前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇可降解塑料现状范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词:塑料包装;绿色化;可降解
中图分类号TG7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)66-0076-02
近年来,随着改革开放的逐渐深入,我国的塑料包装工业发展相当迅速,同时也推动了我国的食品、日化、医药等各个行业的进步,而这些行业的进步又反过来进一步的促进塑料包装工业的发展。随着社会的发展与人们生活水平的提高,各种塑料包装在许多领域都扮演着十分重要的角色。同时工业品包装、家庭日用品包装、服装包装、药品包装等也大量的采用塑料包装,这些都在促使塑料包装的发展。进入新世纪后,可持续发展战略被高度重视起来,世界产业的变革也以此为基础,同时随着环境保护的呼声越来越高,消费者也对商品的包装开始重视起来,并且提出了更高的要求。如今绿色包装已经成为了国际环保发展的重要趋势,同时也是如今各个国家包装工业的主要发展潮流,同时也是提高产品的市场竞争力、避免出现个各种新的贸易壁垒的重要内容。如今绿色、低耗能、轻量化已经成为了塑料包装的主要趋势。
1 塑料包装绿色化趋势
1.1绿色包装内涵
现在对于绿色包装并没有一个统一的定义。通常情况下绿色包装主要包含了那些能够给进行循环复用、再生利用或者是可降解腐化,并且在产品的整个生命周期中不会对人体以及环境造成公害的包装。绿色包装最主要的意义就在于对环境的保护,并且还必须要兼备资源再生的特点。具体来说,绿色包装包含了以下的几个具体的方面:1)包装减量,绿色包装需要能够在满足保护、方便、销售等各种功能的前提下,尽可能的减少包装的用量,以此来达到节省资源和能源的目的;2)容易进行重复利用或者是方便回收再生,这是绿色包装十分重要的一点,多次的重复使用或者是通过相关的处理方法进行回收再生,那么就能够节省更多的资源;3)能够被降解腐化,绿色包装不能更够在废弃之后会成为永久垃圾,其废弃物必须要能够被分解腐化,只有这样才能够起到改善土壤的效果和目的;4)绿色包装所采用的材料本省不能够对人和其他生物、环境等产生毒害作用,在绿色包装中不能够含有有毒性的物质,或者是必须要在相关的标准之下;5)在包装产品的整个生命周期中都不能够对环境产生污染造成公害。
1.2绿色包装薄膜进展
可食性包装薄膜。这种包装薄膜主要是采用各种天然的可食性物质为主要的原料,然后通过不同分子之间的相互作用而最终形成一种拥有多孔网络结构的薄膜,例如壳聚糖可食性包装膜,玉米蛋白质包装膜等等。这种薄膜能够用于各种即食性食品的内包装,在食品行业有着十分广泛的应用
可降解塑料包装薄膜。传统的塑料包装薄膜,不仅仅是回收的难度很大,而且其废弃物也不易降解,如果是埋入地下,那么没有讲解的物质就会对土壤结构进行破坏,同时如果是采用焚烧的手段进行处理,那么就会产生出有毒气体对空气进行污染。可降解塑料包装薄膜不仅仅是具有传统塑料的各种功能和特性,同时还能够在其寿命终结后,可以通过土壤和水的微生物作用或者是通过其他的方式,在自然环境中进行分裂降解,并最终能够重新进入到整个生态环境中,真正的回归大自然。对于可降解塑料和生物/光降解塑料等,国内的研发已经覆盖了光降解、光生物降解、光氧生物降解、高淀粉含量型生物降解、全生物降解等许多大类,并且取得了相当良好的成就。可降解的塑料制品其在包装方面的应用遍及多个方面,例如普通包装薄、购物袋、垃圾袋等等。可降解塑料的使用对于环境质量的改善还环境保护发挥了十分积极的作用。
水溶性塑料包装薄膜,这种绿色包装材料在欧美、日本等国家和地区的使用较为广泛,常被用于农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处理剂等各种化学试剂的包装中。相比而言水溶性塑料包装薄膜降解彻底,而且使用也十分安全,因此其已经被发达国家所重视。同时国内也有企业开始投入生产。
2 塑料包装加工工艺绿色化
随着科学技术的进步,塑料包装在加工生产的过程中也开始注重低能耗和绿色化,尽可能的减少对资源和能源的浪费,并使得生产出来的塑料包装对环境和人类的危害更小。
