劉獻(xiàn)東
上期（詳見《中國(guó)冶金報(bào)》2020年9月4日2版），《觀海聽潮》向大家介紹了歐洲鋼鐵工業(yè)聯(lián)盟（Eurofer，簡(jiǎn)稱歐鋼聯(lián)）為實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排承諾而推進(jìn)的2條主要技術(shù)路線中“直接碳避免”技術(shù)路線的重點(diǎn)項(xiàng)目——HYBRIT（突破性氫能煉鐵技術(shù)）項(xiàng)目進(jìn)展和未來(lái)規(guī)劃。本期聚焦另一個(gè)技術(shù)路線——“智能碳使用”技術(shù)路線的主要項(xiàng)目：由安賽樂米塔爾主導(dǎo)的Carbon2Value項(xiàng)目、Torero（托雷羅）項(xiàng)目和由印度塔塔鋼鐵主導(dǎo)的Everest（通過(guò)排放物再利用和排放物儲(chǔ)存提高價(jià)值）項(xiàng)目。
安米主導(dǎo)的Carbon2Value、Torero項(xiàng)目
Carbon2Value項(xiàng)目旨在減少30%以上
溫室氣體排放
Carbon2Value項(xiàng)目由安賽樂米塔爾主導(dǎo)，由安賽樂米塔爾創(chuàng)新部牽頭實(shí)施，旨在開發(fā)低碳技術(shù)，將鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化碳和二氧化碳轉(zhuǎn)化用于新的價(jià)值鏈。該項(xiàng)目投資額為1029.6萬(wàn)歐元，其中430萬(wàn)歐元由歐盟基金資助。該項(xiàng)目運(yùn)行周期為2017年~2021年。
該項(xiàng)目通過(guò)實(shí)施成本效益高的突破性解決方案，分離鋼鐵工業(yè)制造過(guò)程所不可避免的一氧化碳和二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排30%以上的目標(biāo)。該項(xiàng)目通過(guò)在試驗(yàn)線上將富碳?xì)怏w分離為富一氧化碳、富二氧化碳?xì)怏w，將這兩種氣體用于有價(jià)值化工產(chǎn)品的制造，同時(shí)進(jìn)行副產(chǎn)品再利用，以進(jìn)一步促進(jìn)化石燃料替代和溫室氣體減排。
該項(xiàng)目的可交付成果包括：①安賽樂米塔爾和DOW（陶氏）公司的一氧化碳/二氧化碳分離示范線成功運(yùn)行。②分離的一氧化碳/二氧化碳適合于未來(lái)的商業(yè)化應(yīng)用。③中試線在未來(lái)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用中，具備環(huán)境及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的可行性。
該項(xiàng)目實(shí)施的具體方案是：將高爐廢氣導(dǎo)入變壓吸附（PSA）裝置，將一氧化碳與其他氣體分離。PSA裝置的主要輸出物是一種富一氧化碳?xì)怏w。該氣體被引導(dǎo)至分離裝置，以產(chǎn)生一氧化碳?xì)饬?，再通過(guò)2種途徑進(jìn)行再處理：①通過(guò)催化裝置轉(zhuǎn)化為乙烯；②使用包合物技術(shù)，通過(guò)生物滲透法用變壓吸附裝置產(chǎn)生的貧一氧化碳尾氣制備乙醇，并進(jìn)行分離中試試驗(yàn)，將一氧化碳從氮?dú)夂推渌麣怏w成分中分離出來(lái)。Carbon2Value項(xiàng)目工藝流程如圖1所示。
在低碳冶金技術(shù)創(chuàng)新方面，安賽樂米塔爾開創(chuàng)了一系列突破性技術(shù)。安賽樂米塔爾比利時(shí)根特鋼鐵廠除了建造Carbon2Value中試線外，還建有Carbalyst??中試線。該中試線將捕獲的一氧化碳?xì)怏w回收并加工成化學(xué)品（見圖2）。
Torero項(xiàng)目每年至少生產(chǎn)
8000萬(wàn)升生物乙醇
由安賽樂米塔爾主導(dǎo)的Torero項(xiàng)目于2017年4月份正式啟動(dòng)，屬于歐盟“地平線2020計(jì)劃”，總投資為1.65億歐元。為支持該項(xiàng)目生產(chǎn)設(shè)施建設(shè)和啟動(dòng)階段相關(guān)工作，“地平線2020計(jì)劃”提供了1150萬(wàn)歐元的補(bǔ)貼。該項(xiàng)目包含一座投資額達(dá)5000萬(wàn)歐元的大型示范工廠，可將廢木材轉(zhuǎn)化為生物煤，部分替代目前鋼鐵生產(chǎn)所需的煤炭。該項(xiàng)目的第一階段目標(biāo)是每年減少35萬(wàn)噸的二氧化碳排放。
在早期階段，該示范工廠每年可將6萬(wàn)噸廢木材轉(zhuǎn)化為約4萬(wàn)噸生物煤。預(yù)計(jì)到第二階段，該項(xiàng)目可轉(zhuǎn)化的量將翻一番。該示范工廠預(yù)計(jì)于2022年底投入運(yùn)行。
Torero項(xiàng)目采用由安賽樂米塔爾合作伙伴Torr Coal開發(fā)的Torrefaction技術(shù)，用B類木材廢料制造生物質(zhì)燃料——生物乙醇，以替代高爐內(nèi)相當(dāng)大部分的化石燃料。同時(shí)，高爐可被用作氣化裝置，通過(guò)現(xiàn)有的發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)生物乙醇。Torrefaction技術(shù)可有效回收工業(yè)廢氣中的碳。
