劉獻東
上期（詳見《中國冶金報》2020年9月4日2版），《觀海聽潮》向大家介紹了歐洲鋼鐵工業聯盟（Eurofer，簡稱歐鋼聯）為實現溫室氣體減排承諾而推進的2條主要技術路線中「直接碳避免」技術路線的重點項目——HYBRIT（突破性氫能煉鐵技術）項目進展和未來規劃。本期聚焦另一個技術路線——「智能碳使用」技術路線的主要項目：由安賽樂米塔爾主導的Carbon2Value項目、Torero（託雷羅）項目和由印度塔塔鋼鐵主導的Everest（通過排放物再利用和排放物儲存提高價值）項目。
安米主導的Carbon2Value、Torero項目
Carbon2Value項目旨在減少30%以上
溫室氣體排放
Carbon2Value項目由安賽樂米塔爾主導，由安賽樂米塔爾創新部牽頭實施，旨在開發低碳技術，將鋼鐵生產過程中產生的一氧化碳和二氧化碳轉化用於新的價值鏈。該項目投資額為1029.6萬歐元，其中430萬歐元由歐盟基金資助。該項目運行周期為2017年~2021年。
該項目通過實施成本效益高的突破性解決方案，分離鋼鐵工業製造過程所不可避免的一氧化碳和二氧化碳排放，實現溫室氣體減排30%以上的目標。該項目通過在試驗線上將富碳氣體分離為富一氧化碳、富二氧化碳氣體，將這兩種氣體用於有價值化工產品的製造，同時進行副產品再利用，以進一步促進化石燃料替代和溫室氣體減排。
該項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/二氧化碳分離示範線成功運行。②分離的一氧化碳/二氧化碳適合於未來的商業化應用。③中試線在未來大規模商業化應用中，具備環境及技術經濟的可行性。
該項目實施的具體方案是：將高爐廢氣導入變壓吸附（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氣體。該氣體被引導至分離裝置，以產生一氧化碳氣流，再通過2種途徑進行再處理：①通過催化裝置轉化為乙烯；②使用包合物技術，通過生物滲透法用變壓吸附裝置產生的貧一氧化碳尾氣製備乙醇，並進行分離中試試驗，將一氧化碳從氮氣和其他氣體成分中分離出來。Carbon2Value項目工藝流程如圖1所示。
在低碳冶金技術創新方面，安賽樂米塔爾開創了一系列突破性技術。安賽樂米塔爾比利時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氣體回收並加工成化學品（見圖2）。
Torero項目每年至少生產
8000萬升生物乙醇
由安賽樂米塔爾主導的Torero項目於2017年4月份正式啟動，屬於歐盟「地平線2020計劃」，總投資為1.65億歐元。為支持該項目生產設施建設和啟動階段相關工作，「地平線2020計劃」提供了1150萬歐元的補貼。該項目包含一座投資額達5000萬歐元的大型示範工廠，可將廢木材轉化為生物煤，部分替代目前鋼鐵生產所需的煤炭。該項目的第一階段目標是每年減少35萬噸的二氧化碳排放。
在早期階段，該示範工廠每年可將6萬噸廢木材轉化為約4萬噸生物煤。預計到第二階段，該項目可轉化的量將翻一番。該示範工廠預計於2022年底投入運行。
Torero項目採用由安賽樂米塔爾合作夥伴Torr Coal開發的Torrefaction技術，用B類木材廢料製造生物質燃料——生物乙醇，以替代高爐內相當大部分的化石燃料。同時，高爐可被用作氣化裝置，通過現有的發酵技術生產生物乙醇。Torrefaction技術可有效回收工業廢氣中的碳。
該示範工廠每年可生產至少8000萬升的生物乙醇。與目前第一代基於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，該項目的運營成本可降低1/3。與傳統的乙醇製造工藝相比，該項目所使用的工藝不會以任何方式與糧食等農作物產生競爭。與「地平線2020計劃」中的其他解決方案「要達到工業規模就需要新建設施」不同，Torero項目的工藝集成於現有的功能齊全的大型工業設施中。作為一種附加技術，Torrefaction技術可通過在現有鋼鐵行業工藝流程上進行升級改造實現。
該項目的主要技術包括：
•木材廢料通過Torrefaction技術轉化為生物燃料。
•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酵成生物乙醇。
•全過程的物質和能量循環在很大程度上是封閉的。
該項目的參與者包括安賽樂米塔爾和Torrefaction技術的提供者Torr Coal、奧地利Joanneum研究所、奧地利Graz（格拉茨）大學和瑞典Chalmers（查爾姆斯）理工大學。
塔塔鋼鐵主導的Everest項目
旨在每年實現碳減排400萬噸
Everest項目由印度塔塔鋼鐵牽頭，可將鋼鐵生產過程中產生的一氧化碳和氫氣轉化為化學品，並將廢棄的二氧化碳收集起來儲存在北海油田中，其主要目標是將塔塔鋼鐵的二氧化碳排放量減少約400萬噸/年。該項目的合作夥伴包括：安賽樂米塔爾、陶氏、ISPT、比利時根特大學、ECN。
Everest項目主要技術包括水煤氣轉換技術、碳捕集技術、二氧化碳壓縮技術、合成氣轉化技術、產品回收技術。該項目工藝流程見圖3。
水煤氣轉換技術：其功能是調節高爐煤氣中氫氣和一氧化碳的比值，使其適合合成氣轉化。技術上的主要挑戰包括：氣體清潔處理，如去除氮、硫化合物等；能適應各種流量的波動。
碳捕集技術：採用高壓胺洗工藝，在濃度達到一定程度時從氣體中捕集二氧化碳。主要技術挑戰為：能應對進料氣流中的流量波動，具備技術經濟性。
二氧化碳壓縮技術：確保將二氧化碳加壓到所需壓力，捕集後處理以去除水分和硫化氫。主要技術挑戰為：能應對進料氣流的流量波動，並能與其他工序進行熱集成。
合成氣轉化技術：將合成氣轉化為基本化學物質並將部分碳原子長期「鎖定」在高爐煤氣中。潛在產品是石腦油、甲醇、乙酸、煤油、氨和甲烷。通過「Fischer-Tropsch（費託合成）反應」生產石腦油。主要技術挑戰包括：能應對進料氣流中的流量波動，能與其他工序進行熱集成，催化劑性能長期穩定，解決在比利時根特（安賽樂米塔爾）和荷蘭艾默伊登（塔塔鋼鐵）中試工廠的運行問題。
產品回收技術：對碳氫化合物進行後處理（例如乾燥），從液相中分離氣態相。
Everest項目進度表如下：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年碳捕集技術具備商業化能力，2027年合成氣轉化技術具備商業化能力。
《中國冶金報》（2020年09月11日 02版二版）