2.1塑料稳定化技术的开发和使用
对于日用化学品、灌装塑料容器、装食品用的托盘或周转箱等都能够利用塑料稳定化技术来制造出质量好的合适的塑料制品,而且通过塑料稳定化技术所制造出来的物品的再使用或回收再利用价值也相对更高。但是这种技术的发展关键是在于抗氧剂、紫外线稳定剂和自由基捕获剂的研发和制备,只有这些方面有了突破,这种技术才能够被更加广泛的使用。
2.2塑料可降解技术的研发和使用
塑料可降解技术是绿色化塑料的一项重要技术。从降解机理来看主要研究方向集中在这几个方向上:光降解机理、生物降解机理。在光降解塑料方面,研究开放已经有20余年的历史,并且其应用也十分的广泛,而且就技术上来说更加的成熟,主要有合成型光降解塑料、添加型光降解塑料这两大类。基于生物降解机理的生物降解塑料可以分为生物降解型和生物破坏性塑料这两种,目前正在实用化的生物可降解塑料主要有聚酯和多糖系这两大类。但是无论是哪一种可降解塑料在生产上成本都较高,而且就技术方面也不是相当的成熟。
2.3焚烧回收热能或采用炼钢炉再利用塑料废弃物的开发
焚烧兼回收热能是对塑料包装废弃物进行再资源化的一种重要的手段,同时也是当前对塑料包装废弃物进行治理的一种最为现实的选择。在开发绿色化的塑料包装时,还必须要考虑到对塑料包装的回收再利用,否则就不能称之为绿色化。因此,需要,设计出使用更为简便、寿命更长、价格更低的回收设备,以此来加速我国在塑料包装废弃物的再利用方面的研究开发进度。
3结论
总之,绿色化塑料包装是今后塑料包装发展的一个主要趋势,这种趋势是对当前的资源和环境现状以及人们的生活要求的一种迎合。
如今的塑料包装无论是在选材上还是在生产工艺上都在向着绿色化发展,并且遵循循环经济“减量化、再利用、资源化”的经济活动行为原则,这一切都是为了希望能够减少对环境和人类的影响。
参考文献
关键词:白色污染 危害 防治 建议
众所周知随着社会经济的飞速发展,白色污染在一步步的向我们逼近。白色污染主要来源于塑料包装袋和一次性塑料餐盒。由于塑料制品的生产成本低、质轻、耐腐蚀、强度高、防水、便利、外形美观、色泽鲜艳、生产技术成熟等特点在全国广泛应用。但对其使用后回收难度大、利用价值低的塑料购物袋、垃圾袋等等,至今一直困扰着我们。[1]
一、何谓白色污染及其产生原因
白色污染是指一次性塑料制品(包括塑料餐盒、包装材料、农用地膜等)在其使用后,由于缺少回收利用的价值,其中绝大部分被丢弃在环境中,不仅破坏了景观,而且对自然环境也造成了危害。由于这种废弃的一次性塑料制品通常为白色,因此被形象的称为白色污染。
由于这些塑料垃圾没有得到妥善的管理和处置,垃圾没有实行分类收集,能回收的不回收利用。垃圾最终的处置方式基本上停在堆放或浅埋的水平,一些城镇将江、河、湖岸作为天然垃圾场,许多地方没有建立起与生产经营相配套的垃圾收集系统,垃圾放任自流、管理薄弱,人们对环境保护的意识比较淡薄,造成滥用和随意乱倒现象普遍发生。
二、白色污染的危害
1.白色污染危害人类健康
塑料袋的主要成分是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。目前市场上流行的塑料袋绝大多数是小型企业或家庭作坊生产的,有大部分是再生塑料制品,是利用工业废弃物和医疗机构丢弃的塑垃圾及垃圾站收集的废旧塑料加工的。尤其是彩色再生性塑料袋,使用的着色剂通常含有苯并吡,是一种很强的致癌物质,与食品接触后,可能会转移到食品中对人体造成慢性中毒。[2]
2.白色污染对环境的影响
(一)视觉污染
走在大街上、街心花园以及著名风景区等经常会发现被随意丢弃的塑料制品,不但影响了城市风景的美观,而且严重污染了环境。
(二)影响农作物的生长和收成
废塑料特别是塑料膜、塑料袋、一次性餐盒、饮料瓶等,这些体积大、重量轻、不易腐烂、不易分解的塑料混入土壤中后,会影响地下水的下渗、植物对养分的吸收,因其不透气而破坏土壤质量,影响植物的生长,从而使农作物减产。
(三)危及动物和水生生物的安全
动物误食后易引起肠梗阻而死,若遗弃在江河、湖海,可导致水生生物的死忙。[3]
(四)潜在危机
