“我們必須認(rèn)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(chǎn)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(dāng)前我們必須面對和盡快解決的問題。”近日，在由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所主辦的第一屆全國鋼鐵與能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)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(jié)構(gòu)材料，是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、能源等各個領(lǐng)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(xué)者及相關(guān)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(shù)據(jù)顯示，我國鋼鐵產(chǎn)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(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高，達(dá)到9.28億噸，占世界總產(chǎn)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?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣。鋼鐵產(chǎn)能的增長，也意味著鋼鐵工業(yè)尾氣排放量的不斷提高。據(jù)介紹，若按我國鋼鐵年產(chǎn)量9億噸計算，則年產(chǎn)高爐煤氣10000億標(biāo)準(zhǔn)立方米、焦?fàn)t煤氣1100億標(biāo)準(zhǔn)立方米、轉(zhuǎn)爐煤氣700億標(biāo)準(zhǔn)立方米，這些尾氣中的主要成分為氮?dú)狻⒁谎趸肌⒍趸?、氫氣，還有少量甲烷，是鋼鐵行業(yè)碳排放的主要來源。
據(jù)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(xiàn)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(shù)，先將煤轉(zhuǎn)化為合成氣(一氧化碳和氫氣)，再利用合成氣生產(chǎn)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(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長、中國工程院院士劉中民表示，“現(xiàn)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(chǎn)甲醇、乙醇、烯烴等，促成產(chǎn)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(shù)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(shù)已非常成熟，且新的技術(shù)層出不窮，不斷取得新突破。而鋼鐵工業(yè)若能實現(xiàn)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(fèi)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(dá)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(xué)物理研究所針對鋼廠工業(yè)尾氣組成與特點(diǎn)，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(shù)(DMTE)，這進(jìn)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(lián)合印發(fā)的《關(guān)于擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》中提出“到2020年實現(xiàn)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(shù)的突破也為鋼鐵行業(yè)和煤化工行業(yè)帶來新機(jī)遇。
據(jù)介紹， 2017年1月陜西延長石油集團(tuán)10萬噸/年合成氣制乙醇裝置成功打通全流程，產(chǎn)出分析純級無水乙醇。DMTE技術(shù)自2017年首次投產(chǎn)后，目前已有兩個工業(yè)項目應(yīng)用。大連化學(xué)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(chǎn)業(yè) 需解決適應(yīng)性問題
當(dāng)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(lǐng)域已有項目應(yīng)用，煤化工和鋼鐵行業(yè)結(jié)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(chǎn)業(yè)生態(tài)化問題這么突出，現(xiàn)在煤化工技術(shù)已經(jīng)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(shù)、環(huán)保等諸多方面的問題。”
劉中民也表示，如果要實現(xiàn)兩個行業(yè)的融合，實現(xiàn)生態(tài)化發(fā)展，需要統(tǒng)一布局、協(xié)調(diào)發(fā)展。“技術(shù)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(chǎn)，而生態(tài)化發(fā)展需要鋼鐵產(chǎn)業(yè)上下游兼顧，協(xié)調(diào)起來，包括原料、供應(yīng)關(guān)系的建立等。”
