Совместное производство стали и химикатов

Обзор продукта

Совместное производство стали и химикатов — это интегрированное низкоуглеродное промышленное решение, которое преобразует побочные газы сталелитейного производства в высокоценное химическое сырье и конечные продукты. Используя доменный, конвертерный и коксовый газы в качестве источников восходящего потока, процесс очищает и разделяет ключевые компоненты, включая CO и H2, а затем подает эти потоки непосредственно в маршруты C1-химии, производящие такие химические продукты, как метанол, этанол и этиленгликоль. Это создает практический мост между металлургическими операциями и химической промышленностью, раскрывая дополнительную ценность существующих технологических газов при одновременном снижении затрат на химический синтез.

Это решение учитывает очевидную промышленную реальность. Производство стали генерирует большой объем отходящих газов, содержащих CO, H2 и метан, в то время как C1-химия требует одноуглеродного сырья, такого как CO и метан, а современные углехимические процессы основаны на синтез-газе, в котором преобладают CO и H2. Очищая CO и H2 из побочных газов стали и используя их непосредственно в качестве химического сырья, совместное производство стали и химикатов повышает ценность использования сталелитейных газов и снижает общую себестоимость продукции по сравнению с традиционными методами, основанными на газификации угля. Оно также признано эффективным путем для сталелитейной промышленности в достижении двойных углеродных целей, превращая углеродсодержащие газы в химические продукты вместо их сжигания исключительно для получения тепла.

Основываясь на десятилетиях опыта в области газоразделения методами VPSA и PSA, собственных адсорбентах и обширном опыте промышленного внедрения, это решение обеспечивает зрелую, стабильную эксплуатацию с возможностью масштабируемой интеграции в длинноцикловые сталелитейные заводы, литейные доменные печи и стале-коксохимические комплексы. Оно объединяет проверенную технологию низкоуглеродного использования выхлопных газов сталелитейных заводов с полным проектированием процесса, обеспечивая экономические, экологические и социальные выгоды, которые являются измеримыми и воспроизводимыми.

Ключевые характеристики и спецификации

Рыночный спрос

Производственная мощность стали в Китае превышает 1 миллиард тонн в год. В качестве побочных продуктов процесса производства чугуна и стали образуется большое количество доменного газа, конвертерного газа и коксового газа, содержащих CO, H2 и метан.

C1-химия — это производственный процесс, который преобразует и синтезирует химические продукты из соединений, содержащих один атом углерода, в качестве сырья; особенно современная углехимическая переработка, которая использует синтез-газ, содержащий в основном CO и H2, в качестве сырья.

CO и H2 очищаются из побочных газов стали и используются непосредственно в C1-химии, что не только повышает ценность использования сталелитейных газов, но и снижает себестоимость химического синтеза.

Принимая побочные газы черной металлургии в качестве источника, а химические продукты из химической промышленности, такие как метанол, этанол и этиленгликоль, в качестве конечных продуктов, совместное производство стали и химикатов преодолевает ограничения различных секторов и строит мост между сталелитейной и химической промышленностью. Это один из эффективных способов для сталелитейной промышленности реализовать двойные углеродные цели.

Технологические преимущества

Ключевым моментом процесса совместного производства стали и химикатов является очистка побочных газов стали. Технология низкоуглеродного использования выхлопных газов сталелитейных заводов позволяет эффективно извлекать CO из доменного и конвертерного газов и отделять H2 от коксового газа с помощью процесса, обладающего высокой зрелостью и стабильностью.

