“我們必須認識到，我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展遇到了瓶頸，它的高耗能、高污染物排放與我國產業(yè)生態(tài)化的發(fā)展要求有一定差距，制約了行業(yè)發(fā)展，而這些是當前我們必須面對和盡快解決的問題。”近日，在由中國科學院大連化學物理研究所主辦的第一屆全國鋼鐵與能源化工行業(yè)協調發(fā)展研討會上，寶鋼股份中央研究院副院長、中國工程院院士毛新平說。
鋼鐵作為重要的結構材料，是我國經濟社會發(fā)展的重要基礎，廣泛應用于建筑、機械、能源等各個領域。但另一方面，其高比例碳排放一直飽受詬病。因此，此次會議匯聚了來自鋼鐵行業(yè)和能源化工行業(yè)的專家學者及相關企業(yè)，共商鋼鐵行業(yè)與煤化工行業(yè)的融合發(fā)展之路。
“鋼鐵行業(yè)想盡量減少的尾氣是煤化工行業(yè)寶貴的原料”
數據顯示，我國鋼鐵產量自1996年超過1億噸后，至今已連續(xù)23年保持世界第一，2018年我國鋼鐵產量再創(chuàng)歷史新高，達到9.28億噸，占世界總產量的51.3%，是名副其實的鋼鐵大國。
但鋼鐵企業(yè)在煉鐵工藝過程中會排放大量尾氣，即高爐煤氣、焦爐煤氣和轉爐煤氣。鋼鐵產能的增長，也意味著鋼鐵工業(yè)尾氣排放量的不斷提高。據介紹，若按我國鋼鐵年產量9億噸計算，則年產高爐煤氣10000億標準立方米、焦爐煤氣1100億標準立方米、轉爐煤氣700億標準立方米，這些尾氣中的主要成分為氮氣、一氧化碳、二氧化碳、氫氣，還有少量甲烷，是鋼鐵行業(yè)碳排放的主要來源。
據了解，過去鋼鐵行業(yè)尾氣的處理是作為制造過程中所需的能源燃燒掉，現在則大多用來發(fā)電。在多位專家看來，目前的尾氣利用方式附加值較低，且不能減少二氧化碳排放。“目前通常被用作能源，沒有被高值化利用。”毛新平表示。
與之相對，煤化工行業(yè)需要通過成本較高的煤氣化技術，先將煤轉化為合成氣(一氧化碳和氫氣)，再利用合成氣生產甲醇、烯烴、乙醇等化工品。這些合成氣，和鋼鐵尾氣中的有效成分相似。
“鋼鐵行業(yè)想盡量減少的尾氣，是煤化工行業(yè)寶貴的原料。”中國科學院大連化學物理研究所所長、中國工程院院士劉中民表示，“現在的問題是隔行如隔山，煤化工行業(yè)壓根不知道鋼鐵行業(yè)造氣造了一百多年了，鋼鐵行業(yè)也不知道用合成氣可以做這么多東西，各自干得熱火朝天，這是因為沒有交流。希望可以把鋼鐵尾氣里的這些一氧化碳、氫等資源化，作為化工的原料，生產甲醇、乙醇、烯烴等，促成產業(yè)鏈合作，這將是鋼鐵行業(yè)生態(tài)化發(fā)展的一個重要方向。”
技術路線成熟多樣 可大幅節(jié)省造氣成本
在我國，通過煤基合成氣制甲醇、烯烴、柴油、乙二醇等技術已非常成熟，且新的技術層出不窮，不斷取得新突破。而鋼鐵工業(yè)若能實現與能源化工行業(yè)耦合，不僅為鋼廠尾氣綜合利用提供了新思路和解決方案，從煤化工行業(yè)來講，也將大幅度節(jié)省造氣階段成本，同時為國家能源安全提供保障。
“煤化工的第一步是先把煤變成合成氣，我們費了很大的功夫去造氣，光造氣投資就占到總投資約1/4-2/3的成本。”劉中民表示。以包頭180萬噸/年煤基甲醇制聚合烯烴為例，其中造氣階段工程投資占總投資的23.9%，達18億元，利用鋼鐵尾氣資源可繞過造氣階段，大量節(jié)省投資。
另外，大連化學物理研究所針對鋼廠工業(yè)尾氣組成與特點，開發(fā)出以一氧化碳和氫氣為主要原料制備用途廣泛的無水乙醇技術(DMTE)，這進一步為鋼鐵行業(yè)尾氣利用拓寬了思路，助力我國乙醇汽油的推廣和使用。
國家發(fā)展改革委等15個部委聯合印發(fā)的《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》中提出“到2020年實現乙醇汽油全國基本覆蓋”，從目前來看，全面推廣乙醇汽油所需的燃料乙醇原料尚有1000多萬噸的巨大缺口，而DMTE技術的突破也為鋼鐵行業(yè)和煤化工行業(yè)帶來新機遇。
據介紹， 2017年1月陜西延長石油集團10萬噸/年合成氣制乙醇裝置成功打通全流程，產出分析純級無水乙醇。DMTE技術自2017年首次投產后，目前已有兩個工業(yè)項目應用。大連化學物理研究所與新疆天業(yè)簽訂了120萬噸的煤制乙醇項目，目前正在編制可研報告。
跨界產業(yè) 需解決適應性問題
當前，以一氧化碳和氫氣為原料制甲醇、烯烴、油品、乙醇、乙二醇等在煤化工領域已有項目應用，煤化工和鋼鐵行業(yè)結合的項目雖然有幾個正在論證，但是還未真正實施。
“鋼鐵行業(yè)這么大，產業(yè)生態(tài)化問題這么突出，現在煤化工技術已經成熟，非常有必要促成鋼鐵行業(yè)與能源化工行業(yè)的深度融合。”毛新平說，“但是要做的事情很多，兩個不同的行業(yè)，涉及到資本、技術、環(huán)保等諸多方面的問題。”
劉中民也表示，如果要實現兩個行業(yè)的融合，實現生態(tài)化發(fā)展，需要統一布局、協調發(fā)展。“技術上沒有障礙，難題就是大家互相不了解，整個化工的布局是按照園區(qū)來做的，和鋼鐵廠不是一回事，鋼鐵廠也不能只管自己的鋼鐵生產，而生態(tài)化發(fā)展需要鋼鐵產業(yè)上下游兼顧，協調起來，包括原料、供應關系的建立等。”