有些白色垃圾不易回收,回收利用的成本高、效率低;难以降解,现阶段主要处理方法有焚烧和填埋,若将其焚烧,则会产生大量的有毒烟雾,污染大气。填埋处理不能随处进行,否则将对土壤污染,且大规模集中填埋是一项大工程,耗资较大;高温则分解出毒害物质,塑料制品本无毒,但在温度达到65℃以上时,就会分解出毒害物质,污染环境,特别是食品污染最为突出。
三、白色污染的防治
对于白色污染的防治主要从行政和技术两方面进行:
(一)行政方面
1.加强管理
在街道两旁设一些垃圾箱,尤其是人流比较密集的街道。并请相关部门加以监督。在超市购物后使用的方便袋不再免费,而是收取一定的费用,这样就大大的减少了塑料袋的使用。
2.禁止使用一次性难降解的塑料包装物
我国部分城市颁布了相关法规、政策,禁止使用销售和使用不可降解或难降解的塑料包装袋和一次性泡沫塑料餐具。通过采取这一措施,虽然在一定范围,一定程度上减少了“白色污染”危害,但从实践结果来看并不是十分理想。禁止使用此类包装物,就必然要有其替代品的产生,但是替代品在价格与品质上均无法与塑料制品竞争。因此,在市场经济条件下,仅靠行政命令,不考虑经济杠杆的调节作用,操作起来是很困难的。
3.强制回收利用
对于一些清洁的废旧塑料包装物可以循环使用,或重新用于造粒、炼油、制漆、作建筑材料等。回收利用符合固体废物处理的“减量化、资源化、无害化”的通用原则。回收利用不仅可以避免“视觉污染”,而且可以解决“潜在危害”,缓解资源压力,减轻城市生活垃圾处置负荷,节约土地,并可取得一定的经济效益。这是一个标本兼治的好办法。
(二)技术方面
1.以纸代塑
以纸代塑是指用纸制品代替塑料制品。一般纸制品分为两种,一种是纸浆膜塑制品,主要是以芦苇、蔗渣等草木植物浆为原料。另一类是纸板制品,主要原料是木材,每生产1吨纸板就需用七百吨水。用以上材料制成的纸制品,废弃后很容易被土壤中的微生物解,因此减少了对环境的污染同时也解决了白色污染的潜在危害。但同时也带来了新的环境问题。造纸需要消耗大量的木材,造纸过程中也会产生大量的污水。[4]
2.开发可降解塑料
并不是所有塑料包装物都是能回收利用的。例如,购物袋、垃圾袋和地膜等,回收难度大、利用价值不高应积极研制开发可降解塑料。可降解塑料是指在生产过程中加入一定量的添加剂(如淀粉、光敏剂、生物降解剂等),稳定性下降,使用后的塑料包装废弃物能在短期内,经光或生物降解作用,裂解为分子量较小的烯烃物质,粉碎成小碎片,达到缓解环境污染的目的。
四、建议
1.加强宣传教育,提高全民的环保意识。
2.加强对城市、风景旅游区、交通干线、水域等地方的“白色污染”的管理工作。
3.加大科技投入,研制降解期短价格低廉的可降解塑料。[5]
4.制定适当的经济政策,建立在市场经济条件下消除“白色污染”的良性运作机制。
5.建立全国性的专门法规,约束公民和餐饮、交通等行业的工作人员的行为。
参考文献:
[1]马艳茹,白色污染与塑料包装物,2000.3
[2]刘春乐,让“白色污染”远离我们的生活,保定日报,2006年5月8日第B02版
[3]付宜飞,张铁帅,白色污染的现状与现状分析,环境科学与管理,2006,31(3):2-5
1、白色污染的危害。
白色污染的危害是多方面的,埋入土壤中的塑料制品,对耕作和播种造成了极大困难,影响了农作物对水分、养分的吸收,污染地下水,使农作物减产甚至不产。如果将塑料燃烧,则会产生大量有害气体,破坏环境。将塑料倒入海洋(海洋中塑料的分解需250年),若被海鸟、鱼类误食,会造成这些动物死亡,若是缠住一些舰船的螺旋桨,则会造成海上交通事故。
2、目前国际上较为先进的白色污染治理办法。
白色污染形成的关键是塑料不易分解,因此,科学家研制了多种自毁可降解塑料,如生物自毁塑料、化学自毁塑料、医用自毁塑料等。
制造这些塑料的指导思想是:在塑料中加入某种化学物质,使塑料能被光照、细菌或其他化学物质溶解或消除。这些方法的共同特点是造价昂贵,无法与便宜的不可降解塑料竞争。我们盼望着早日出现可以与不可降解塑料一样便宜的可降解塑料能够回收、再生、利用。
二、调查情况
我们小组在学校随机挑选50人参加我们的问卷调查,共收回45份,占90%(调查问卷附表),结果如下: 问题一:你知道什么是白色污染吗?