Он имеет следующие преимущества:

• Извлечение CO из газов, богатых N2
  Разделение CO и газов, богатых N2, является сложной задачей во всем мире. Благодаря эксклюзивному адсорбенту PU-1 и соответствующему процессу разделения был достигнут технологический прорыв в очистке CO из обогащенных азотом газовых смесей. Это обеспечивает ключевую технологическую поддержку для проектов совместного производства стали и химикатов.
• 01 Очистка BFG и BOFG
  Применяется процесс очистки, инициированный отраслью для доменного и конвертерного газов: сжатие, десульфуризация, дезоксигенация, дегидратация, улавливание углерода и очистка CO. Успешно внедренный в промышленности, этот процесс дополнительно повышает эффективность совместного производства стали и химикатов с низким энергопотреблением и передовыми технологиями.
• 02 Преимущества для улавливания углерода
  Доменный и конвертерный газы содержат от 20 до 30 процентов CO₂, поэтому декарбонизация и улавливание углерода необходимы для извлечения высокочистого CO из BFG и BOFG. Объединение сталелитейного и химического производства снижает затраты и энергопотребление на улавливание углерода для черной металлургии.
• 03 Значительные экономические выгоды
  По сравнению с современной углехимической промышленностью, совместное производство стали и химикатов заменяет газификацию угля выхлопными газами сталелитейных заводов. Это снижает затраты на сырье для химической обработки и позволяет избежать рисков, связанных с колебаниями цен на уголь, делая цены на конечные химические продукты более конкурентоспособными.
• 04 Выдающиеся экологические преимущества
  Совместное производство стали и химикатов связывает CO, изначально предназначенный для сжигания, в химических продуктах. Одновременно выполняются процессы очистки, такие как удаление пыли и десульфуризация, что снижает выбросы углерода, оксидов серы и азота, а также других загрязнителей от предприятий черной металлургии для достижения сверхнизких выбросов и двойных углеродных целей.
• 05 Значительные социальные выгоды
  Как скоординированное решение, преодолевающее ограничения одной отрасли, совместное производство стали и химикатов помогает расширить производственную цепочку сталелитейной промышленности, повысить устойчивость к рискам, расширить сырьевую базу для химической промышленности, повысить конкурентоспособность продукции и способствовать трансформации и модернизации за счет интеграции отраслей.

Спецификации и данные

Показатель	Спецификация
Источники побочных газов восходящего потока	Доменный газ, конвертерный газ, коксовый газ
Ключевые ценные компоненты в побочных газах стали	CO, H2, метан
Сырье для C1-химии	CO, метан и другие одноуглеродные соединения
Справочные данные по современному углехимическому сырью	Синтез-газ, содержащий в основном CO и H2
Основные цели разделения	Очистка CO из доменного и конвертерного газов, выделение H2 из коксового газа
Решена задача разделения CO	Очистка CO из газовых смесей с высоким содержанием N2
Собственный активирующий материал	Эксклюзивный адсорбент PU-1
Последовательность очистки доменного и конвертерного газов	Сжатие, обессеривание, деоксигенация, обезвоживание, улавливание углерода, очистка CO
Справочное содержание CO2 в доменном и конвертерном газах	От 20 до 30 процентов CO2
Примеры конечных химических продуктов	Метанол, этанол, этиленгликоль, муравьиная кислота, уксусная кислота, диметилкарбонат
Общее количество завершенных проектов по совместному производству стали и химической продукции	Завершено 3 проекта
Ссылки на завершенные проекты	Shiheng Special Steel Asd Technology Co., Ltd., Woneng Chemical из Shanxi Jinnan Iron and Steel Group, China Ecotek Corp. из Sinosteel Taiwan

Сценарий применения

В общей сложности завершено 3 проекта по совместному производству стали и химической продукции для Shiheng Special Steel Asd Technology Co., Ltd., Woneng Chemical из Shanxi Jinnan Iron and Steel Group и China Ecotek Corp. из Sinosteel Taiwan. Общие сценарии применения следующие:

