化工行業(yè)清潔生產的實施方案及經濟效益分析

劉玉兵

文章編號：2095-6835（2017）10-0130-02

摘 要：清潔生產是環(huán)保工作中一項新的思維模式，也是我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項重要戰(zhàn)略?；ば袠I(yè)通過實施清潔生產，可以解決節(jié)能減排問題，達到經濟效益、環(huán)境效益與社會效益的提高和統(tǒng)一。以某化工企業(yè)為例，論述產品的工藝流程及主要產生的環(huán)境問題，并對企業(yè)清潔生產的實施方案及經濟效益進行了詳細探討，以期能為同類行業(yè)提供參考。

關鍵詞：清潔生產；環(huán)境問題；支柱產業(yè)；環(huán)境污染

中圖分類號：X38 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.130

化學工業(yè)是我國國民經濟中的支柱產業(yè)，但在生產過程中產生了大量的污染物，且成分復雜，造成了嚴重的環(huán)境污染。因此，化工污染治理引起了人們的重視，而解決化工行業(yè)污染的任務是非常艱巨的，相關研究者也正在積極尋找改善環(huán)境和降低成本的方法，而積極推進清潔生產成為了重要途徑之一。

1 產品的工藝流程和主要環(huán)境問題

目前，該化工企業(yè)的主要產品包括丙烯酸（普通酸和冰晶酸）和丙烯酸丁酯。

1.1 工藝流程

1.1.1 丙烯酸的生產工藝流程

該化工企業(yè)丙烯酸的生產采用丙烯氧化法工藝。目前，丙烯氧化法分為2類，分別為一步法和兩步法。由于一步法工藝具有的缺點——尚無工業(yè)化裝置，所以，該企業(yè)主要采用兩步法，即第一步丙烯氧化生成丙烯醛，第二步將丙烯醛進一步氧化成丙烯酸。

該方法使每步氧化反應都處于最佳狀態(tài)，是目前比較經濟、制備效率高的工藝。具體工藝流程流程如下：①氧化。原料丙烯在丙烯蒸發(fā)器內氣化，空氣過濾后經壓濾機壓縮，作為丙烯氧化的主要原料。壓縮空氣一部分進入第一級反應器把丙烯氧化成丙烯醛，壓縮空氣的另一部分進入第二級反應器把丙烯醛氧化成丙烯酸。其中，丙烯酸兩級氧化器是一種列管式固定床反應器。氧化生成的氣體（約170℃），經冷凝器換熱后進入吸收塔，經吸收塔吸收后，高濃度丙烯酸溶液進入共沸塔，而不被吸收的氣體則從吸收塔頂部出來，最終送尾氣處理裝置進行處理。②精制。丙烯酸在急冷塔被水吸收成丙烯酸水溶液從塔底排出，并進到共沸塔，與加入阻聚劑的甲苯共沸蒸餾，在塔頂將水直接脫出。塔底液（質量分數為70%的丙烯酸溶液）送入醋酸蒸餾塔進行蒸餾，將丙烯酸中殘存的少量水和醋酸從塔頂脫出；塔底液送入丙烯酸精制塔脫去重組分。

1.1.2 丙烯酸酯的生產工藝流程

丙烯酸酯的生產工藝在20世紀70年代已經基本成熟，丙烯酸酯常見品種包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸辛酯，其中，以丙烯酸丁酯的生產量為最大。這些酯通常用酯化級丙烯酸與相應的醇在催化劑的作用下酯化獲得。具體生產工藝流程如下：丙烯酸（AA）和丁醇（BuOH）在催化劑硫酸的作用下反應生成ABE（丙烯酸丁酯）和水，反應系統(tǒng)由2臺反應器和1臺脫水塔組成，AA和BuOH先在2臺串聯的反應器內進行酯化反應，用硫酸作催化劑，反應生成的水和

BuOH、ABE共沸從反應器中除去，以使反應平衡向正方向進行。反應終了的AA轉化率高達98%～98.5%.

1.2 生產中造成的環(huán)境問題

雖然該企業(yè)只有2條產品生產線，在生產過程中所用原料簡單，包括質量分數為99%的丙烯、質量分數為99%的甲苯、質量分數為99%的丁醇、質量分數為25%的氫氧化鈉溶液等，但生產工藝所需設備多，比如脫水塔、萃取塔、精餾塔等各種反應塔；硫酸、丁酯等各種儲罐等。因此，該企業(yè)具有用耗水量大、廢水排放量大，所含組分復雜、廢氣種類多、無組織廢氣產生環(huán)節(jié)多等特點。

