“隔行如隔山。最近，我跟鋼鐵企業(yè)負責人交流才知道，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。”中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所所長劉中民的言語中充滿了“相見恨晚”之感。近年來，他一直在尋找來源更廣泛的化工原料，而“鋼鐵尾氣”讓他看到了新的希望。

與此同時，中國工程院院士、寶鋼股份中央研究院副院長毛新平也一直在思考鋼鐵行業(yè)生態(tài)化、高質(zhì)量發(fā)展的問題。他坦承，“鋼廠產(chǎn)生的尾氣是溫室氣體的主要來源，這也是鋼鐵行業(yè)飽受詬病的一個重要原因。鋼鐵尾氣的未來趨勢一定是高值化、資源化利用。”

近日，“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”在大連召開，兩大行業(yè)實現(xiàn)跨界聯(lián)盟。會議聚集了全國鋼鐵行業(yè)、能源化工行業(yè)的知名學者和企業(yè)家，共同探討鋼鐵與能源化工行業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展問題。

無論是大會報告還是臺下交流，兩大行業(yè)代表談論最多的是“握手”的重要性。

作為國民經(jīng)濟的支柱行業(yè)，改革開放以來，鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)了舉世矚目的跨越式發(fā)展。自1996年突破1億噸至今，中國鋼鐵總產(chǎn)量已連續(xù)23年穩(wěn)居世界第一。

毛新平告訴《中國科學報》：“從未來很長一段時間來看，我們依然還會是生產(chǎn)大國、消費大國，將在經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。今后，我們甚至會成為鋼鐵制造技術(shù)的創(chuàng)新中心。”

然而，現(xiàn)實是，隨著鋼鐵產(chǎn)能增長，鋼鐵工業(yè)尾氣排放量也在不斷提高，能源消耗和各類廢棄物排放已成為當前制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

鋼鐵制造多以鐵礦石為原料，這一煉鐵工藝會產(chǎn)生“三股氣”，俗稱鋼鐵尾氣，主要包括焦爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣。主要成分是氮氣、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，但尾氣中含大量氮氣，熱值低，直接燃燒經(jīng)濟效益差，且同時會產(chǎn)生大量二氧化碳，加劇溫室效應。這“三股氣”讓鋼鐵人頭疼了幾十年，從改造生產(chǎn)工藝到安裝凈化裝置，他們想盡辦法“少出氣、出凈氣”。

不過，這“三股氣”在劉中民眼中卻是寶貴資源——制燃料乙醇的原料。

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。劉中民致力于煤化工技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化數(shù)十年，他深知化工原料供應不足是制約我國能源化工行業(yè)發(fā)展的重要瓶頸，也一直在尋找新的可替代方案。

“鋼鐵行業(yè)作出了巨大貢獻，但現(xiàn)在一提鋼鐵，就跟污染聯(lián)系上了。從某種程度上來說，鋼鐵被妖魔化了。”劉中民說。

劉中民表示，鋼鐵尾氣中的一氧化碳和氫氣是重要的化工原料。“用煤來制乙醇，首先要制合成氣，而這一工序投資巨大，成本約占整個工程的1/3以上。如果利用鋼廠現(xiàn)有尾氣資源，繞過造氣階段，可節(jié)省大量投資并有效減少二氧化碳排放。”

近年來，在中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院和中科院A類先導專項的支持下，劉中民團隊針對鋼廠工業(yè)尾氣的組成與特點，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)二甲醚羰基化制無水乙醇（DMTE）技術(shù)。

這是我國具有完全自主知識產(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在提純后可直接用于合成數(shù)量可觀、附加值高、高品質(zhì)的化學品。

會上，有鋼鐵企業(yè)負責人對于這一“陌生”的化工技術(shù)表示了擔憂：技術(shù)安全性如何？是否會產(chǎn)生污染？經(jīng)濟性如何？

“技術(shù)上沒有障礙，已經(jīng)成熟。”劉中民回應道。

延長石油北京石油化工工程有限公司也用實踐打消了企業(yè)負責人的疑慮。早在2017年1月，依托DMTE技術(shù)興建的10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范裝置已開工，它標志著中國合成氣制乙醇技術(shù)正式邁入大規(guī)模工業(yè)化時代。同年11月初，以該裝置產(chǎn)品調(diào)配的E10乙醇汽油通過了國家石油燃料監(jiān)督檢驗中心（河南）認證并達到國家標準，DMTE技術(shù)被認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。

該公司副總經(jīng)理田平漢表示，由于省去了復雜的煤氣化工藝，投資節(jié)約了70%，一氧化碳成本可降低66%~80%。此外，化工合成將一氧化碳固化在化工產(chǎn)品中而非轉(zhuǎn)化為二氧化碳排放至大氣，因此相比發(fā)電，鋼化聯(lián)產(chǎn)會降低鋼鐵企業(yè)的碳排放量。以50萬噸/年乙醇裝置計算，每年二氧化碳減排量約為52萬噸。

值得一提的是，用鋼鐵尾氣制乙醇，不僅解決了鋼鐵行業(yè)的難題、降低了煤化工行業(yè)的成本，同時還有利于降低我國能源的對外依賴度。

“過去鋼鐵和化工行業(yè)各自‘關(guān)起門’來，干得熱火朝天。未來，國家產(chǎn)業(yè)要向生態(tài)化方向發(fā)展，需要建立一個相關(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。

然而，這兩大行業(yè)均關(guān)系國家命脈，它們在深度融合中將面臨哪些困難和挑戰(zhàn)？又該如何解決？這仍需深入探索。

比如，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，究竟是盈了還是虧了？

毛新平認為，這要算兩筆賬：經(jīng)濟賬和環(huán)保賬。他與河鋼集團唐山公司曾做過經(jīng)濟可行性分析，后者的收益率比前者增加了約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，把未來鋼廠尾氣的綜合利用推向了一個新高度。不過，在具體操作過程中，每個鋼廠需具體情況具體分析。”

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，綜合考慮地理條件、市場需求等，合理選擇技術(shù)方案。不要一擁而上，避免造成產(chǎn)能過剩。

此外，要推動兩大行業(yè)從“握手”走向“聯(lián)姻”，頂層設計不能缺席。

“這需要綜合考慮，對行業(yè)進行統(tǒng)一布局。”劉中民的設想是，通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)多種能源之間的互補融合，以構(gòu)建國家清潔低碳、安全高效的能源新體系。“體系中不能不考慮與鋼鐵行業(yè)的耦合與協(xié)調(diào)。”他說。