“我们必须认识到，我国钢铁行业发展遇到了瓶颈，它的高耗能、高污染物排放与我国产业生态化的发展要求有一定差距，制约了行业发展，而这些是当前我们必须面对和尽快解决的问题。”近日，在由中国科学院大连化学物理研究所主办的第一届全国钢铁与能源化工行业协调发展研讨会上，宝钢股份中央研究院副院长、中国工程院院士毛新平说。
钢铁作为重要的结构材料，是我国经济社会发展的重要基础，广泛应用于建筑、机械、能源等各个领域。但另一方面，其高比例碳排放一直饱受诟病。因此，此次会议汇聚了来自钢铁行业和能源化工行业的专家学者及相关企业，共商钢铁行业与煤化工行业的融合发展之路。
“钢铁行业想尽量减少的尾气是煤化工行业宝贵的原料”
数据显示，我国钢铁产量自1996年超过1亿吨后，至今已连续23年保持世界第一，2018年我国钢铁产量再创历史新高，达到9.28亿吨，占世界总产量的51.3%，是名副其实的钢铁大国。
但钢铁企业在炼铁工艺过程中会排放大量尾气，即高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气。钢铁产能的增长，也意味着钢铁工业尾气排放量的不断提高。据介绍，若按我国钢铁年产量9亿吨计算，则年产高炉煤气10000亿标准立方米、焦炉煤气1100亿标准立方米、转炉煤气700亿标准立方米，这些尾气中的主要成分为氮气、一氧化碳、二氧化碳、氢气，还有少量甲烷，是钢铁行业碳排放的主要来源。
据了解，过去钢铁行业尾气的处理是作为制造过程中所需的能源燃烧掉，现在则大多用来发电。在多位专家看来，目前的尾气利用方式附加值较低，且不能减少二氧化碳排放。“目前通常被用作能源，没有被高值化利用。”毛新平表示。
与之相对，煤化工行业需要通过成本较高的煤气化技术，先将煤转化为合成气(一氧化碳和氢气)，再利用合成气生产甲醇、烯烃、乙醇等化工品。这些合成气，和钢铁尾气中的有效成分相似。
“钢铁行业想尽量减少的尾气，是煤化工行业宝贵的原料。”中国科学院大连化学物理研究所所长、中国工程院院士刘中民表示，“现在的问题是隔行如隔山，煤化工行业压根不知道钢铁行业造气造了一百多年了，钢铁行业也不知道用合成气可以做这么多东西，各自干得热火朝天，这是因为没有交流。希望可以把钢铁尾气里的这些一氧化碳、氢等资源化，作为化工的原料，生产甲醇、乙醇、烯烃等，促成产业链合作，这将是钢铁行业生态化发展的一个重要方向。”
技术路线成熟多样 可大幅节省造气成本
在我国，通过煤基合成气制甲醇、烯烃、柴油、乙二醇等技术已非常成熟，且新的技术层出不穷，不断取得新突破。而钢铁工业若能实现与能源化工行业耦合，不仅为钢厂尾气综合利用提供了新思路和解决方案，从煤化工行业来讲，也将大幅度节省造气阶段成本，同时为国家能源安全提供保障。
“煤化工的第一步是先把煤变成合成气，我们费了很大的功夫去造气，光造气投资就占到总投资约1/4-2/3的成本。”刘中民表示。以包头180万吨/年煤基甲醇制聚合烯烃为例，其中造气阶段工程投资占总投资的23.9%，达18亿元，利用钢铁尾气资源可绕过造气阶段，大量节省投资。
另外，大连化学物理研究所针对钢厂工业尾气组成与特点，开发出以一氧化碳和氢气为主要原料制备用途广泛的无水乙醇技术(DMTE)，这进一步为钢铁行业尾气利用拓宽了思路，助力我国乙醇汽油的推广和使用。
国家发展改革委等15个部委联合印发的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》中提出“到2020年实现乙醇汽油全国基本覆盖”，从目前来看，全面推广乙醇汽油所需的燃料乙醇原料尚有1000多万吨的巨大缺口，而DMTE技术的突破也为钢铁行业和煤化工行业带来新机遇。
据介绍， 2017年1月陕西延长石油集团10万吨/年合成气制乙醇装置成功打通全流程，产出分析纯级无水乙醇。DMTE技术自2017年首次投产后，目前已有两个工业项目应用。大连化学物理研究所与新疆天业签订了120万吨的煤制乙醇项目，目前正在编制可研报告。
跨界产业 需解决适应性问题
当前，以一氧化碳和氢气为原料制甲醇、烯烃、油品、乙醇、乙二醇等在煤化工领域已有项目应用，煤化工和钢铁行业结合的项目虽然有几个正在论证，但是还未真正实施。
“钢铁行业这么大，产业生态化问题这么突出，现在煤化工技术已经成熟，非常有必要促成钢铁行业与能源化工行业的深度融合。”毛新平说，“但是要做的事情很多，两个不同的行业，涉及到资本、技术、环保等诸多方面的问题。”
刘中民也表示，如果要实现两个行业的融合，实现生态化发展，需要统一布局、协调发展。“技术上没有障碍，难题就是大家互相不了解，整个化工的布局是按照园区来做的，和钢铁厂不是一回事，钢铁厂也不能只管自己的钢铁生产，而生态化发展需要钢铁产业上下游兼顾，协调起来，包括原料、供应关系的建立等。”
