钢铁联合企业副产气体作为“二次资源”生产甲醇——达州钢铁的碳减排探索

曹立 张柳 川观新闻记者 袁城霖

新闻背景

数据显示，中国钢铁行业碳排放量占全国碳排放总量的15%左右，是制造业31个门类中碳排放量最大的行业。

在5月召开的四川省钒钛钢铁发展论坛上，四川省钒钛钢铁产业协会发出“双碳”行动倡议，列出时间表：四川钒钛钢铁产业将力争在2035年减碳30%。钢企的减碳行动值得关注。

“考虑利用副产气体生产乙醇，产生更高的效益。”12月13日，方大达州钢铁达兴能源公司化工研究所所长张光辉说。达钢搬迁在即，在碳达峰碳中和背景下，该公司已提前谋划新厂区的碳减排布局。

张光辉信心很足，原因是10多年前他就带领团队探索碳减排——利用副产气体生产化工原料产品甲醇，并进一步生产二甲醚。此举，改变了副产气体作为燃料的一般性用途，减少二氧化碳排放量。张光辉的信心来源于已有技术基础和成功实践。

达州钢铁的碳减排行动具体是如何开展的？

张光辉介绍，钢铁联合企业在炼焦、炼铁、炼钢的生产过程中，分别产生焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气三种副产气体。这些副产气体并非“废气”，而是可利用的“二次资源”。

其中，焦炉煤气含氢气（H2）量占比60%，还含有一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）等；高炉煤气含氮气量约占55%，还含有一氧化碳、二氧化碳等；转炉煤气含一氧化碳量约占50%，还含有二氧化碳、氮气等。

这些副产气体中含有氢气、一氧化碳等燃料气体，一般地，被用于企业生产加热，剩余部分用于发电。“两种使用方式，副产气体燃烧后形成二氧化碳和水，并不能实现二氧化碳本质减排。”张光辉说。

2007年，达州钢铁启动副产气体制甲醇研究，彻底改变副产气体仅作为燃料的使用方式。

根据化学原理，氢气和一氧化碳在一定化学反应条件下，可生成有机化合物，比如甲醇。达州钢铁把以氮气为主的高炉煤气全部用于生产加热，不足部分由转炉煤气补充。几乎全部的焦炉煤气和大部分的转炉煤气用于生产甲醇。

“甲醇，是基础性的化工原料，具有广阔的市场，而二甲醚又是液化石油气的替代品，需靠进口。”张光辉坦言，做出这个选择，往小处说是有利于提升企业效益，往大处说实现企业绿色转型，减少碳排放。

对“二次能源”用途的重大改变，需要相应装置和技术支撑。

张光辉介绍，通过技术更新对全公司的燃烧系统进行彻底改造，利用低质的高炉煤气（氮气含量多）置换出优质的焦炉煤气和转炉煤气，提升燃烧效率，节省副产气体作为燃料的使用量。更关键的是，焦炉煤气配加转炉煤气生产甲醇的技术开发。

经过三年多的研究，2010年达州钢铁开发成功一套年产13万吨的钢铁联合企业生产甲醇工业装置，可实现碳减排25万吨/年。

“改变传统的副产气体使用模式，提升利用效率，减少二氧化碳排放量。”张光辉对这项技术颇为自豪，拿到多项知识产权及奖励，比如中国金属学会科技进步奖、四川省科技进步奖、四川省发明专利奖、国际（欧洲）发明专利，还吸引了波兰、韩国企业考察学习。

2013年，达州钢铁承办中国炼焦行业协会主办的“焦炉煤气高效优化利用技术研讨会”，现场研讨和推广这项技术。

张光辉说，在生产末端回收排放的二氧化碳，其气体成分复杂，面临技术难度大、成本高等问题，在排放之前将副产气体转化为化工产品是一条可循的、切实可行的路径。如今国家明确“双碳”时间表，张光辉说，迎来更大压力和动力，将为碳减排积极行动。