中国碳中和目标下CO_2转化的思考与实践解析_王少辉.pdf

中国碳中和目标下 CO2转化的思考与实践解析王少辉，郭雄伟（河北恒一检测科技集团有限公司，河北邯郸056003）摘要：在我国社会全面发展的当下，“低碳环保+绿色发展”成为我国社会发展的重要战略。全球变暖已经成为全世界关注的重要环境问题，地球是人们赖以生存的家园，全球变暖与温室效应，已经成为破坏地球生态环境的元凶。社会发展无法脱离碳排放，尤其是在绿色技术、绿色能源发展迟缓的年代，想要实现国家经济发展，就需要能源消耗。据调查，我国是世界上最大的二氧化碳排放国，排放量占全球约 28%，我国也是世界上最大的能源消费国和温室气体排放国。本文将针对碳中和目标内涵进行详细分析，探究出中国碳中和目标下 CO2转化方法以及中国碳中和目标下 CO2转化实践策略。关键词：碳中和目标CO2转化CCUS 技术中图分类号：X51文献标识码：A文章编号：1004-7050（2022）09-0185-03引言我国在 2016 年 11 月生效的 巴黎协定 中提出，期望在 2051 年至 2100 年间，全球达到碳中和目标。中国在 2020 年联合国大会当中郑重向世界承诺，计划在未来 40 年采取有力政策措施，二氧化碳排放力争在 2030 年前达到最大值，争取在 2060 年实现碳中和。2021 年中央经济工作会议明确的五个新的重大理论和实践问题，其中之一就是要正确认识和把握碳达峰碳中和，实现“双碳”目标，是党中央以高度的战略思维。在党的争取领导之下，低碳环保和绿色发展已经成为我国社会发展的重要目标，结合我国当前实际情况，在党的争取引领之下，我国制定出了碳达峰碳中和发展策略，致力于在 2030 年前保障二氧化碳排放达到峰值，争取在 2060 年前实现碳中和目标。把握“双碳”发展目标，已经成为社会各个领域发展的重要任务，本文将针对中国碳中和目标下 CO2转化的思考与实践相关内容进行详细分析1。1碳中和目标内涵概述碳中和目标是我国“双碳战略”当中重要组成部分。想要实现碳中和目标，就应该实现绿色技术创新，借助科学高效率的措施，稳步实现碳中和目标。结合学术界研究来看，想要实现碳中和目标，需要在整个社会覆盖“少碳、用碳、无碳”技术，以便于真正从源头上实现节能降碳目标。针对“少碳”来说，便是强调借助绿色技术升级，借助节能增效的技术手段，从源头上有效降低碳排放。针对“无碳”来说，便是以碳中和目标为基础，引入新型清洁能源如太阳能、风能，取代传统石化能源，实现无碳排放。针对“用碳”来说，便是搜集 CO2，并且引入 CO2封存技术手段，消耗再利用CO2能源，此种技术也称之为 CCUS（Carbon Capture,Utilization and Storage）技术。从客观角度上来看，我国在很长一段时间内，很难实现能源结构改变，所以CCUS 技术成为了实现碳中和目标的重要技术手段2。CCUS（Carbon Capture,Utilization and Storage）技术实现路线，如表 1 所示。2中国碳中和目标下 CO2转化方法2.1CO2+H2技术链在 CO2转化当中，CO2+H2技术链体系是最为主要的转化技术手段之一。在 CO2+H2技术链体系当中，将可回收的 CO2与各类氢气资源进行催化处理，生成可以重复利用的合成气体。针对 CO2+H2技术链处理之后的合成气体应用到电气化产业当中，实现 CO2的转化与再利用。CO2+H2技术链体系非常适用于煤电领域、煤化工领域、水泥产业当中，主要适用于以煤炭主导的产业链条当中。在应用时可以借助绿电电解水产生氢气和氧气，氢气和 CO2可以经过合成 FT 反应，生成高碳烃燃料，从而实现 CO2再利用。针对煤电厂来说，是用传统煤炭资源会产生大量的 CO2，直接对大气环境带来不良影响，将 CO2转化的复合气体引入，可以用于煤电厂煤电调峰，电解水产生的氧气可代空气、空分，分别用于煤电和水泥的空气替代，真正在降低CO2回收成本的基础上，实现了CO2转化与再利用3。