管不錯(cuò)，但是有一定的難度。原因是：

①煤化工企業(yè)不在油田上，這需要長(zhǎng)距離輸送CO₂，要建造很長(zhǎng)距離的管道。

②注入地下的CO₂不能全部永遠(yuǎn)留在地下，隨著油田開采的深入，回到地面的CO₂數(shù)量將不斷增加。

③單純將CO₂封閉在地下的辦法困難比較大。特別是我國(guó)的地形特殊，山地很多，地震活躍。一旦封存地發(fā)生地震，氣源噴發(fā)出來(lái)，災(zāi)區(qū)民眾可能遭受窒息而更難生存，加大救災(zāi)難度，后果嚴(yán)重。

因此，我國(guó)的地下封存法還要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的科學(xué)驗(yàn)證。

海洋埋存是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模長(zhǎng)期埋存二氧化碳的理想方式，但有技術(shù)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境影響等一系列復(fù)雜的問(wèn)題有待解決，故目前尚處于探索階段。在上世紀(jì)90年代，國(guó)外曾經(jīng)研究過(guò)在海洋里撒入純鐵粉，使海水吸收CO₂促使海藻生長(zhǎng)，但是后來(lái)發(fā)現(xiàn)這將對(duì)漁業(yè)產(chǎn)生不利影響，這個(gè)方法也就作罷。

(2)溫棚吸碳

將工業(yè)排放的CO₂，用管道輸送到農(nóng)田的溫棚中，就是“溫棚吸碳”技術(shù)，或“溫棚CO₂施肥技術(shù)”。

利用農(nóng)作物吸收CO₂，是利用或消除CO₂的良好方法。這是國(guó)內(nèi)外正在大力提倡和推廣的辦法。

(3)植樹造林

森林和綠地生態(tài)埋存是回收CO₂最好的辦法，主要依靠大自然的陽(yáng)光、水的力量，在光化學(xué)的作用下，將CO₂ 轉(zhuǎn)變成有機(jī)化合物，同時(shí)提供O₂，真乃一舉兩得，缺點(diǎn)是投資較大。森林和綠地回收CO₂的能力，或許可通過(guò)表4的一組數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明。

表4 綠地吸收CO₂的能力

具體來(lái)說(shuō)，以合成油和甲醇為例，每生產(chǎn)1t油品所排向大氣的CO₂約是8.8t；每生產(chǎn)1t甲醇排向大氣的CO₂約是2.3t。

10000m²闊葉林每天能夠吸收1.0tCO₂。一個(gè)年產(chǎn)16萬(wàn)t的合成油廠需要有4224公頃闊葉林相伴，即42.24平方千米闊葉林地；年產(chǎn)180萬(wàn)t的甲醇廠(5500t/d)，需要128平方千米闊葉林地相伴；年產(chǎn)500萬(wàn)t的合成油廠，需要1320平方千米闊葉林地相伴。

由此我們可以得到結(jié)論：煤化工應(yīng)與綠地相伴！

3.2.2無(wú)效行為

在飲食業(yè)中， CO₂循環(huán)利用技術(shù)是指利用CO₂的物理特性來(lái)實(shí)現(xiàn)CO₂的資源化利用的技術(shù)，如用CO₂制作干冰、滅火劑、制冷劑、食品添加劑及超臨界萃取劑等。

目前，CO₂主要用在食品行業(yè)。在美國(guó)，CO₂消費(fèi)量的48%用于食品的保鮮冷卻、冷藏和惰化，19.5%用于飲料碳酸化；在西歐，68%的CO₂用于飲料碳酸化和食品加工。在我國(guó)，預(yù)計(jì)在5年內(nèi)對(duì)食品級(jí)CO₂的需求將達(dá)到1000萬(wàn)t以上。

值得提及的是，該種利用方式與減排溫室氣體和低碳經(jīng)濟(jì)無(wú)關(guān)，CO₂僅僅是一種媒介，用完后仍然回歸大氣，不能減少大氣中CO₂的含量。

3.2.3逆效行為

僅僅用化學(xué)能將CO₂轉(zhuǎn)化為其它化學(xué)物不可能使CO₂的排放減少。這個(gè)結(jié)論也許大家都明白，但是在實(shí)際工作中，想只用化學(xué)能將CO₂轉(zhuǎn)化為其它化學(xué)物以使CO₂的排放減少的案例很多。

 (1)CO₂加氫制甲醇、二甲醚

一些學(xué)者認(rèn)為^[4]：CO₂是重要的碳一化學(xué)原料，可以合成多種化工產(chǎn)品。于是推薦用CO₂制取甲醇和二甲醚，認(rèn)為可以利用這種方式把目前排空的二氧化碳利用起來(lái)。

這個(gè)思路產(chǎn)生于甲醇熱的高潮中，并不奇怪。但這種工藝不能達(dá)到減排CO₂的目的，因?yàn)樵诿旱然现?/strong>H₂的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的CO₂，也就是說(shuō)用CO₂作原料生產(chǎn)甲醇和二甲醚后，也許新產(chǎn)生的CO₂更多，見(jiàn)圖1。