8月的肥城艷陽(yáng)高照，山東阿斯德科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)山東阿斯德)廠區(qū)內(nèi)，變壓吸附裝置正源源不斷地向化工合成單元輸送著98.5%純度的CO，保障著年產(chǎn)20萬(wàn)噸甲酸、5萬(wàn)噸草酸裝置的生產(chǎn)運(yùn)行。誰(shuí)能想到，5年前一度瀕臨破產(chǎn)的化工廠，如今已成年銷(xiāo)售收入20億元、利稅5億元的高新技術(shù)企業(yè)，迎來(lái)了發(fā)展的“春天”。

裝置上“北大先鋒”的字眼在陽(yáng)光下熠熠發(fā)光——5歲的它正是這一歷程的見(jiàn)證者和推動(dòng)者。

阿斯德搬遷引出難題，誰(shuí)是優(yōu)秀解題人?

石橫特鋼集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)石橫特鋼)是一家連續(xù)多年躋身中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)的鋼鐵企業(yè)，新成立的山東阿斯德則是一家剛剛重獲新生的化工企業(yè)。如何使鋼鐵、化工兩個(gè)行業(yè)的企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同發(fā)展，是石橫特鋼在承擔(dān)山東阿斯德搬遷任務(wù)時(shí)考慮的首要問(wèn)題也是必須解決的問(wèn)題。誰(shuí)是優(yōu)秀解題人?

憑著對(duì)這一問(wèn)題的長(zhǎng)期關(guān)注和深入研究，北大先鋒科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)北大先鋒)當(dāng)仁不讓?zhuān)野穸觥?

北大先鋒認(rèn)為，如能將鋼鐵副產(chǎn)煤氣轉(zhuǎn)化為化工生產(chǎn)的原料，既能為鋼鐵企業(yè)減少碳排放，又能為化工企業(yè)降低成本、增加效益。一方面，鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)大量含有CO、H?、CH?的煤氣，一般采取燃燒發(fā)電的方式進(jìn)行利用，雖然能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，但與其他發(fā)電方式相比，二氧化碳排放更多；另一方面，化工生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的CO、H?作為原料氣，一般利用煤炭、石油等一次性化石能源進(jìn)行制備。同時(shí)，國(guó)務(wù)院與國(guó)家發(fā)改委先后印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》《關(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》等文件中，明確鼓勵(lì)鋼鐵與化工等行業(yè)企業(yè)聯(lián)合發(fā)展、耦合降碳。

然而，打通行業(yè)界限壁壘談何容易!

氣體分離成為另一道必須解決的技術(shù)難題。山東阿斯德搬遷之前，石橫特鋼先后考察了國(guó)內(nèi)已有的鋼化聯(lián)產(chǎn)實(shí)例——達(dá)州鋼鐵和黑龍江建龍鋼鐵以轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣為原料制甲醇項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)甲醇合成需要純度90%以上的CO作為原料氣，但轉(zhuǎn)爐煤氣中CO純度只有40%~50%，如未經(jīng)提純，甲醇合成效果并不好。轉(zhuǎn)爐煤氣的主要成分是CO、CO?和N?，要提純CO，必須先將N?和CO進(jìn)行分離。然而，N2與CO物理性質(zhì)相似，二者分離是世界性難題。誰(shuí)又能做解題人?

北大先鋒再次寫(xiě)出答案。其自主研發(fā)的PU-1高效吸附劑，對(duì)CO有極高的吸附容量和選擇性，是突破從N?中提取高純度CO技術(shù)瓶頸的“利器”。以PU-1為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的變壓吸附技術(shù)及設(shè)備，入選了發(fā)改委《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄(2017年版低碳部分)》和工信部《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄(2017年版)》。

轉(zhuǎn)爐煤氣提純制甲酸，誰(shuí)做首個(gè)拓荒者?

面對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣提純CO制甲酸這條少有人涉足的“荒原”，如何踩出一條通途?