调查者中,有2/3表示知道白色污染,而有1/3表示不清楚。结果表明,大部分中学生是知道什么是白色污染的,这与学校教育有很大关系(高二化学教材对于白色污染有过讲解)。但仍有一部分(1/3)的人不清楚,这表明,学校还应加强对学生的教育。 问题二:你经常购买小食品吗?
71.1%的人偶尔购买小食品,22.2%的人经常购买,只有6.7%的人不买小食品。这是因为,学生族很少有时间在家吃早饭,所以来学校购买食品充饥的人很多,而食品包装袋绝大部分都是塑料制品(请看以下的调查),这就为校园白色污染的产生提供了前提条件。
问题三:你如何处理塑料袋?
上图显示只有7人(占15.6%)将塑料袋随地乱扔,而扔进垃圾箱的占80%,但这并不表示大部分塑料袋
进入垃圾箱中,因为据我们小组成员观察发现,很多人虽然知道应当把塑料袋扔入垃圾箱内,却总是扔到垃圾箱旁,风一吹,塑料袋就满校园乱飞了。另外值得提出的是,在两位选择其他的同学中。一人表示会把塑料袋扔进视线所见的垃圾箱内。我们发现。校园内垃圾箱以前并不多,而且大多锈迹斑斑的,沉重、固定的老式垃圾箱十分不方便。不过本学期开始后,学校增加了垃圾箱的数量,这对于防治校园白色污染是有帮助的。
问题四:请同学对校园白色污染的处理方法提出一些建议。
提供建议如下:
(1)学校应教育同学们增强环保意识,多宣传白色污染的危害。
(2)同学们不要随意扔垃圾,对随地扔废弃物的人讲讲环保的重要性。
(3)学校统一将垃圾分类、回收,集中处理。
(4)增设垃圾箱,放在白色污染严重的地方(如小卖部门口)。
(5)设计一个环保标志,挂在醒目的地方。
(6)尽量减少用塑料袋包装物品,并杜绝使用一次性发泡饭盒(现在校食堂使用的一次性饭盒就是国家禁止使用的饭盒,但仍在使用)。
(7)呼吁全社会增强环保意识。
(8)学校不要焚烧垃圾。
通过本次调查,我们得出以下结论:①大部分学生对于白色污染比较了解,但仍有部分人对白色污染的概念不清楚,这需要学校增强环保方面的教育。②相当一部分人虽然知道什么是白色污染,但依然使用或随手丢弃白色污染物。由此可见,学校培养学生环保的观念十分重要,同时学校也要作出实际行动,如多设置分类垃圾箱,组织回收有价值的垃圾等。
(三)学校白色污染现状调查
通过上一阶段的调查,我们已经调查清楚了学生对白色污染的了解情况,与同学们初步探讨了如何防治校园白色污染。这一阶段我们的主要目的是调查我们学校白色污染的情况,并对处理方法进行可行性探讨。
一、制定印发了实际办法
根据《进一步加强塑料污染治理实施办法》,结合我州实际情况,联合州生态环境局制定印发《进一步加强塑料污染治理实施办法》下发各县和州直有关部门,将阶段性目标任务和重点工作进行分解落实,明确了各县部门的职能职责、阶段性目标任务。
二、加强了重点领域塑料污染治理
结合实施方案目标任务和重点工作,重点推进了商贸、邮政、文化旅游、机关事务、工业领域的塑料污染治理工作:
(一)加强商贸领域塑料污染治理,一是开展大型商场塑料污染治理工作。推进情况检查,抽查邻你、民贸、天龙电器超市按要求落实塑料购物袋明码标价、有偿提供,有无使用不合格塑料购物袋等情况;二是开展农贸市场专项禁塑工作检查。在检查中,积极引导经营者、消费者树立“节能减排、环保消费、绿色消费”的理念,教育广大经营者自觉遵守国家“禁塑令”有关规定,做到不进、不销、不提供超薄塑料购物袋。
