煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的過程。主要包括煤的氣化、液化、干餾以及焦油加工和電石乙炔化工等。煤化學(xué)加工過程。煤中有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，是以芳香族為主的稠環(huán)為單元核心，由橋鍵互相連接，并帶有各種官能團(tuán)的大分子結(jié)構(gòu)，通過熱加工和催化加工，可以使煤轉(zhuǎn)化為各種燃料和化工產(chǎn)品。

2007年是中國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步推進(jìn)的一年，在國(guó)際油價(jià)一度沖擊百元大關(guān)、全球?qū)μ娲ぴ虾吞娲茉吹男枨笤桨l(fā)迫切的背景下，中國(guó)的煤化工行業(yè)以其領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度成為中國(guó)能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。煤化工行業(yè)的投資機(jī)遇仍然受到國(guó)際國(guó)內(nèi)投資者的高度關(guān)注，煤化工技術(shù)的工業(yè)放大不斷取得突破、大型煤制油和煤制烯烴裝置的建設(shè)進(jìn)展順利、二甲醚等相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)。

新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它與能源、化工技術(shù)結(jié)合，可形成煤炭——能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。煤炭能源化工產(chǎn)業(yè)將在中國(guó)能源的可持續(xù)利用中扮演重要的角色，是今后20年的重要發(fā)展方向，這對(duì)于中國(guó)減輕燃煤造成的環(huán)境污染、降低中國(guó)對(duì)進(jìn)口石油的依賴均有著重大意義。可以說，煤化工行業(yè)在中國(guó)面臨著新的市場(chǎng)需求和發(fā)展機(jī)遇。

“我們必須認(rèn)識(shí)到，我國(guó)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(guó)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(duì)和盡快解決的問題。”近日，在由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所主辦的第一屆全國(guó)鋼鐵與能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展研討會(huì)上，寶鋼股份中央研究院副院長(zhǎng)、中國(guó)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(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(gè)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(huì)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(guó)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(guó)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(shí)的鋼鐵大國(guó)。

但鋼鐵企業(yè)在煉鐵工藝過程中會(huì)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(zhǎng)，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(guó)鋼鐵年產(chǎn)量9億噸計(jì)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肌錃猓€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(duì)，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(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長(zhǎng)、中國(guó)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?yàn)闆]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(gè)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(guó)，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(shí)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(shí)為國(guó)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(duì)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(guó)乙醇汽油的推廣和使用。

國(guó)家發(fā)展改革委等15個(gè)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(shí)施方案》中提出“到2020年實(shí)現(xiàn)乙醇汽油全國(guó)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(zhǎng)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(jí)無水乙醇。DMTE技術(shù)自2017年首次投產(chǎn)后，目前已有兩個(gè)工業(yè)項(xiàng)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(xiàng)目，目前正在編制可研報(bào)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(xiàng)目應(yīng)用，煤化工和鋼鐵行業(yè)結(jié)合的項(xiàng)目雖然有幾個(gè)正在論證，但是還未真正實(shí)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(gè)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(shí)現(xiàn)兩個(gè)行業(yè)的融合，實(shí)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(gè)化工的布局是按照?qǐng)@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。”