在先進(jìn)技術(shù)獲得國(guó)家層面的高度認(rèn)可和鼓勵(lì)的基礎(chǔ)上，北大先鋒與石橫特鋼聯(lián)手謀劃，于2016年底正式啟動(dòng)全球首套轉(zhuǎn)爐煤氣提純CO制甲酸項(xiàng)目，成為這一領(lǐng)域的拓荒者。

該項(xiàng)目2017年初開(kāi)工建設(shè)，歷時(shí)14個(gè)月，于2018年4月正式投產(chǎn)運(yùn)行。由北大先鋒開(kāi)發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，集成轉(zhuǎn)爐煤氣除塵、壓縮、脫硫、除氧、脫碳凈化及CO提純流程工藝全線貫通。石橫特鋼副產(chǎn)的45000Nm3/h轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)除塵、壓縮、脫硫、脫水、除氧及PSA等工序后，成為18200 Nm3/h的CO產(chǎn)品氣，純度為98.5%，從而使后續(xù)化工合成得到高品質(zhì)原料。測(cè)試結(jié)果表明，CO產(chǎn)品氣中的總硫和二氧化碳含量分別控制在0.1ppm和100ppm以下，CO純度達(dá)到98.5%以上，滿足了化工合成對(duì)CO的質(zhì)量要求。

截至2023年4月，該裝置已穩(wěn)定運(yùn)行5年。與傳統(tǒng)工藝相比，每年減少煤炭用量102萬(wàn)噸、廢水排放47萬(wàn)噸、二氧化碳排放32萬(wàn)噸。中國(guó)金屬學(xué)會(huì)評(píng)議認(rèn)為，該項(xiàng)目科技成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

“阿斯德項(xiàng)目搬遷投資由計(jì)劃的33億元壓減到了18億元，而且上下游產(chǎn)品連接成鏈，資源、能源得到了綜合高效利用，為行業(yè)提供了一條可實(shí)現(xiàn)鋼化聯(lián)合發(fā)展的可行路徑?！睍r(shí)任阿斯德總經(jīng)理、現(xiàn)任石橫特鋼副總經(jīng)理的汪達(dá)軍對(duì)此給予了高度評(píng)價(jià)。

鋼化聯(lián)產(chǎn)推廣有前途，誰(shuí)成最強(qiáng)主力軍?

我國(guó)是世界上最大鋼鐵生產(chǎn)國(guó)，但鋼鐵行業(yè)也是能源消耗大戶、碳排放大戶，2022年我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO?排放量約占全國(guó)碳排放總量的15%。我國(guó)也是化工產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，但多煤少油少氣的資源稟賦使我國(guó)化工產(chǎn)品受?chē)?guó)際能源價(jià)格影響較大。在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下，鋼鐵與化工兩行業(yè)如能協(xié)同發(fā)展，不僅能增加企業(yè)產(chǎn)值和利潤(rùn)，更能實(shí)現(xiàn)資源的整合利用，減少一次能源消耗并降低碳排放。

鋼化聯(lián)產(chǎn)之路怎么走?作為鋼鐵煤氣低碳利用技術(shù)的先行者，北大先鋒始終將創(chuàng)新與務(wù)實(shí)根植于鋼鐵煤氣低碳利用的實(shí)踐中。在北大先鋒看來(lái)，鋼化聯(lián)產(chǎn)是一條少有人走的登山步道，鋼鐵煤氣低碳利用技術(shù)則是由鋼鐵通向化工的登山入口，鋼化聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品才是頂峰勝景。

而為使這條登山步道更好走、更便捷，一是要在保證氣體純度的情況下提高氣體分離效率，降低“登山入口”的成本。二是要對(duì)鋼化聯(lián)產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃、合理投資，避免一哄而上、無(wú)差異化投資，造成單一產(chǎn)品投資過(guò)熱、產(chǎn)能過(guò)剩，引起市場(chǎng)的“審美疲勞”。三是要跨行業(yè)協(xié)作，不僅僅是鋼鐵和化工，與其他入口互通可能會(huì)更快的到達(dá)目的地，例如石化行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中富余放散的氫以及未來(lái)清潔能源電解水制得的氫，與鋼鐵煤氣中CO、CO?均可互補(bǔ)，成為化工原料。

誰(shuí)將成為鋼化聯(lián)產(chǎn)之路上的最強(qiáng)主力軍?

北大先鋒表示，未來(lái)須多方協(xié)作，共同推動(dòng)鋼鐵、化工企業(yè)攜手并肩走上聯(lián)合發(fā)展之路。