合成洗滌劑工業(yè)技術(shù)及裝備的發(fā)展與碳達(dá)峰碳中和

王全貴 陳 剛

中國中輕國際工程有限公司，北京，100026

1 概述

2021年中國的兩會上，碳達(dá)峰（emission peak）和碳中和（carbon neutrality）被首次寫入政府工作報告。中國在聯(lián)合國大會上對實現(xiàn)碳中和時間也做了公開的承諾。

我國提出的碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)，對保護全球氣候和環(huán)境有重大和積極的意義。但是實現(xiàn)這個目標(biāo)需要多方和長時間的努力。

什么是碳達(dá)峰、碳中和？

“碳達(dá)峰”和“碳中和”的概念：

“碳達(dá)峰”是指我國承諾2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達(dá)到峰值之后逐步降低。

“碳中和”是指企業(yè)、團體或個人測算在一定時間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，然后通過植物造樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量，實現(xiàn)二氧化碳“零排放”。

這就明確指出節(jié)能減排是能源類企業(yè)、化工類生產(chǎn)企業(yè)、特別是一些高耗能企業(yè)等在這一過程中的重點任務(wù)。這一過程可能是一個漫長而持續(xù)的循序漸進(jìn)的過程。

碳達(dá)峰碳中和是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，只有納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，才能推動經(jīng)濟社會綠色轉(zhuǎn)型和系統(tǒng)性深刻變革。實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)愿景，呼喚著技術(shù)的快速突破和市場的有效激勵，需要有突破性技術(shù)支撐。碳中和的目標(biāo)絕不是僅靠某一兩個行業(yè)的改變就能達(dá)成的，這需要從能源、環(huán)保、交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、新材料、數(shù)字技術(shù)等多個維度共同發(fā)力，每一個維度都是內(nèi)涵豐富并且產(chǎn)業(yè)鏈超長，涉及領(lǐng)域極其廣闊，所容納的企業(yè)和資金數(shù)量相當(dāng)?shù)拇?。合成洗滌劑工業(yè)技術(shù)裝備的發(fā)展也必須作出自身的努力,為實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和愿景作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

2 合洗工業(yè)技術(shù)裝備發(fā)展歷程與碳達(dá)峰、碳中和

據(jù)資料記載，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，以烴類為原料的合成洗滌劑工業(yè)是20世紀(jì)四、五十年代逐步發(fā)展起來的。1941年國外采用廉價的石油氣中的丙烯為原料，經(jīng)四聚和苯縮合制成十二烷基苯，也稱作四聚丙烯烷基苯，再經(jīng)發(fā)煙硫酸磺化、燒堿中和而制成烷基苯磺酸鈉，從此合成洗滌劑工業(yè)才取得了比較大的發(fā)展。

20世紀(jì)50年代以來，各國相繼建廠生產(chǎn)合成洗滌劑，以補肥皂之不足，特別是由于石油工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，不僅在數(shù)量上，而且在品種上為合成洗滌劑工業(yè)的迅速發(fā)展提供了必須的原料條件。1960年世界合成洗滌劑產(chǎn)量約為600萬噸，1975年提高到1200萬噸，到目前為止可達(dá)約5000萬噸。全世界合成洗滌劑工業(yè)的技術(shù)裝備在不斷地創(chuàng)新改進(jìn)，其產(chǎn)品產(chǎn)量逐年增長，花色品種也不斷增加，應(yīng)用范圍也逐漸擴大。合成洗滌劑工業(yè)已成為發(fā)展最快、應(yīng)用范圍最廣的工業(yè)之一。目前，合成洗滌劑不僅用于紡織纖維、服裝以及日用器皿、廚房清潔、衛(wèi)生間、金屬材料等，還可用于農(nóng)藥、石油、醫(yī)藥、電子器材、機電、光學(xué)儀器、交通運輸?shù)雀鱾€領(lǐng)域。

我國合成洗滌劑工業(yè)起步較晚，直到1949年，洗滌用品工業(yè)還只有肥皂工業(yè)，而且多數(shù)是手工作坊，規(guī)模小，設(shè)備簡陋。僅在上海、天津等少數(shù)大城市有幾家規(guī)模稍大，采用機器生產(chǎn)的工廠。與今天的技術(shù)裝備相比，談不上工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。1949年肥皂產(chǎn)量僅3萬噸。我國合成洗滌劑真正開始工業(yè)化生產(chǎn)并投放市場，開始有產(chǎn)量統(tǒng)計是在1959年，1959年肥皂產(chǎn)量達(dá)到41.5萬噸，同年開始生產(chǎn)合成洗滌劑，但產(chǎn)量不足6000噸。從1959—2021年，我國合成洗滌劑工業(yè)經(jīng)歷了62個春秋。據(jù)2020年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，合成洗滌劑年產(chǎn)量達(dá)到1108.84萬噸，其中：合成洗滌粉354.92萬噸、液體洗滌劑753.92萬噸、肥（香）皂93萬噸。60多年來隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展、人民生活水平的提高、住房條件的改善、洗衣機的普及，我國洗滌用品工業(yè)通過不同階段不斷的發(fā)展壯大，可粗略劃分為以下幾個基本階段：1958—1978年計劃經(jīng)濟條件下的20年，為創(chuàng)業(yè)及原料制約的起步發(fā)展階段；1979—1988年開始，由計劃經(jīng)濟轉(zhuǎn)向市場經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展階段；1989—2000年大量技術(shù)及設(shè)備引進(jìn)，國有企業(yè)、外資企業(yè)和其他國有企業(yè)之間的相互競爭占領(lǐng)市場，洗滌劑工業(yè)進(jìn)入發(fā)展的快車道，同時也是消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)，改進(jìn)和完善國有技術(shù)裝備的有利階段；2000年以后是我國洗滌劑工業(yè)規(guī)?；I(yè)化、自動化、智能化以及產(chǎn)品質(zhì)量、品種均進(jìn)入穩(wěn)定、理智的發(fā)展時期。目前我國洗滌用品工業(yè)已具有相當(dāng)規(guī)模，技術(shù)裝備水平已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量均有大幅度的增長和提高，花色品種不斷增加，技術(shù)裝備及產(chǎn)品的應(yīng)用范圍不斷擴大。技術(shù)裝備和產(chǎn)能的不斷發(fā)展壯大，滿足了不同階段的需求。