該示范工廠每年可生產(chǎn)至少8000萬(wàn)升的生物乙醇。與目前第一代基于纖維素生物資源制乙醇的解決方案相比，在相同的資本支出下，該項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本可降低1/3。與傳統(tǒng)的乙醇制造工藝相比，該項(xiàng)目所使用的工藝不會(huì)以任何方式與糧食等農(nóng)作物產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。與“地平線2020計(jì)劃”中的其他解決方案“要達(dá)到工業(yè)規(guī)模就需要新建設(shè)施”不同，Torero項(xiàng)目的工藝集成于現(xiàn)有的功能齊全的大型工業(yè)設(shè)施中。作為一種附加技術(shù)，Torrefaction技術(shù)可通過(guò)在現(xiàn)有鋼鐵行業(yè)工藝流程上進(jìn)行升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)。
該項(xiàng)目的主要技術(shù)包括：
?木材廢料通過(guò)Torrefaction技術(shù)轉(zhuǎn)化為生物燃料。
?生物煤在高爐中替代化石粉煤。
?高爐煙氣中的一氧化碳被微生物發(fā)酵成生物乙醇。
?全過(guò)程的物質(zhì)和能量循環(huán)在很大程度上是封閉的。
該項(xiàng)目的參與者包括安賽樂米塔爾和Torrefaction技術(shù)的提供者Torr Coal、奧地利Joanneum研究所、奧地利Graz（格拉茨）大學(xué)和瑞典Chalmers（查爾姆斯）理工大學(xué)。
塔塔鋼鐵主導(dǎo)的Everest項(xiàng)目
旨在每年實(shí)現(xiàn)碳減排400萬(wàn)噸
Everest項(xiàng)目由印度塔塔鋼鐵牽頭，可將鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化為化學(xué)品，并將廢棄的二氧化碳收集起來(lái)儲(chǔ)存在北海油田中，其主要目標(biāo)是將塔塔鋼鐵的二氧化碳排放量減少約400萬(wàn)噸/年。該項(xiàng)目的合作伙伴包括：安賽樂米塔爾、陶氏、ISPT、比利時(shí)根特大學(xué)、ECN。
Everest項(xiàng)目主要技術(shù)包括水煤氣轉(zhuǎn)換技術(shù)、碳捕集技術(shù)、二氧化碳?jí)嚎s技術(shù)、合成氣轉(zhuǎn)化技術(shù)、產(chǎn)品回收技術(shù)。該項(xiàng)目工藝流程見圖3。
水煤氣轉(zhuǎn)換技術(shù)：其功能是調(diào)節(jié)高爐煤氣中氫氣和一氧化碳的比值，使其適合合成氣轉(zhuǎn)化。技術(shù)上的主要挑戰(zhàn)包括：氣體清潔處理，如去除氮、硫化合物等；能適應(yīng)各種流量的波動(dòng)。
碳捕集技術(shù)：采用高壓胺洗工藝，在濃度達(dá)到一定程度時(shí)從氣體中捕集二氧化碳。主要技術(shù)挑戰(zhàn)為：能應(yīng)對(duì)進(jìn)料氣流中的流量波動(dòng)，具備技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
二氧化碳?jí)嚎s技術(shù)：確保將二氧化碳加壓到所需壓力，捕集后處理以去除水分和硫化氫。主要技術(shù)挑戰(zhàn)為：能應(yīng)對(duì)進(jìn)料氣流的流量波動(dòng)，并能與其他工序進(jìn)行熱集成。
合成氣轉(zhuǎn)化技術(shù)：將合成氣轉(zhuǎn)化為基本化學(xué)物質(zhì)并將部分碳原子長(zhǎng)期“鎖定”在高爐煤氣中。潛在產(chǎn)品是石腦油、甲醇、乙酸、煤油、氨和甲烷。通過(guò)“Fischer-Tropsch（費(fèi)托合成）反應(yīng)”生產(chǎn)石腦油。主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括：能應(yīng)對(duì)進(jìn)料氣流中的流量波動(dòng)，能與其他工序進(jìn)行熱集成，催化劑性能長(zhǎng)期穩(wěn)定，解決在比利時(shí)根特（安賽樂米塔爾）和荷蘭艾默伊登（塔塔鋼鐵）中試工廠的運(yùn)行問(wèn)題。
產(chǎn)品回收技術(shù)：對(duì)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行后處理（例如干燥），從液相中分離氣態(tài)相。
Everest項(xiàng)目進(jìn)度表如下：2019年上半年完成可行性研究，2020年底完成碳捕集技術(shù)研究，2021年~2022年在安賽樂米塔爾和塔塔鋼鐵分別建成中試線，2025年碳捕集技術(shù)具備商業(yè)化能力，2027年合成氣轉(zhuǎn)化技術(shù)具備商業(yè)化能力。
《中國(guó)冶金報(bào)》（2020年09月11日 02版二版）
