氯堿工業(yè)（燒堿）污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估

田　　新，邱運(yùn)仁，楊兆光

（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

氯堿工業(yè)（燒堿）污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估

田新，邱運(yùn)仁，楊兆光

（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

分析了中國(guó)氯堿工業(yè)燒堿生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀，并利用專家咨詢法、層次分析法、YAAHP（Yet Another AHP）軟件對(duì)污染防治技術(shù)篩選，利用專家咨詢法形成調(diào)查表，對(duì)備選技術(shù)調(diào)研、評(píng)估，利用層析分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，利用YAAHP軟件對(duì)各專家的評(píng)估結(jié)果“群決策”，求得綜合權(quán)重，最后提出氯堿行業(yè)燒堿生產(chǎn)污染防治的最佳可行技術(shù)工藝組合。

燒堿；污染防治；最佳可行技術(shù)；專家咨詢法；層次分析法

目前，氯堿工業(yè)產(chǎn)能過剩，全行業(yè)虧損，使得生產(chǎn)技術(shù)升級(jí)和節(jié)能變得迫切重要［1］。 燒堿生產(chǎn)中針對(duì)“三廢”的大批節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)該得到推廣和應(yīng)用［2］。雖然中國(guó)燒堿生產(chǎn)技術(shù)及污染防治技術(shù)種類繁多，但是技術(shù)參差不齊，企業(yè)在技術(shù)選取上存在偏差，導(dǎo)致成本的加大和污染的加重。氯堿工業(yè)（燒堿）最佳可行技術(shù)評(píng)估能夠?yàn)橹袊?guó)氯堿工業(yè)和環(huán)境保護(hù)部門選擇清潔生產(chǎn)技術(shù)、污染物達(dá)標(biāo)排放技術(shù)提供重要依據(jù)。

層次分析法（AHP）是將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法，是一種對(duì)多因素所影響的事物進(jìn)行綜合評(píng)判的有效方法［3-5］。專家咨詢法（又稱德菲爾法）是以調(diào)查表、訪談等形式，委托行業(yè)專家，根據(jù)專家們的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)對(duì)備選技術(shù)判斷、評(píng)估、預(yù)測(cè)［6］。

通過分析中國(guó)氯堿工業(yè)燒堿生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，利用專家咨詢法結(jié)合層次分析法（AHP）確定氯堿工業(yè)（燒堿）污染防治可行技術(shù)中各因素的權(quán)重，對(duì)燒堿生產(chǎn)過程中污染防治工藝及其組合進(jìn)行評(píng)估與篩選，提出了中國(guó)氯堿工業(yè)（燒堿）污染防治的最佳可行技術(shù)評(píng)估。

1　　污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

污染防治最佳可行技術(shù)（BAT）是為解決生活、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種環(huán)境問題，減少污染物的排放，并從整體上實(shí)現(xiàn)高水平的環(huán)境保護(hù)而提出的先進(jìn)且可行的污染防治工藝和技術(shù)［7］。污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估的具體路線可以由圖1來進(jìn)行說明。

氯堿工業(yè)（燒堿）污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系分為清潔生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)體系和末端治理技術(shù)指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層3個(gè)層次，分別見圖1、圖2和圖3。其中，目標(biāo)層為一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)；準(zhǔn)則層為二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

圖1　　污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估的具體路線

圖2　　清潔生產(chǎn)技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系

圖3　末端污染治理技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系

2　　燒堿生產(chǎn)和污染治理備選技術(shù)

表1　　離子膜法燒堿生產(chǎn)污染防治技術(shù)

燒堿生產(chǎn)主要包括2種方法：隔膜電解法和離子膜電解法。其中離子膜法由于各方面都優(yōu)于隔膜法，因隔膜法屬淘汰類項(xiàng)目，故本文只討論離子膜法生產(chǎn)燒堿［8］。

離子膜法生產(chǎn)燒堿的工藝主要包括幾大工序：鹽水一次精制工序、鹽水二次精制工序、食鹽水電解工序、氫氯處理工序、燒堿蒸發(fā)工序、固體燒堿工序。而末端污染治理主要是鹽泥的處理技術(shù)，見表1［9-16］。

3　　污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估

按照層次分析法解決決策問題的步驟，需對(duì)已建指標(biāo)體系各級(jí)指標(biāo)的重要程度進(jìn)行重要度分析，即指標(biāo)間的“兩兩比較”；然后結(jié)合技術(shù)指標(biāo)評(píng)分計(jì)算各技術(shù)綜合得分，得到技術(shù)的優(yōu)劣順序，具體步驟如下。

3.1構(gòu)造判別矩陣

根據(jù)層次分析法的工作程序，首先需建立兩兩比較矩陣，即在各平行指標(biāo)之間進(jìn)行一對(duì)一的比較，這種比較是決策者主觀偏好的具體體現(xiàn)，兩兩比較采用9級(jí)比例標(biāo)尺，具體評(píng)分規(guī)則見表2。

表2　AHP評(píng)分規(guī)則

其中，aij＞0，aij=1/aji，aii=ajj=1（i，j=1，2，3，…，n）

3.2特征根法求指標(biāo)權(quán)重

對(duì)于正反矩陣A=（aij）n×n，存在唯一最大特征值λmax以及相對(duì)應(yīng)的特征向量ω，將該特征向量標(biāo)準(zhǔn)化處理即得到對(duì)應(yīng)的權(quán)重值。

3.3矩陣一致性檢驗(yàn)