• Предприятия по производству чугуна в литейных доменных печах
  Как правило, для производства чугуна используются литейные доменные печи с полезным объемом менее 1000 м³. В процессе плавки образуется доменный газ как побочный продукт. CO может быть очищен и использован для производства муравьиной кислоты, уксусной кислоты, диметилкарбоната и других химических продуктов, в синтезе которых не участвует водород.
• Сталелитейные предприятия, использующие длинную технологию с доменной печью и конвертером
  В зависимости от производственной мощности предприятия с длинным процессом используют доменные печи объемом от 1000 м³ до 6000 м³ для выплавки чугуна и конвертеры емкостью от 30 до 350 тонн для выплавки стали, выделяя одновременно доменный и конвертерный газы. CO может быть очищен для производства химических продуктов, не включающих H2 в синтез, таких как муравьиная кислота, уксусная кислота и диметилкарбонат.
• Предприятия по производству стали и кокса с использованием технологии доменной печи, конвертера и коксовой батареи
  На основе длинного процесса сталеварения сталелитейные и коксохимические конгломераты оснащают коксовые батареи высотой от 4,3 до 7,6 м для производства кокса для доменных печей. В качестве побочного продукта совместно производится коксовый газ. H2 может быть очищен для химических продуктов, требующих H2 при синтезе с CO, выделенным из доменного и конвертерного газов, таких как метанол, этанол и гликоль.
• Коксохимические предприятия
  Коксохимические предприятия используют коксовые батареи высотой от 4,3 до 7,6 м в зависимости от производственной мощности. В качестве побочного продукта образуется коксовый газ. Метан в коксовом газе может быть преобразован в синтез-газ, содержащий CO и H2, который может быть разделен и очищен для производства метанола, этанола, этиленгликоля и других химических продуктов, включающих H2 в синтез.

Описания изображений

• Баннер «Рыночный спрос» с изображением стальных побочных газов и концепции совместного производства химической продукции.
• Баннер «Технологические преимущества» с иллюстрацией путей очистки и разделения для использования отходящих газов сталелитейных заводов.
• Изображение сценария применения, показывающее интегрированные контексты производства стали и химической продукции, а также промышленные заводские среды.
• Дополнительные изображения галереи страницы, показывающие промышленные сцены, связанные с решениями, и визуализацию внедрения, связанную с очисткой и разделением стальных газов.

Ключевые преимущества и конкурентные преимущества

• Более ценное использование побочных газов сталелитейного производства путем преобразования доменного, конвертерного и коксового газов в химическое сырье вместо использования их только для сжигания.
• Снижение стоимости химического производства за счет подачи CO и H2, очищенных из побочных газов сталелитейного производства, непосредственно в C1-химию, что снижает зависимость от маршрутов газификации угля.
• Прорывная возможность очистки CO благодаря эксклюзивному адсорбенту PU-1 и проверенному процессу разделения для извлечения CO из газовых смесей с высоким содержанием N2.
• Зрелый и стабильный путь очистки с использованием промышленной последовательности сжатия, обессеривания, деоксигенации, обезвоживания, улавливания углерода и очистки CO.
• Синергия улавливания углерода поскольку декарбонизация уже необходима при извлечении высокочистого CO из доменного и конвертерного газов, содержащих от 20 до 30 процентов CO2, что снижает затраты и энергопотребление на улавливание за счет интеграции.
• Поддержка сверхнизких выбросов за счет комбинированной иммобилизации CO в химические продукты и этапов очистки, таких как удаление пыли и обессеривание, что снижает содержание углерода, оксидов серы, оксидов азота и других загрязнителей.
• Снижение подверженности волатильности цен на уголь за счет замены сырья для газификации угля стальными отходящими газами, повышение конкурентоспособности конечных химических продуктов.
• Расширение и устойчивость промышленной цепочки за счет объединения сталелитейной и химической промышленности в скоординированный комплекс, повышающий устойчивость к рискам и способствующий трансформации и модернизации.

