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钢铁焦化废气高效利用(下):还打算升级煤气发电?你OUT了,不少钢企毅然进军乙二醇或谋划尾气制乙烯项...

压题照片为:北大先锋科技有限公司

背景:钢铁企业是用电大户。为了改变这一状况,同时也是为了资源综合利用,钢铁和焦化企业普遍上了煤气发电。最近高温超高压煤气发电又在钢铁企业内部示范推广。

钢铁企业自己认为,钢厂尾气已经做到了“物有所用”。然而,事实上还有一种更加高效且超值的利用,没有引起钢铁企业老板的重视。那就是,钢厂尾气作为一种有着巨大潜力可挖的重要工业气体,其潜在的价值远远没有发挥到“物尽其用”的程度。

听说你还在谋划煤气发电?小编告诉你:你OUT,多数钢企业已进军乙烯或乙二醇!

首先,小编帮你算一笔帐:

焦炉气和高炉气两气热值为12000kJ/m3,仅为天然气(CH 4)的1/3,而且发电产生的热能较低。用于燃气轮机发电时,1m3焦炉气仅发电1.3kW·h,以每度电放出热能3600KJ计,其热能利用率仅为39%(4680/12000),热能损失约60% ,且1m3 焦炉气燃烧后排放CO 约1.8kg,硫化物燃烧后排放产生SO2。若将1m 3两气合用生产甲醇,再产乙烯、丙烯,可获产品0.25kg。按每千克12元计,1m 3气产出收益3元,用于发电按0.6元/(kW·h)计,产出收益为0.78元。1m3两气制乙烯、丙烯可增值2.22元/m 3,且免去CO 和SO2排放。

其次:再算一下投入帐。

钢铁企业尾气开发化工产品,广义上讲属于煤化工。一般说来,煤化工企业第一单元是煤制气,用煤制作一氧化碳和氢气。煤制气的投资约占化工厂总投资三分之一以上。煤制气环节需要消耗大量的煤和水,环保制约很大。

说到这儿,您也许就明白了。钢厂炼铁和炼钢环节产生大量的煤气,也就是CO和CO2,焦化环节产生大量的氢气(H2)。这些本来在煤化工企业需要花大价钱去制造的工业气体,在钢铁企业过去就是废物。现在虽然有了煤气发电,但充其量也就是个“物有所用”。然而,把它开发成化工产品,立刻就会身价百倍。

因此,如能将工业尾气中的一氧化碳和氢气分离提纯后作为化学合成的原料,不仅可以节省造气环节的投资,大幅度降低化工合成的成本,还可以减少二氧化碳的排放,节约大量的工业用水,为钢铁企业和焦炭企业创造额外的长期稳定的利润。

于是,国内外敢于“吃第一只螃蟹”的钢企老板闻“化”而动。科研单位则使出浑身解数“量身定做”为钢企开发了一个个紧俏的化工产品技术和装备。

目前,比较有前途的基础化工产品有三种:

一是甲醇,这个我们已经说过多次,本文不再赘述。需要重申的是,甲醇是最基础的化工(产品)原料,由此出发可以开发的空间可以说是特别巨大。

二是乙二醇。乙二醇是一种非常重要的石油化工基础有机原料,主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药、涂料、油墨等行业,用途十分广泛。由于下游行业尤其是涤纶纤维和包装用PET材料的迅速发展,全球市场对乙二醇的需求量不断增大,目前乙二醇已成为世界上消费量最大的多元醇。
  

中国经济的快速发展催生了乙二醇消费增长。2008年时中国乙二醇消费700万吨,占全球40%;至2015年中国消费乙二醇更是达到1266.7万吨,占到全球的50%以上,真正成为全球乙二醇的消费中心。多年来我国乙二醇进口率高达70%,是中国进口量最大的化工品。 

我国对乙二醇的需求主要是由聚酯业贡献,而85%的聚酯用于化纤行业生产涤纶纤维,涤纶作为化纤中最重要的产品,与中国GDP基本同比增长,预计涤纶未来仍将稳定增长,从而拉动中国乙二醇需求保持在6%的增速,也就意味着到2023年,乙二醇的需求量将达到2072万吨。 
 

北大先锋为金煤化工、新疆天业等开发的乙二醇装备

采用工业尾气提纯合成气制备乙二醇,在当前形势下,是既满足了节能减排要求,又创新增效的生产模式。通过资源整合,高效利用,可以从源头上解决我国乙二醇市场需求的巨大缺口,有助于提升我国新型煤化工产业的国际竞争力,推动整体行业和谐可持续发展。

三是碳酸二甲酯。碳酸二甲酯是公认的绿色精细化工的“积木块”,很多精细化工产品都需要用这个“积木块” 来搭建,系列产品较多。用甲醇与一氧化碳合成路线或酯交换技术方案, 目前均具有减排CO2效果,有较强的竞争力。碳酸二甲酯分子中含有53% 的氧, 是优良的汽油辛烷值添加剂,不但可以减少汽车尾气中的有害污染物(CO、HC、NO 等), 而且还可增加动力、节省燃油约5%。

碳酸二甲酯等系列产品的应用将会促进钢铁、化工行业减排CO2,碳酸二甲酯合成技术也必将成为CO2减排的重要手段和产业领域的领军技术。

笔者设想,如果能在钢铁企业和化工企业之间架起一座桥梁,将钢铁企业产生的工业尾气通过提纯用于化工工业的合成,一方面可以实现钢铁企业的尾气高效利用,降低排放,促进低碳炼铁;另一方面也为化工行业节省了相当可观的固定投资,大大降低了原料气的成本。根据深入的市场考察得知,能够实现架接两个行业的目前国内有多家科研单位,比较有名的是:北大先锋公司和西南化工研究院开发的变压吸附(PSA)提纯CO技术,该技术可以将钢铁厂尾气中具有经济价值的气体(如H2、CO等)进行分离和提纯,并结合先进的化工合成技术,生产具有高附加值的化工产品。这种“钢化联产”的方式有效降低煤的用量,减少环境污染,优化产业结构,缓解供需矛盾,最终实现真正意义上的节能、减排、增效。


我市钢铁联合企业较少,独立焦化企业较多。当前我市钢铁企业退城进园正在抓紧进行,充分挖掘钢铁工业中的化工潜能,统筹园区内钢铁联合企业中的碳(氢)素流价值,在园区内编制《煤、化、电、冶、热”多联产模式产业规划,配建“煤制氢项目”,采用优化集成技术,将形成一个百亿级的“能化共轨”新的经济增长极和“煤、化、电、冶、热”多联产模式千亿级新园区。

本专辑其它精彩文章回放:

1、钢铁焦化废气自述(中):钢厂废气制“汽油”

2、钢铁工业全流程废弃物综合利用专辑(2)丨钢铁焦化废气自述:钢厂酿“酒”!(上)

3、钢渣自述:从此我的名字叫钢宝丨武安钢铁全产业链废弃物综合利用专辑(1)

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