收稿日期：2022-07-22作者简介：王少辉，男，1983 年出生，毕业于福建师范大学，本科，助理工程师，研究方向为化工分析、自动化技术。总第 205 期2022 年第 9 期山西化工Shanxi Chemical IndustryTotal 205No.9，2022DOI:10.16525/14-1109/tq.2022.09.074CCUS（Carbon Capture,Utilization and Storage）技术CO2捕集CO2还原利用CO2矿化利用CO2封存利用燃烧前捕集、富氧燃烧、燃烧后捕集方式。使用化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、低温蒸馏法等技术方法使用燃料为甲醇、CO、乙醇等及含碳化合物（精细化学品、药物中间体等）。使用光催化还原、电催化还原、等离子体法、催化重整法等技术方法碳酸盐产品为碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁等。使用直接矿化法、间接矿化法等技术方法使用地质封存、海洋封存、矿化封存、CO2驱油驱气、陆上咸水层封存、枯竭油气田封存、海底咸水层封存等封存技术表 1CCUS 技术实现路线环境保护山西化工第 42 卷2.2CO2+CH2技术链CO2+CH2技术链体系在实际应用的过程中，可以应用到非常规天然气和沼气生产与利用当中。当前在我国科学技术不断发展的当下，我国海南地区已经积极引入 CO2+CH2技术链当中，海南地区一些气田当中含有丰富的 CO2，将 CO2与 CH2进行反应，产生合成气和甲醇，可以真正践行节能减排目标，实现 CO2高价值利用。将沼气当中的 CO2与 CH2进行转化，生成的合成气，可以用于生产绿氢气和 FT 合成物燃料，可以用于生产生物航油，真正实现了区域经济增收和资源再利用，对海南地区的乡村振兴事业发展奠定了扎实基础。在世界经济发展到一定程度之后，会出现工业补贴农业的状态，我国东部地区已经进入到了该阶段当中4。针对此种社会环境来说，需要在工业与农业之间架设一个能源通道，构建出能源基金池，很多发达国家纷纷构建了玉米乙醇汽油、玉米青贮沼气、生物天然气等诸多通道。想要在实现碳中和目标的基础上，促进我国工业与农业的协调发展，可以充分借助 CO2+CH2技术链体系，学习发达国家的玉米乙醇汽油、玉米青贮沼气、生物天然气等能源通道。结合我国实际情况来看，光伏发电在我国东部发达地区有望成为新型能源通道构建新动力，实现村镇与生物能源集成，构建出绿电和生物油气一体化的能源通道，积极探索出中国模式的工业补贴农业的乡村振兴发展新道路。当前我国诸多科研单位已经积极投入到了工业农业能源通道建设研发当中，并且构建出了诸多乡村振兴能源通道，真正以乡村垃圾、农村垃圾、农村废弃物为切入点来生产沼气，借助 CO2+CH2技术链体系实现 CO2再利用，在 CO2与 CH2作用整合下，生成生物航油。在 CO2+CH2技术链体系的支持与作用之下，真正可以促进乡村发展与工业的联动，为探索中国特色乡村振兴发展道路奠定扎实基础。2.3CO2+CH2+H2+CO 技术链CO2+CH2+H2+CO 技术链在实际应用的过程中，很适合用于炼化厂，在干气、焦炉、兰炭煤气的作用下生产合成气，并且将合成气用于氢冶金还原铁当中，CO2高值化利用，实现 CO2加氢制作甲醇催化剂。甲醇在 MTO 的作用之下，可以生产依稀和丙烯，并且生产固体聚合物聚乙烯和丙烯等，实现碳源固化。CO2+CH2+H2+CO 技术链在研究的过程中，已经获取了一定的进展，中国石油大学重质油国家重点实验室相关团队，已经完成了 CO2+CH2+H2+CO 技术链焦炉煤气制合成气体研究，并且借助 CO2+CH2+H2+CO 技术链体系，已经在山西左权完成了 100 万 t/a 焦化配30 万 t/a 气集还原铁实验。在该技术的作用之下，可以高效的引入到炼化厂当中，实现 CO2高值化利用5。