Сценарии применения и примеры использования

Сценарий	Промышленность	Ключевое преимущество	Почему именно этот продукт
Очистка CO из доменного газа для получения кислотных и карбонатных химикатов	Литейное доменное производство чугуна	Превращает побочный газ в химические продукты без участия H2	Предназначен для очистки CO из доменного газа и совместим с масштабом работы литейной доменной печи, где полезный объем менее 1000 м³
Очистка CO из конвертерного газа для маршрутов химического синтеза C1	Интегрированное сталеплавильное производство с конвертерами	Использование конвертерного газа с более высокой добавленной стоимостью и снижение стоимости химического сырья	Решает проблемы отделения CO в средах, богатых азотом, с помощью эксклюзивного адсорбента PU-1 и зрелого процесса разделения
Комбинированная очистка доменного и конвертерного газа с интегрированным улавливанием углерода и извлечением CO	Заводы по производству стали с полным циклом (доменная печь и конвертер)	Эффективный путь к извлечению CO высокой чистоты с синергией улавливания	Использует промышленную последовательность: сжатие, обессеривание, деоксигенация, обезвоживание, улавливание углерода, очистка CO
Отделение H2 из коксового газа для химических продуктов, связанных с водородом	Сталелитейные и коксохимические комплексы	Открывает поставки H2 для синтеза метанола, этанола и гликоля	Отделяет H2 из коксового газа и соединяет его с CO, отделенным от доменного и конвертерного газа, для синтеза с участием водорода
Риформинг метана коксового газа в синтез-газ с последующим разделением CO и H2 для химического производства	Коксохимические предприятия	Расширяет ассортимент химической продукции за пределы использования в качестве топлива	Преобразует содержащий метан коксовый газ в синтез-газ CO и H2, затем разделяет и очищает оба для применений в химии C1
Проекты двойной углеродной стратегии для сталелитейных предприятий, стремящихся к сокращению выбросов	Программы устойчивого развития черной металлургии	Фиксирует CO в продуктах и поддерживает сверхнизкие выбросы	Снижает выбросы загрязнителей за счет этапов очистки и поддерживает цели двойного углерода через комплексное использование
Химические парки, интегрирующиеся с близлежащими сталелитейными заводами для обеспечения сырьем	Кластеры химического производства	Стабильное альтернативное сырье с улучшенной предсказуемостью затрат	Заменяет газификацию угля стальными отходящими газами, снижая стоимость сырья и избегая риска колебаний цен на уголь
Модернизация использования существующих установок обработки стального газа для получения газа химического качества	Модернизация сталелитейного завода	Более быстрый путь к потокам CO и H2 химического качества	Модульная архитектура очистки и разделения, соответствующая требованиям к кондиционированию стальных отходящих газов

Сравнение конкурентов

Функция или аспект	Этот продукт	Типичная альтернатива
Сырье для химии C1	✓ Побочные газы стали, такие как доменный газ (BFG), конвертерный газ (BOFG), коксовый газ (COG)	✗ Синтез-газ на основе газификации угля как основной маршрут
Отделение CO из смесей, богатых N2	✓ Прорывная технология с использованием эксклюзивного адсорбента PU-1	✗ Часто вызывает сложности из-за низкой селективности или повышенной сложности
Интегрированная последовательность очистки для доменного и конвертерного газов	✓ Компрессия, обессеривание, деоксигенация, дегидратация, улавливание углерода, очистка CO	✗ Раздельные или менее интегрированные линии с повышенным энергопотреблением и занимаемой площадью
Интеграция улавливания углерода	✓ Прямая синергия за счет 20–30% CO₂ в доменном и конвертерном газах	✗ Улавливание углерода рассматривается как самостоятельная статья затрат
Экономическая устойчивость к изменениям цен на уголь	✓ Исключает риск колебаний цен на уголь за счет замены газификации угля	✗ Подвержен волатильности цен на уголь и энергоносители
Экологический результат	✓ Связывает CO в продукты и снижает выбросы загрязнителей за счет очистки	✗ Хвостовые газы часто сжигаются в основном для получения тепла с ограниченными возможностями использования
Гибкость конечной продукции	✓ Поддерживает производство метанола, этанола, этиленгликоля и других C1-продуктов	✓ Возможен ассортимент продуктов, но обычно с более высокими затратами и выбросами на предыдущих этапах
Модель промышленной интеграции	✓ Соединяет цепочки создания стоимости металлургической и химической промышленности	✗ Раздельные операции в отраслях с ограниченной межотраслевой синергией
Подтверждение и реализация проекта	✓ Завершено 3 проекта совместного производства стали и химикатов	✗ Меньше примеров реализации переработки металлургических газов в химикаты