(二)加强邮政领域塑料污染治理。一是明确目标,压实企业主体责任。成立邮政业生态环保工作领导小组,制定《邮政管理局行业生态环境保护工作实施方案》,明确行业生态环保工作任务清单,将企业生态环保工作纳入日常管理。二是加强调研,规范统计口径。加强对邮政公司、顺丰、情歌物流等企业实地调研,掌握企业实际状况,并对存在的问题予以指导,推动行业生态环保工作进度;组织生态环保工作培训,通报寄递企业环保统计工作中存在的统计口径不一致、数据不准确等问题,要求企业注意认真复核,确保数据准确性。三是加强培训,提升从业人员业务水平。组织全州州邮政公司、寄递企业负责人及相关工作员约80人参加培训。宣贯行业“9792”工作各项标准、解读工作方案等相关文件,制作邮政行业生态环境保护培训课件,开展“绿色环保”业务技能培训,对行业生态环保基本知识、胶带封装方法等内容的进行讲解示范,提升从业人员生态环保知识水平。四是加强检查督导,确保指标落地落实。开展辖区寄递企业环保胶带、包装袋和填充物等使用情况专项检查,摸清底数和现状,指导寄递企业建立实施统一采购制度,使用达标塑料制品,落实绿色采购要求,严把采购和收寄关口。截至去年11月底,全州各寄递企业电子运单使用率已达100%,环保包装袋使用率达到69%,45毫米以下“瘦身胶带”封装比例达80%以上,环保填充物使用率达到64%,电商二次包装率已降到34%,设置可循环回收装置60个,各企业采购或租赁新能源汽车合计20余辆实施
(三)加强文化旅游领域塑料污染治理。一是加强重点企业的监管。按照实施办法加强A级旅游景区、旅游度假区、生态旅游示范区塑料污染治理工作推进落实,严禁相关企业使用不可降解一次性塑料餐具。星级饭店严禁使用不可降解的一次性塑料水杯、垃圾袋,客房禁止使用带一次性塑料包装的洗漱用品、塑料洗衣袋,餐厅食堂禁止使用一次性塑料餐具、桌布,不主动提供一次性塑料用品。二是结合各项创建,推动塑料污染治理工作落到实处。在今年的A级旅游景区评定、复核,在游度假区创建,在生态旅游示范区创建和星级饭店、文化主题饭店等品牌酒店的创建过程中都把塑料污染治理工作作为重要的考核内容之一,在检查过程中,对餐厅餐具,客房用品的使用情况均进行认真的检查,确定未使用塑料制品及一次性用品后,才能进入评定,同时将长期接受社会和游客监督。
(四)加强机关事务领域塑料污染治理。一是加强各县市管理。明确“禁塑”工作目标、实施范围及时间节点等,要求各县(市)、州级各部门特别是机关食堂严格落实“禁塑”工作要求。二是加强宣传,营造氛围。今年6月,结合节能宣传周活动安排,利用LED电子屏、悬挂横幅及知识展板等形式积极宣传,为“禁塑”工作开展提供舆论宣传,营造氛围。在节能宣传周启动仪式上向参加活动人员发放宣传册、可降解环保袋等宣传物品达上千份。通过一系列举措,向党政机关工作人员及群众宣传普及相关环保知识,进一步提高大家节能环保意识。三是带头示范,采购节能环保产品。在集中管理办公区,引导物业公司同步落实“禁塑”工作要求,停止使用一次性不可降解塑料制品。如在会务茶水服务上,提倡使用可循环利用或者可降解塑料制品杯子。
(五)加强工业领域塑料污染治理。按照要求加强对禁止生产塑料制品企业的监督检查。经检查,目前,无生产塑料购物袋、生产聚乙烯农用地膜、生产一次性发泡塑料餐具、生产含塑料微珠日化产品的企业。
三、加强督导检查
[关键词]煤化工,CO2排放,减排措施
CO2是目前最主要的温室气体,温室气体的大量排放会导致全球气候变暖,从而给人类的生产活动带来不可预知的灾难。于1997年通过的《京都议定书》规定各发达国家必须在2008年到2012年间将CO2排放量消减到1990年以前的水平,为此,许多工业化发达国家加大了对CO2捕集和处理技术的研究力度。目前我国的CO2排放量已高居世界第二位,虽然现阶段对发展中国家尚未提出减排要求,但我国近年来CO2排放量的快速增长将使我国不得不面对越来越大的国际压力。
