化学工业中的节能工艺和碳排放问题

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节约能源及与之相关的CO2减排问题越来越受到国际社会的关注，全球工业化进程的加快使得CO2排放量越来越大，并带来严重的气候问题，而石油、煤炭资源也日渐枯竭，因此节能减排工作已经到了刻不容缓的地步。我国政府越来越重视节能减排工作，“十二五”规划制订了节能减排的约束性指标：单位GDP二氧化碳排放降低17%；单位国内生产总值能耗下降16%。而化学工业是我国能源消费大户，根据2008中国统计年鉴数据显示，2007年化工各行业总消费量占我国能源总消费量的25%，由此带来的CO2排放也是巨大的，因此，若实现化学工业的可持续发展就必须进行节能减排。

1CO2减排问题的提出

上世纪中叶人们开始意识到了CO2排放带来的种种问题，如风灾，气候反常，物种减少等，而这些问题都是全球气候变暖引起的，CO2排放过量又是导致气候变暖的直接原因。1985年奥地利菲拉赫会议提出：如果大气中二氧化碳等其它温室气体浓度以现在的趋势继续增加，到二十一世纪三十年代二氧化碳的含量可能是工业化前的2倍，全球平均温度可能相应提高1.5～4.5摄氏度，同时导致海平面上升0.2～1.4米。1997年12月，163个国家在日本通过了《京都议定书》，它从法律意义上强制性要求工业发达国家在2008～2012年间，将GHG排放总量在1990年的基础上削减5.2%。《京都议定书》虽未对包括中国在内的发展中国家提出具体的减排义务，但随着我国经济迅速发展，能源生产、需求和消耗不断增加，CO2的排放量已居世界前列，为了实现我国建设资源节约型和环境友好型的两型社会的目标，作为我国能源消费大户的化工行业必须进行节能减排，以减轻我国能源供应不足和环境污染严重两个方面的压力，因此中国面临很大的减排压力。

2化学工业的节能途径

由于化学工艺的巨大能耗，人们一直致力于化学工业节能的研究，包括产业结构的调整，管理手段的改进，但最主要还是从技术上实现节能的目标，并不断的开发出新工艺。目前，化工节能技术已经逐渐成为一门综合性的学科，指导人们的节能实践。化工节能技术主要从以下两个方面来实现。

2.1化工单元操作的节能

化工单元操作的节能主要是指改变操作参数，使设备的工作效率处于最佳状态。例如流体输送设备的加装变频器调节，使之始终处于最佳工作点；换热设备最佳传热温差的确定；精馏设备操作压力、回流比、进料热状态及回收率等参数的优化。

2.2工艺的节能

工艺的节能主要指靠改变生产工艺来实现节能，主要有两种思路：（1）生产工艺的节能。生产工艺的节能简单来说就是开发新的工艺取代旧的、能耗高的工艺，例如催化剂的重新选择，工艺路线的合理搭配等。（2）系统内部能量的匹配。这是目前研究的重点，因为研究发现，整个系统工艺内部是有大量的能量可以利用的，有的时候改进后节约的能量是惊人的。目前人们研究的最多的是换热网络的综合与优化，而对于换热网络的设计方法主要集中在夹点技术上。夹点技术通过T-H图法或者问题表格法，对每一股物流的温度、焓进行考察，进而确定出冷、热物流可以互相利用的能流及最小的冷、热公用工程量。除此之外，精馏操作中的热泵及差压也是研究热点之一，热泵是消耗外部功将低能级的热源提高到高能级来使用，而差压过程是靠普通精馏塔分割为两个塔然后降低重组分塔压来实现，这两种过程都可以实现塔底塔顶物流能量的匹配。还有许多其他技术人们也在研究中，如锅炉烟气余热的回收等，这些都是以后节能的一个很重要的方向。

3CO2减排的途径

人们意识到CO2过量排放的严重性后便致力于CO2减排技术的研究，目前对CO2的减排技术已基本上达成共识，从以下两种思路可以达到CO2的减排。（1）传统能源的高效利用与代替。我国的能源虽然比较丰富，但利用率很低，据统计总利用效率只有25%，而化石能源燃烧后排放出大量的CO2，提高能源利用效率，减少能源消耗，势必会减少CO2的排放量。在有条件的地区，加大太阳能、风能、水能等洁净无污染的能源的开发与利用，逐渐代替传统的化石能源，并开发利用生物质资源和低碳资源，以此减少CO2的排放量。（2）CO2的封存和吸收。近年来，人们对CO2的封存技术进行了大量研究，封存技术是指利用化学/物理吸收法、化学/物理吸附法、膜分离法、低温蒸馏法等捕集分离技术将CO2从工业或相关能源的源捕获到，然后利用油气藏、深的盐层和不可开采的煤床等自然条件将CO2储存起来。CO2的吸收主要是靠增加生物汇，从大气中直接吸收CO2，达到清除CO2的目的，目前人们做了大量研究的是森林碳汇，海洋生物碳汇还处于初步研究阶段。

4化工节能和CO2减排的关系

通过化工的节能技术可以很大程度提高能源的利用率，减少传统能源的使用，所以同时大大的减少了CO2的排放，对CO2减排有很直接的结果。因此化学工业节能的实现具有一举两得的作用，即实现了节能，又完成了减排，是具有重大意义的。而CO2减排的途径，无论是提高能源利用率和替代传统能源，还是CO2的捕集和封存技术，都是和化工技术的进步分不开的，对化工技术不断提出新的要求。而考虑到我国能源利用率低的现状，节能是存在着很大的潜力的，相比其他技术，既容易实现，也能够带来更直接的效果，所以目前大力发展节能技术是减少CO2排放的最有效途径。