Технологии и дизайн

Архитектура низкоуглеродного использования отходящих газов металлургических заводов

Решение строится вокруг основной задачи совместного производства стали и химикатов: высокоэффективной очистки побочных газов металлургического производства. Оно использует зрелый, стабильный технологический маршрут, позволяющий извлекать CO из доменного и конвертерного газов и выделять H₂ из коксового газа, создавая сырье химического качества, соответствующее требованиям последующего синтеза.

Очистка CO от азотсодержащих газовых смесей

Отделение CO от смесей, богатых азотом, является глобально сложной задачей. Решение решает эту проблему с помощью эксклюзивного адсорбента PU-1 и соответствующего процесса разделения, разработанного для достижения производительности очистки CO в обогащенных азотом газовых средах, характерных для металлургических отходящих газов. Этот прорыв является ключевым фактором, превращающим доменный и конвертерный газы в надежное сырье CO для C1-химии.

Интегрированная подготовка доменного и конвертерного газов и извлечение CO

Ключевой особенностью конструкции является разработанная в промышленности линия очистки доменного и конвертерного газов: компрессия, обессеривание, деоксигенация, дегидратация, улавливание углерода и очистка CO. Последовательность спроектирована для повышения зрелости, стабильности и промышленной пригодности при обеспечении низкого энергопотребления и высокой эффективности совместного производства.

Синергия улавливания углерода, обусловленная технологической необходимостью

Поскольку доменный и конвертерный газы содержат от 20% до 30% CO₂, декарбонизация необходима для получения высокочистого CO. Это требование становится преимуществом при интеграции химического совместного производства, так как этапы улавливания углерода перестают быть изолированными расходами и могут быть оптимизированы в рамках создающей стоимость структуры совместного производства.

Разработано для сложных промышленных экосистем

Совместное производство стали и химикатов — это не отдельное устройство. Это системная интеграция, связывающая управление отходящими газами сталеплавильного производства, их очистку и разделение, а также подготовку сырья для химического синтеза. Решение спроектировано для масштабирования на предприятиях различных типов, включая литейные доменные печи, предприятия с полным циклом (доменная печь и конвертер), стале-коксохимические комплексы и отдельные коксохимические предприятия с требованиями к риформингу и разделению.

Соответствие требованиям отрасли и обеспечение качества

Решение поставляется государственным признанным высокотехнологичным предприятием, специализирующимся на исследованиях и разработках технологий газоразделения VPSA и PSA и энергосберегающих и природоохранных технологий, а также на проектировании, изготовлении и строительстве комплектного оборудования. Организация располагает научно-исследовательским центром, пилотной базой, базами по производству адсорбентов и катализаторов, а также Пекинской ключевой лабораторией машиностроения, что обеспечивает жесткий контроль над основными материалами и технологическим опытом.

Опираясь на Колледж химии и молекулярной инженерии Пекинского университета и совместно созданную платформу НИОКР, компания поддерживает высокоэффективную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую команду, богатый инженерный опыт и сложную систему обслуживания. Комплектные установки, разработанные на основе собственных адсорбентов и катализаторов, предназначены для решения задач применения газа в черной металлургии, химической промышленности, цветной металлургии, стекольной и стеклопластиковой промышленности, новой энергетике, переработке твердых отходов, целлюлозно-бумажной промышленности, сжигании отходов и водоподготовке.

На более чем 400 спроектированных и построенных крупных и средних установках и проектах по газоразделению и очистке VPSA заявлено, что показатели производительности достигли международного передового уровня. Такая глубина инженерной проработки обеспечивает стабильность очистки, надежность разделения и уверенность в реализации проектов в сложных условиях совместного производства стали и химикатов.

