從飽受詬病的“三股氣”到寶貴的原料資源

　　鋼鐵行業(yè)飽受詬病的尾氣在煤化工專家的眼里卻是寶貴的原料資源。“推動(dòng)鋼鐵與能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，探索利用能源化工技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)工業(yè)尾氣的高價(jià)值環(huán)保轉(zhuǎn)化與利用非常有前景。”在近日召開的第一屆全國(guó)鋼鐵與能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展研討會(huì)上，來(lái)自鋼鐵和化工兩大行業(yè)的知名學(xué)者、企業(yè)家達(dá)成共識(shí)。

　　中國(guó)鋼鐵產(chǎn)量已連續(xù)23年穩(wěn)居世界第一。中國(guó)工程院院士、寶鋼股份中央研究院副院長(zhǎng)毛新平介紹：“我國(guó)是世界鋼鐵大國(guó)，然而隨著鋼鐵產(chǎn)能增長(zhǎng)，鋼鐵工業(yè)尾氣排放量也在不斷提高。其能源消耗和各類廢棄物排放已成為當(dāng)前制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。鋼廠產(chǎn)生的尾氣是溫室氣體的主要來(lái)源，這也是鋼鐵行業(yè)飽受詬病的一個(gè)重要原因。鋼鐵尾氣處理的未來(lái)趨勢(shì)一定是高值化、資源化利用。”

　　鋼鐵制造多以鐵礦石為原料，這一煉鐵工藝會(huì)產(chǎn)生“三股氣”，俗稱鋼廠尾氣，包括焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣，主要成分是氮?dú)�、一氧化碳、二氧化碳和氫氣。傳統(tǒng)的鋼鐵尾氣處理方式主要是供熱和發(fā)電。由于尾氣中含有大量氮?dú)�，熱值低，直接燃燒�?jīng)濟(jì)效益差，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳，加劇溫室效應(yīng)。因此，這“三股氣”讓鋼鐵人頭疼了幾十年。

　　然而，這“三股氣”在中國(guó)工程院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所劉中民的眼中卻是寶貴的資源。“最近，我跟鋼鐵企業(yè)的負(fù)責(zé)人交流才知道，他們拼命想減少排放的鋼鐵尾氣，正是我們煤化工行業(yè)寶貴的原料資源。”劉中民說(shuō)。

　　在能源化工領(lǐng)域，化工合成原料主要是煤、石油和天然氣，而我國(guó)煤炭產(chǎn)地條件苛刻，燃煤環(huán)境壓力大，石油和天然氣資源匱乏。而鋼鐵尾氣中的一氧化碳和氫氣是重要的化工原料。劉中民介紹說(shuō)：“用煤來(lái)制乙醇，首先需要制合成氣，而這一工序投資巨大，成本約占整個(gè)工程的三分之一以上。如果利用鋼廠現(xiàn)有尾氣資源，繞過(guò)造氣階段，可節(jié)省大量投資并有效減少二氧化碳排放。”

　　近年來(lái)，在中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院和中科院先導(dǎo)A科技專項(xiàng)的支持下，劉中民團(tuán)隊(duì)針對(duì)鋼廠工業(yè)尾氣的組成與特點(diǎn)，開發(fā)出了以一氧化碳與氫氣為主要原料制備燃料乙醇的高效清潔轉(zhuǎn)化利用路線，統(tǒng)稱甲醇/合成氣經(jīng)二甲醚羰基化制無(wú)水乙醇(DMTE)技術(shù)。

　　這是我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。與化工合成原材料煤炭、天然氣、石油等一次能源相比，鋼鐵尾氣中的一氧化碳和氫氣可通過(guò)提純后直接用于合成數(shù)量可觀、附加值高、高品質(zhì)的化學(xué)品。2017年1月，依托DMTE技術(shù)興建的10萬(wàn)噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范裝置已開工;同年11月初，以該裝置產(chǎn)品調(diào)配的E10乙醇汽油通過(guò)了國(guó)家石油燃料監(jiān)督檢驗(yàn)中心(河南)認(rèn)證并達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，DMTE技術(shù)被認(rèn)為是同類工藝路線中最可靠、最穩(wěn)定、最具創(chuàng)新性的技術(shù)路線。

　　“過(guò)去鋼鐵和化工行業(yè)各自‘關(guān)起門’來(lái)干得熱火朝天。未來(lái)，國(guó)家產(chǎn)業(yè)要向生態(tài)化方向發(fā)展，需要建立一個(gè)相關(guān)行業(yè)深度融合的生態(tài)化的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈。”毛新平說(shuō)。但這兩大行業(yè)均關(guān)系國(guó)家命脈，它們?cè)谏疃热诤现袑⒚媾R哪些困難和挑戰(zhàn)，仍需深入探索。比如，就鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益而言，與發(fā)電及其他尾氣處理技術(shù)相比，鋼鐵尾氣轉(zhuǎn)化為化工原料究竟是盈還是虧?毛新平與河鋼集團(tuán)唐山公司曾做過(guò)經(jīng)濟(jì)可行性分析，后者的收益率比前者高約15%。“DMTE技術(shù)在生產(chǎn)效率、轉(zhuǎn)化效率和成本方面更具優(yōu)勢(shì)，把未來(lái)鋼廠尾氣的綜合利用推向了一個(gè)新的高度。不過(guò)，在具體操作過(guò)程中，每個(gè)鋼廠還需具體情況具體分析。”毛新平說(shuō)。

　　劉中民也表示，合成氣轉(zhuǎn)化的技術(shù)很多，企業(yè)要根據(jù)自己的特點(diǎn)，綜合考慮地理?xiàng)l件、市場(chǎng)需求等，合理選擇技術(shù)方案，不要一擁而上，避免造成產(chǎn)能過(guò)剩。

　　本次會(huì)議由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)支持，中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院和中科院大連化所主辦。