2006年,我国原油进口量超过1.4亿t,原油对外依存度达44%左右。我国拥有较为丰富的煤炭资源,煤炭保有储量超过1万亿t,发展煤化工产业将成为今后一段时期内我国化工行业的重点和热点。我国国民经济和社会发展“十一五”规划纲要中明确指出,要“发展煤化工,开发煤基液体燃料,有序推进煤炭液化示范工程建设,促进煤炭深度加工转化”。近期国家发改委组织编制了《煤化工产业中长期发展规划(征求意见稿)》,明确我国将建成七大煤化工产业区,从2006年至2020年,我国煤化工总计投资将超过1万亿元。
发展煤化工符合我国多煤少油的能源结构特点,可有效缓解国内对进口原油的依赖程度,同时采用先进的洁净煤技术及污染物处理技术,通过集中处理的方式,可有效减少污染物的排放,相比传统的煤直接燃烧方式,可大大降低对环境的污染。
然而,发展煤化工产业也面临CO2排放的问题,从煤炭和石油的元素组成来看,煤的氢/碳原子比在0.2-1.0之间,而石油的氢/碳原子比达1.6~2.0,以煤替代石油生产传统的石油化工产品的过程一般都伴随着氢/碳原子比的调整.从而排放大量的CO2。以下对煤直接液化、间接液化、煤制烯烃等新型煤化工技术过程中的CO2排放问题进行分析。
1、煤直接液化过程中的CO2排放
直接液化是把固体状态的煤在高压和一定温度下直接与氢气反应,使煤炭直接转化成液体油品的工艺技术。见图1。从反应过程来看,反应系统中的氧主要来自煤中氧,反应环境氢气纯度较高(氢气纯度>80%),反应后氧主要以水中氧的形式排出体系,CO2产率较低。神华上湾煤在日本NEDOL工艺1t/dPSU装置上的CO2产率(daf煤为原料)约为2%,在美国HTI工艺PDU装置上的CO2产率(daf煤为原料)为0.34%。
据估计,煤炭直接液化项目的CO2排放量,每吨液化粗油约为2.1t(此数据不包括燃料排放部分)。
2、煤间接液化过程中的CO2排放
煤间接液化工艺主要由三大步骤组成:第一是煤的气化;第二是合成;第三是精炼(见图2)。煤间接液化过程中的CO2主要来自气化和合成两步。在煤的气化过程中,需要加入氧气和水蒸气作为气化剂,因此存在以下的CO2生成反应:
C+O2=CO2
CO+H2O=CO2+H2
在合成步骤中,CO2是主要副产物之一,主要来自:
水煤气变换反应
CO+H2O=CO2+H2
采用铁基催化剂的F-T合成反应:
2CO+H2=—CH2—+CO2
甲烷化反应
2CO+2H2=CH4+CO2
歧化反应
2CO=C+CO2
煤间接液化过程生产每吨液化产品的CO2排放量约为3.3t(此数据不包括燃料排放部分)。
3、煤制烯烃过程中的CO2排放
煤制烯烃过程包括煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项核心技术(见图3)。煤制烯烃过程中的CO2主要来自煤气化过程,煤气化过程CO2的产生与前述间接液化类似,煤在氧气和水蒸气存在的条件下,发生以下的CO2生成反应:
另外,甲醇合成过程要求原料气中的H2和CO的摩尔比接近2:1,而煤气化过程获得的气体中H2/CO摩尔比小于2,需要将一部分CO通过水煤气变换反应生成H2和CO2以满足甲醇合成的要求,这样又会有部分CO2生成。除少量的CO2(占原料气体总量的3%左右)参与甲醇合成反应外,大部分CO2在合成气净化过程中被脱除而进行排放。煤制烯烃过程的CO2排放量按每吨中间产品甲醇计:约2t,按每吨最终产品烯烃计算:约6t(此数据不包括燃料排放部分)。