只有符合一致性的矩陣，求得的權(quán)重才可靠。用CI表示一致性指標(biāo)，CR定義為一致性比例，計(jì)算公式為：

式中：n為矩陣的階數(shù)；RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)；部分?jǐn)?shù)值見表3。

當(dāng)CR=0時(shí)，即λmax=n，矩陣具有完全一致性；當(dāng)CR＜0.1時(shí)，矩陣具有滿意一致性；而當(dāng)CR＞0.1時(shí)，則不符合一致性，此時(shí)，需對(duì)矩陣進(jìn)行一致性修正。

3.4專家群決策分析

表3　　隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

以上計(jì)算方法是基于單一矩陣數(shù)據(jù)的計(jì)算，為了集合行業(yè)專家的智慧，使調(diào)查結(jié)果具有更高可信度，共邀請(qǐng)二十余位氯堿行業(yè)的專家參與權(quán)重打分，即采用了“群決策”的方式。

YAAHP（YetAnotherAHP）層次分析法軟件不僅能簡(jiǎn)化單個(gè)矩陣權(quán)重的計(jì)算，更能解決“群決策”求權(quán)重的問題。只要按相關(guān)操作規(guī)程操作即可，操作者只需了解簡(jiǎn)單的層次分析法知識(shí)即可進(jìn)行操作。另一方面，該軟件能自動(dòng)檢驗(yàn)和調(diào)整矩陣的不一致性，無需人工判斷和修正，大大減少了人的工作量。本文的研究就采用了最新的YAAHP10.0版本進(jìn)行運(yùn)算。

3.5加權(quán)

將由軟件處理后得到的各指標(biāo)綜合權(quán)重ω和各備選技術(shù)的平均得分xi進(jìn)行加權(quán)處理，即可以得出該項(xiàng)技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果值。

3.6評(píng)估結(jié)果

氯堿工業(yè)（燒堿）污染防治最佳可行技術(shù)包括工藝過程污染防治最佳可行技術(shù)和污染治理技術(shù)，前者包括一次鹽水精制工序、二次鹽水精制工序、食鹽水電解工序、氫氯處理工序、燒堿蒸發(fā)工序、固體燒堿工序的最佳可行技術(shù)，后者主要包括鹽泥處理技術(shù)的最佳可行技術(shù)。燒堿生產(chǎn)污染防治最佳可行技術(shù)工藝組合見圖4。

圖4　　燒堿生產(chǎn)污染防治最佳可行技術(shù)工藝組合

4　　結(jié)語

通過調(diào)研得到中國(guó)氯堿工業(yè)燒堿生產(chǎn)過程中各個(gè)工序的備選技術(shù)，然后結(jié)合層次分析法和專家咨詢法對(duì)各備選技術(shù)進(jìn)行篩選，提出了燒堿生產(chǎn)污染防治的最佳可行技術(shù)及其工藝組合，為中國(guó)氯堿工業(yè)燒堿生產(chǎn)企業(yè)污染防治技術(shù)的選擇提供借鑒。

［1］張文雷.2014年氯堿行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況及2015年工作重點(diǎn)展望.中國(guó)氯堿，2015（2）：1-3.

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市場(chǎng)疲軟供大于求明年亞洲地區(qū)TDI或低位盤整

由于市場(chǎng)需求疲軟，業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)明年亞洲甲苯二異氰酸酯（TDI）市場(chǎng)仍將處于供過于求的狀況。

因價(jià)格低迷，自2014年起，一些東北亞TDI生產(chǎn)商一直虧損。今年的現(xiàn)貨價(jià)格持續(xù)下跌至多年來的最低點(diǎn)。市場(chǎng)人士分析，亞洲TDI價(jià)格可能會(huì)持穩(wěn)到明年1月，可能會(huì)在農(nóng)歷新年之前，買盤興趣出現(xiàn)小幅回升。

據(jù)悉，2015年7-9月，一些生產(chǎn)商曾試圖通過關(guān)閉裝置而收緊供應(yīng)，并在2015年大部分時(shí)間降低開工率，但未能推動(dòng)市場(chǎng)價(jià)格上漲。由于市場(chǎng)狀況不佳，日本三井化學(xué)決定在明年3月底永久關(guān)閉在茨城縣鹿島的12萬t/a TDI裝置。地區(qū)供應(yīng)商表示，三井化學(xué)關(guān)閉該廠不太可能對(duì)亞洲整體現(xiàn)貨供應(yīng)產(chǎn)生太大的影響。由于亞洲TDI產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，原計(jì)劃在今年或明年陸續(xù)投產(chǎn)的擴(kuò)建裝置要么推遲，要么縮減計(jì)劃。市場(chǎng)人士稱，沙特Sadara化學(xué)原計(jì)劃2016年投產(chǎn)的20萬t/a TDI裝置和40萬t/a MDI裝置將推遲到2017年。

Assessment on best available technologies of pollution prevention and control for production of caustic soda of chlor-alkali industry

TIAN xin，QIU Yun-ren，YANG Zhao-guang
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Central south university，Changsha 410083，China）

Expert consultation method，analytic hierarchy process（AHP），and YAAHP（Yet Another AHP）

caustic soda；pollution prevention and control；best available technology；expert consultation method；analytic hierarchy process

TQ114.2

B

1009-1785（2015）12-0034-03

2015-09-28

software have been used to assess the present available technologies of pollution prevention and control for production of caustic soda of Chlor-alkali industry in China.The weight of each evaluation index is determined by analytic hierarchy process（AHP）on the basis of expert questionnaires，and the comprehensive weights are calculated according to the YAAHP software evaluation results of the experts

“group decision”，and best available technologies of pollution prevention and control have been obtained.