Глобальный охват и целевые рынки

Совместное производство стали и химикатов особенно актуально в регионах, где интегрированные промышленные парки, металлургические кластеры и центры химического производства уделяют первостепенное внимание эффективности затрат, обеспечению сырьем и снижению выбросов. Обладая подтвержденным опытом, включающим завершенные проекты совместного производства стали и химикатов, и глубокими знаниями в области газоразделения VPSA и PSA, решение готово к локализации в рамках различных нормативных требований, заводских стандартов и промышленных методов эксплуатации.

Имея обширные успешные примеры и богатый опыт обслуживания клиентов в основных регионах тяжелой промышленности, команды по внедрению поддерживают локализованные требования к реализации, включая управление безопасностью на заводе, экологические цели и интеграцию с существующими системами обработки металлургического газа и линиями подготовки химического сырья. Этот подход, ориентированный на локализацию, обеспечивает более плавный ввод в эксплуатацию, более стабильную долгосрочную работу и более четкую окупаемость инвестиций как для металлургов, так и для производителей химикатов.

Целевой регион	Типы клиентов	Отраслевая направленность	Наше преимущество
Восточная Азия	Производители стали, производители химикатов, EPC-компании, операторы промышленных парков	Доменное и конвертерное производство стали, коксование, производство C1-химикатов	Значительный опыт в очистке и разделении металлургических отходящих газов с использованием собственных адсорбентов и зрелых, промышленно освоенных технологических линий
Южная Азия	Металлургические группы, инжиниринговые компании, проекты декарбонизации при поддержке правительства	Модернизация сталелитейных заводов, низкоуглеродное использование металлургических газов, химическая диверсификация	Проверенный технологический путь, поддерживающий цели двойного углерода за счет использования и интегрированных этапов улавливания углерода
Юго-Восточная Азия	Промышленные производители, химические парки, EPC-подрядчики, разработчики проектов	Интегрированные металлургические и химические комплексы, использование коксования и синтез-газа	Гибкая модель интеграции, соединяющая металлургический и химический секторы и повышающая конкурентоспособность сырья по сравнению с маршрутами газификации угля
Ближний Восток	EPC-компании, промышленные инвесторы, национальные программы промышленной диверсификации	Крупномасштабные промышленные комплексы, производство химической продукции из альтернативного сырья	Экономические выгоды от замены газификации угля металлургическими отходящими газами и повышения конкурентоспособности конечных химических продуктов
Европа	Специалисты по модернизации, владельцы программ декарбонизации стали, производители химической продукции	Инициативы по сверхнизким выбросам, проекты промышленной интеграции	Экологические преимущества за счет иммобилизации CO в продуктах и комбинированных этапов очистки, снижающих выбросы загрязняющих веществ

Успех и опыт клиентов

Совместное производство стали и химикатов отражает практический инженерный опыт в области промышленного разделения газов и использования отходящих газов стали в промышленных масштабах. Основанное на десятилетиях разработки технологии VPSA и PSA и подтвержденной промышленной реализации, решение разрабатывается и совершенствуется в ходе реального выполнения проектов: от технологического проектирования и изготовления оборудования до интеграции VPSA, ввода в эксплуатацию и стабильной долгосрочной работы. Организация завершила проекты совместного производства стали и химикатов и обладает широким опытом в области установок разделения и очистки газов, что создает прочную основу для предсказуемой производительности и надежного запуска.

Типичные результаты для клиентов включают повышение экономической ценности побочных газов стали, снижение стоимости сырья для химического синтеза и более четкий путь к достижению целей двойного углерода за счет иммобилизации CO в химических продуктах и возможности интеграции улавливания углерода, когда требуется удаление CO₂ для получения CO высокой чистоты. Проекты обслуживают различные модели предприятий, включая металлургические заводы с длинным процессом (доменные печи и конвертеры), металлургические и коксохимические конгломераты, а также коксохимические предприятия, реализующие стратегии риформинга и разделения для получения CO и H₂ для химического синтеза.

Долгосрочная ценность для клиентов