4、发展煤化工面临较大的CO2排放压力
根据国家发改委《煤化工产业中长期发展规划》(征求意见稿)的初步规划,到2020年煤制油的发展规模将达到3000万t/a,煤制烯烃规模将达到800万t/a,煤制甲醇将超过6000万t/a(含煤制烯烃所需甲醇用量)。按照各种煤化工工艺路线的平均CO2排放量进行估算,届时生产上述煤化工产品所排放的CO2将超过2亿t,因此发展煤化工产业面临较大的CO2排放压力。
5、CO2治理技术
目前的CO2治理技术可归纳为以下三个方面:(1)CO2储存技术;(2)CO2转化技术;(3)CO2循环利用技术。在以上三个方面的治理技术中,(1)和(3)并不能减少CO2的总量,但能阻止和延缓CO2对大气环境的影响,而(2)则可以通过把CO2转化为其他物质来减少CO2的总量。下面分别对以上三个方面的CO2治理技术作简要介绍。
5.1、CO2储存技术
CO2储存技术是通过对CCO2进行收集、分离和压缩,然后通过管道,在动力的作用下,送人地下或海底,储存在地质构造中,使之在相当长的时间内与大气隔绝,从而起到控制大气中CO2浓度的目的。
目前,在研究或已采用的用于储存CO2的主要地质体包括:(1)开采的和不经济的或耗竭的油气储;(2)深部不可开采煤层;(3)陆上或海上深部咸水储集层;(4)海洋。
转贴于
气田、油田和深部煤层作为常规的地质圈闭,从理论上说能够在足够长的时间内保持隔离状态,不被释放到大气中去。并且通过向耗竭的油气田和不可开采的煤层注入CO2,可以提高耗竭油气田和煤层气的回采率。目前世界上有此类研究项目约70多个。实践经验表明,注入CO2大约可以增加油田产量10%-15%,我国辽河油田注入性质类似的烟道气,也取得了良好的效果。
利用陆上或海上深部卤水层储集CO2时,由于卤水层中富含各种金属离子,从而存在CO2与金属离子反应生成碳酸盐沉淀,实现地下固定CO2的可能性。目前世界上最大的CO2捕集与储存项目,就是在挪威开展的每年将100万tCO2注入到在挪威北海海域中部深约900m处的砂岩卤水层中。
海洋储存是指将CO2注入海洋,在较深水位下,形成固态的CO2水合物的储存方式。目前这种方式尚处于探索阶段。
但是CO2的地下储存可能存在以下负面影响,需要进行深入研究,以避免负面影响的出现:(1)CO2逃逸进人大气环境,导致大气环境迅速恶化;(2)CO2形成的酸性环境使许多重金属元素及其他污染物溶解在水体中并随着CO2的泄漏污染地下水质;(3)诱发地震活动;(4)引起地面沉降或升高。
5.2、CO2转化及固定化技术
CO2转化或固定化技术是指利用CO2的化学性质,将其转化为其他物质进行资源再利用或固定到其他物体中的技术,其中最有代表性的是通过植物的光合作用吸收CO2。
光合作用是地球上维持生命的重大过程,地球上每分钟大约有300万tCO2和110万t水被光合作用转化为210万t氧和200万t的有机物。因此,增加地球植被是保护大气环境的重要手段。
此外,在大棚养殖中利用CO2作为肥料,既能促进蔬菜的生长,又消耗掉了人类排放出的CO2。研究表明,使植物吸收CO2的量超过平常值的2~3倍,不仅对人体没有危害,植物却可因此增产20%—43%。在荷兰南部,一些农民开始利用炼油厂排放的工业CO2种植蔬菜和鲜花,取得很好的效果,该炼油厂目前每年向500家用户提供约17万t工业CO2。