3中国碳中和目标下 CO2转化实践策略3.1强化我国发展战略层次统筹想要真正实现中国碳中和目标以及 CO2转化，就应该从我国发展的角度，强化战略思维，切实保障我国能源安全，构建出倒逼机制，为低碳绿色发展奠定扎实基础。在政府部门的统筹协调之下，结合我国能源的 CO2减排政策和 CO2排放实际情况，从我国基础国情出发，重新对我国能源资源进行统筹分析。丰富对非石化能源的分析，对我国能源禀赋组成进行考量，减少我国生产发展对石油能源、煤炭资源、天然气等石化能源的依赖程度，切实保障窝沟的能源安全。为了真正实现碳中和目标，就应该构建出倒逼机制，深刻认识到“双碳战略”对我国社会发展的重要价值，将碳中和目标和 CO2转化技术引入到社会发展各个环节当中，真正贯彻“青山绿水就是金山银山”发展战略，有效推动能源产业高质量发展，构建出人与自然和谐共生发展环境，寻求更加具备可持续发展、包容性、具备韧性的经济增长方式。真正结合我国实际发展情况，健全绿色低碳循环的经济发展体系，完善清洁、低碳、高效、安全的现代化能源生产与消费方式，为碳中和目标实现与 CO2转化实践奠定扎实基础。3.2强化绿色技术创新与应用碳中和目标实现与 CO2转化必须要依靠绿色技术，结合我国当前实际情况来看，想要在短期内创新优化能源结构是比较困难的，所以必须要大力创新“少碳、无碳”技术，加大 CCUS 技术研发和应用。结合我国实际情况，对 CCUS 技术难点进行攻克，增加CCUS 技术示范区，强化 CCUS 技术推广。从客观角度来说，想要真正实现碳中和目标，想要社会各个领域的支持和共同协作，为了强化能源产业的安全性和可靠性，应该在国家和政策的大力支持下，引导社会各个科研单位，对 CCUS 技术进行研发创新。学习先进国家经验，建设国家级 CCUS 技术研发创新平台，做好前瞻性技术创新布局，实现战略性 CCUS 技术创新研发项目，真正促进碳中和目标实现与 CO2转化实现6。3.3在政策支持下完善市场机制政策支持是实现碳中和目标、促进 CO2转化的关键，所以必须要在“青山绿水就是金山银山”的观念之下，结合我国各个地区实际情况，制定出明确的政策引领内容，完善市场机制，让社会各个领域都认识到CO2转化的重要价值。建立健全法律法规内容，明确对社会各个生产领域的碳排放量进行明确，杜绝工业生产企业不环保行为，在法律和政策的引领下，引导社会各个生产企业加大 CO2转化技术引入，实现社会企业生产绿色清洁化。此外，还应该加大对违反政策与法律的企业惩戒，实现社会示范效应。针对政府部1862022 年第 9 期Optimization of Phosphorus Removal Process in SewageCheng Feng（Jiujiang Ecological Environment Early Warning Emergency Control Center,Jiujiang Jiangxi 332000）Abstract:In this paper,a new high efficiency phosphorus removal technology in sewage is proposed,and the technical essentials ofelectrochemical phosphorus removal are analyzed.The results show that the voltage has the greatest influence on the electrochemicalphosphorus removal effect,and the greater the voltage is,the more significant the phosphorus removal effect will be.When the massconcentration of electrolytic phosphorus is 0.5 mg/mL13 mg/mL,iron is used as the positive electrode,aluminum is used as the negat