丙烯酸（普通酸和冰晶酸）和丙烯酸丁酯的生產過程中產生了很多環(huán)境方面的問題。比如，公司的電能消耗比較大，主要耗電單元為丙烯酸車間氧化工段，其次為精制工段；丙烯酸及其酯類生產過程中排放的廢水量大、有機物濃度高，主要含有醋酸、丙烯酸、丙烯酸酯、甲醛、甲醇、乙醇等有機物，這就導致經企業(yè)內部污水處理設施預處理后的污水水質不穩(wěn)定，經常達不到污水處理廠接管的標準；丙烯、丙烯酸及甲苯、丙烯酸酯裝卸、輸送、貯存過程的呼吸排氣問題；丙烯酸裝置二聚物分解器產生的重組分、丙烯酸丁酯精制過程中產生的重組分、污水處理裝置污泥和浮油等。

2 清潔生產的具體實施方案

以節(jié)能、降耗、減污和增效為目標，以科學技術和科學管理為手段，實施工業(yè)生產全過程控制，使污染物的產生量和排放量都減少到最低限度，不斷提高企業(yè)的綜合效益等。具體而言，在設備維護和更新、技術工藝改造、廢棄物回收利用和循環(huán)使用方面進行了改進。

2.1 設備維護和更新

2.1.1 丙烯酸車間冷凝器改造

該化工企業(yè)丙烯酸車間原先采用5臺螺旋板換熱器進行冷凝處理，同時由2臺90 kW循環(huán)泵進行機械傳動。

雖然螺旋板換熱器高效節(jié)能、使用壽命長，耐高溫（400 ℃），耐高壓（2.5 MPa），但是機械傳動裝置耗電量大。2014年，全廠電能的使用量為9.381×107 kW·h，其中，丙烯酸車間用電總量8.385×107 kW·h，占全廠用電量的89%，因此，如何合理利用換熱器，將直接影響企業(yè)的用電情況。本輪清潔中，將5臺螺旋板換熱器更換為2臺管式換熱器，并拆除原來的2臺90 kW循環(huán)泵。改造之后，一方面維護保養(yǎng)容易，節(jié)省了人力、物力；另一方面，管式換熱器熱交換效果更好，電能消耗大幅度降低，可節(jié)電90 kW·h/h。此外，因為拆除了2臺90 kW循環(huán)泵，車間噪聲得到了有效控制，進一步改善了工人操作環(huán)境。

2.1.2 新增過濾器

污水車間的中間水池原先沒有過濾設備，導致后續(xù)出水懸浮物指標不達標，需要對其重回系統(tǒng)重復處理，這樣會增加后續(xù)處理過程中水、電、藥劑使用量。因此，在污水處理的中間水池新增了1臺過濾器，這樣能保證后續(xù)出水懸浮物指標能達標，從而減少重復處理造成的電、藥劑等的浪費。

2.2 技術工藝改造

許多企業(yè)的生產工藝和設備落后，生產效率低，片面追求擴大產量，不注意設備落后更新和技術改造，能耗、物耗高，跑、冒、滴、漏現象嚴重，這成為了實施清潔生產的主要障礙。

2.3 高濃度廢水回用

車間生產廢水中含有大量的甲醛、部分丙烯醛，直接采用生化法處理很難解決甲醛的問題，這樣一方面增加了系統(tǒng)的處理廢水量，另一方面導致廢水處理后的出水水質不穩(wěn)定。因此，需要通過汽提脫醛處理裝置直接提取廢水中的輕組分有機物，汽提所得的醛類氣體可輸送到鍋爐進行焚燒，產生的蒸汽回車間使用。這樣一方面降低了了廢水的產生量，保證了廢水后續(xù)處理后的出水水質穩(wěn)定，減少了污水處理費用；另一方面，鍋爐產生的蒸汽回車間使用，節(jié)約了蒸汽。

3 清潔生產的目標及取得的效益

目前，該企業(yè)在實施清潔生產的過程中做了大量工作，取得了較好的經濟效益和環(huán)境效益。

3.1 清潔生產目標

根據該企業(yè)確定的審計重點實際情況設置的本輪企業(yè)清潔生產目標如表1所示。

3.2 環(huán)境效益和經濟效益

該企業(yè)提出的主要方案具有一定的環(huán)境效益和經濟效益，具體如表2所示。

4 結束語

綜上所述，清潔生產是對傳統(tǒng)發(fā)展模式的根本變革，是工業(yè)污染防治的最佳模式，是企業(yè)實現經濟發(fā)展和環(huán)境保護協調發(fā)展的有效途徑，也是實現我國污染控制由末端治理向全過程控制轉變的重大舉措。因此，化工企業(yè)要想持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展，必須接受新知識，更新理念，改變高消耗、高投入的發(fā)展模式，結合實際制訂清潔生產戰(zhàn)略，逐步實施清潔生產途徑，持續(xù)開展清潔生產計劃，大力推行清潔生產，滿足法規(guī)要求，通過清潔生產的持續(xù)實施，使得企業(yè)走上可持續(xù)、健康的發(fā)展之路，

實現經濟效益、環(huán)境效益與社會效益的和諧統(tǒng)一。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