用CO2制可降解塑料是CO2综合利用技术的另一开发热点。CO2降解塑料可用于一次性包装材料、餐具、保鲜材料、一次性医用材料、地膜等方面。利用这一技术生产的降解塑料属完全生物降解塑料类,可在自然环境中完全降解,避免了传统塑料产品对环境的二次污染。但目前,受合成效率低的瓶颈制约,在国外只有美国、日本和韩国等少数国家形成了年产万吨级的生产规模,在我国,开展这项工作的研究单位主要有:中科院长春应用化学研究所、中科院广州化学所、吉化研究院、浙江大学等,中科院长春应用化学研究所和中科院广州化学所还建有千吨级的生产装置。利用CO2合成可降解塑料具有重要的环保意义,但工业化大规模生产可降解塑料的实现还有待于开发出高效的合成催化剂。
除了CO2制可降解塑料技术外,近几年来,关于CO2催化转换生成甲醇、二甲醚、烃类、合成气等基础化工原料,以及转换为以碳酸二甲酯为代表的酯类、羧酸、厅—甲酰苯胺等多种高附加值产品的新催化合成技术的研究开发也十分活跃。
5.3、CO2循环利用技术
CO2循环利用技术是指利用CO2的物理特性来实现CO2的资源化利用的技术,如用CO2制作干冰、灭火剂、制冷剂、食品添加剂及超临界萃取剂等。
目前,CO2主要用在食品行业。在美国,CO2消费量的46.8%用于食品的保鲜冷却、冷藏和惰化,19.5%用于饮料碳酸化;在西欧,68%的CO2用于饮料碳酸化和食品加工。在我国,预计在5年内对食品级CO2的需求将达到1000万t以上。此外,CO2在气体保护焊接、炼钢、冷冻、油气井操作等行业有广泛应用。
CO2超临界萃取技术是国内外正在发展的一种新型的CO2利用技术。超临界流体萃取技术萃取效率高、萃取剂易分离回收、操作方便、工艺流程短、耗时少,而CO2作为超临界萃取剂,具有临界条件容易达到,化学性质稳定,无色无味无毒,安全性好,价格便宜,容易获得等优点。目前CO2超临界萃取技术的研究主要集中在从天然药物或天然香料中提取高附加值的热敏性有效成分方面。
CO2利用技术的另一研究热点是采用跨临界CO2取代氟利昂作为空调介质。CO2的临界压力是7.3MPa,临界温度为31℃,其临界温度正好在日常空调运行可以接受的范围内,跨临界循环时,CO2在压缩机出口侧达到超临界条件,经过节流管降压后,超临界CO2回到亚临界状态,吸热蒸发.带走环境热量。在跨临界循环中,由于超临界流体的特殊性质,其冷凝过程中没有气液相变,而只有“冷却”过程,因此其制冷效率比传统的氟利昂工质要差一些,但其制热效率则相对较高,并且由于超临界流体比热大的特点,故对于给定的热负荷,CO2空调系统所需的工质用量有可能比其他工质少得多,管道面积相应减少。跨临界CO2空调系统的压缩机和耐高压系统的研制是降低成本和提高热效率的关键。目前车用CO2空调技术已相对比较成熟。
6、CO2综合治理技术比较
表1从CO2处理能力、技术进展阶段、技术开发瓶颈、技术成本几方面对以上技术进行了比较。从表中可以看出,就技术的环保性来说,利用植物的光合作用转化CO2利用的是取之不尽的太阳能,并将碳固定在植物体内,转化为对植物生长有利的物质,释放出人类生存必须的氧气。但植物的光合作用反应速率较低,地球植被不能满足实现CO2减排的需要;从技术的成熟度来说,将CO2作为保鲜剂、食品添加剂的利用技术较成熟,但市场需求总量较小,CO2利用量很低;而可降解塑料的市场需求量虽然较大,但目前的CO2转化技术路线合成效率低,成本高,大规模的工业化技术路线还有待开发。比较而言,CO2储存技术在CO2处理量上占有绝对优势,且利用油气储和煤层储的技术已较成熟,不仅对CO2的处理量大,而且能创造部分经济价值,是CO2实现资源化利用前的最好的处理方式。尤其对于煤化工CO2排放问题来说,企业主要集中在煤矿坑口附近,开展枯竭煤层储存CO2的研究具有地质条件和经济优势。