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鋼廠尾氣中的高爐和轉爐煤氣主要含有CO,焦爐煤氣中含有H2,這兩種氣體是碳一化工的主要原料,只要純度>98.5%,就可以直接進行化工生產,目前利用鋼廠尾氣可以生產的化工產品有:甲醇、乙醇、丁辛醇、聚碳酸酯、TDI、MDI、DMF、醋酸、草酸、甲酸、乙二醇等。在考慮鋼化聯產做什么產品時,可以先了解下煤化工合成氣的用途,特別是現代煤化工領域都在做什么產品,然后在這其中選擇市場前景好,技術成熟的產品路線,結合自己企業特點,綜合考慮。

 

 鋼廠尾氣可以做的化工產品有很多,綜合市場需求、技術路線和利潤空間等多方面因素,作者認為乙醇、乙二醇、甲酸、草酸是較為有價值的生產方向,下面就對這四種產品做簡單介紹:

 

1、乙醇

 

乙醇(Ethanol)俗稱酒精,是最常見的一元醇,無色透明,易燃易揮發的無毒液體,水溶液具有酒香氣味。乙醇作為重要的基本化工原料用途廣泛,可用來生產醋酸、飲料、香精、染料等,在醫療上也用作消毒劑,同時它還是優良的燃料添加劑,可增加汽油辛烷值,提高汽車發動機壓縮比,降低汽車油耗,減少尾氣排放。

 鋼化聯產制乙醇路線主要是先將鋼廠尾氣分離出CO和H2,然后再進行后面的合成工藝,在合成工藝路線選擇上既可以選用醋酸加氫也可選用醋酸酯加氫。對于鋼廠微生物法和合成氣直接合成法而言,由于目前尚未有工業化裝置,且催化劑較貴,所以不推薦鋼鐵企業進行規?;a??偨Y來說,鋼廠尾氣里可獲取到便宜的CO和H2,鋼化聯產乙醇具有一定成本競爭優勢。

全世界范圍來看美國和巴西是燃料乙醇的生產大國,合計產量約占全世界燃料乙醇產量的85%。我國燃料乙醇產業起步較晚,在發展初期,政策主要是參考美國和巴西,即通過政府財政補貼和稅收優惠來發展發酵法制乙醇產業。由于我國糧食庫存較高,陳糧問題亟待解決,通過玉米等非口糧生產乙醇,既能解決陳糧嚴重問題,又能發展清潔能源,降低石油依賴,所以我國燃料乙醇從2001年開始推廣以來,整個產業發展迅速,到2017年我國燃料乙醇已推廣使用的省份數量達到12個,我國也成為繼美國和巴西后的第三大燃料乙醇生產國。

 

 

2、乙二醇

 

乙二醇(EthyleneGlycol,簡稱EG),又名甘醇,是最簡單的脂肪族二元醇,具有醇類的化學性質,如能生成酯,能被氧化生成醛或酸,能縮合生成醚。乙二醇是生產聚酯纖維的重要原料,也被用于生產抗凍劑、致冷劑,聚酯樹脂(UPR)等。目前生產乙二醇的主要方法分兩種一種是乙烯路線,一種是草酸酯路線。

 

 

 鋼化聯產制乙二醇路線主要是先將鋼廠尾氣分離出CO和H2,采用草酸酯路線,由CO與亞硝酸酯氧化偶聯生成草酸二甲酯,再由草酸二甲酯催化加氫生成乙二醇。用鋼廠尾氣替代煤造氣,省去了CO變換工序,縮短了流程,且原料成本不受煤炭價格波動影響。

 

 從全球范圍來看,乙二醇的三大產能集中地區分別是東北亞、中東和北美,三個地區的產能總和占到全球總產能的90%。我國既是乙二醇的生產大國,又是乙二醇的消費大國,截止2017年底,我國乙二醇消費量高達1300萬噸,約占全球總消費量的50%,但產量僅有不到550萬噸。長期以來我國乙二醇供不應求,對外依存度保持在70%左右,是我國對外依存度最高的大宗化工品之一。

 

3、甲酸

 

 甲酸(FormicAcid),俗稱蟻酸,酸性較強,為無色透明有刺激氣味的發煙液體。作為一種重要的化工原料,廣泛應用于醫藥、化工、農藥、皮革、印染、橡膠等領域。目前,工業生產甲酸的工藝路線有四種:甲酸鈉工藝(小規模制取,最大為2萬噸/年)、丁烷液相氧化工藝(由丁烷氧化法制醋酸副產甲酸,由于醋酸已不采用此法,所以此工藝已不采用)、甲酰胺工藝(流程長,能耗高,已淘汰)和甲酸甲酯工藝。

 

 

 鋼化聯產制甲酸路線主要是先轉爐氣或高爐氣中分離出CO,再利用原料甲醇液相羰基化合成甲酸甲酯,然后再由甲酸甲酯水解獲得甲酸和甲醇,在整個反應中,理論上甲醇只在內部循環,消耗極小,所以甲酸生產過程中一氧化碳是最大的原料消耗。

 截至2017年底,全球甲酸產能約130萬噸/年,其中我國產能約50萬噸/年,占總產能約40%,位居全球甲酸產能首位。在我國約有90%的甲酸產能由四家主要供應商貢獻:魯西化工、揚子巴斯夫、山東阿斯德和川東化工,該市場的集中度非常高,呈現寡頭格局。

 

4、草酸

 

草酸又稱乙二酸(OxalicAcid),酸性強于其他二元酸并具有較強還原性,外觀為無色透明晶體,相對于多數強酸,其固體形態便于運輸與儲存。草酸是一種重要的有機化工原料和容量分析試劑,主要用于稀土、制藥、精細化工和紡織印染行業。草酸可分為工業草酸和精制草酸,精制草酸是由工業草酸精制后生成的高純草酸,近年來隨著下游對草酸純度和品質的要求不斷提高,精制草酸需求呈現快速增長。草酸的生產工藝主要有:碳水化合物氧化法、甲酸鈉法、一氧化碳偶聯法、乙二醇硝酸氧化法和丙烯氧化法。

若采用鋼廠尾氣制草酸,推薦使用甲酸鈉法和CO偶聯法。甲酸鈉法工藝成熟,質量穩定,投資少,是我國主要的生產方法,唯一不足是污染較大,治理污染費用較高。采用CO偶聯法可制得產品純度高達99.5%的草酸,該方法能耗低,自動化高,經濟性好,技術難點是催化劑的選擇和工藝設計。由于草酸行業需求量偏小,行業集中度非常高,如果單獨生產草酸抗風險能力會較低,建議采用草酸與乙二醇聯產或者草酸與甲酸聯產。

我國草酸工業發展起步晚于發達國家,但過去幾年發展迅速,我國草酸產能已占全球草酸產能的85%,成為草酸第一生產大國,而發達國家的草酸大部分依靠進口。由于該行業集中度高,目前新建產能很少,只有山東阿斯德新建的5萬噸/年草酸產能未來將會投產。草酸生產的技術壁壘主要體現在成本控制、工藝產業化和廢棄物環保處理三個方面,未來草酸的發展方向是高純度精制草酸、電子級精制草酸以及精制草酸衍生物等。

 

 

文字 |圖片來源:  鋼鐵化工那些事(侵刪)

   

 
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創建時間:2021-08-16 14:26

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