合洗技術(shù)裝備的歷史發(fā)展也一樣遵循“碳中和”“碳達(dá)峰”的過程。1959年之前，我國基本上沒有洗衣粉，即使有配方也非常簡單，以無機助劑為主。生產(chǎn)方法也相當(dāng)簡單，基本上是人工土法攪拌混合，無裝備可言。發(fā)展初期，技術(shù)及產(chǎn)品都很貧乏，自然碳排量也極小，完全可靠大自然自然中和。

1959—1980年洗衣粉的噴粉塔以混凝土塔和磚塔為主。在此階段國內(nèi)大量興建洗衣粉噴粉裝置，洗衣粉基本實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。生產(chǎn)能力較小，一般都在5000～30000 t/a。塔徑多為Φ3～5 m，生產(chǎn)工藝簡單，即料漿配制、高壓噴粉、過篩、包裝。配料包裝全部人工（人工拆包、人工稱量、人工倒料、人工包裝），勞動強度大，勞動環(huán)境差，能耗高。燃料多為人工煤氣、重油。據(jù)記載當(dāng)時每噸洗衣粉的耗能60～70 ㎏重油，折標(biāo)煤約90 ㎏/t。

1981—1990年我國洗衣粉裝置（含濃縮粉裝置）大量引進(jìn)外國先進(jìn)技術(shù)裝備。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國引進(jìn)了自動配料、噴粉裝置約25套，附聚成型洗衣粉裝置約9套。使國內(nèi)部分企業(yè)的技術(shù)裝備水平達(dá)到或接近20世紀(jì)80年代末90年代初的國際水平。引進(jìn)裝置的能力一般在50000 t/a左右，塔徑多為Φ6～7 m。這些裝置的引進(jìn)極大地提高了我國洗衣粉裝置的生產(chǎn)能力，促進(jìn)了我國洗衣粉行業(yè)技術(shù)裝備的發(fā)展，減小了勞動強度，改善了勞動環(huán)境，降低了能耗。每噸洗衣粉的耗能降至35～45 ㎏重油，折標(biāo)煤約60 ㎏/t。能耗降低40%左右。在降低能耗改善環(huán)境的同時，碳相對排量也在相對減少，同時較好地滿足了國民的消費需求。

20世紀(jì)90年代，我國洗衣粉生產(chǎn)裝置不再繼續(xù)引進(jìn)。從此開始消化吸收，自行設(shè)計、制造，而且裝置的規(guī)模和自動化程度不斷提高。根據(jù)規(guī)模要求塔徑多為Φ6～8 m，塔內(nèi)料漿噴槍逐步由單層改為雙層，雙層噴槍比單層噴槍的生產(chǎn)能力可增加約20%，此時塔的噴霧干燥強度可達(dá)0.6 t/m2左右。料漿配制實現(xiàn)了自動稱量連續(xù)供料，改進(jìn)了料漿配制罐攪拌器的結(jié)構(gòu)，料漿配制濃度由55%提高到70%以上，減少了料漿水分蒸發(fā)量40%，有效地降低了能耗，減少了碳排量。對于噴粉塔的干燥熱源，國內(nèi)多數(shù)企業(yè)已改用凈化后的燃煤或生物質(zhì)煙道氣，與燃油或燃?xì)鉄犸L(fēng)爐相比較，不僅降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，也起到綜合利用之目的。產(chǎn)品包裝實現(xiàn)了自動稱量自動封口，裝置生產(chǎn)實現(xiàn)了全計算機控制。產(chǎn)品品種增多，質(zhì)量明顯提高，勞動生產(chǎn)率得到極大的提高。

三氧化硫磺化裝置是合成洗滌劑工業(yè)中不可缺少的化工裝置之一，在合成洗滌劑生產(chǎn)工程中起到承上啟下的關(guān)鍵作用，其工藝技術(shù)的先進(jìn)性、產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到合成洗滌劑的質(zhì)量。三氧化硫磺化裝置的技術(shù)與裝備的發(fā)展歷程與洗衣粉的發(fā)展類似。

20世紀(jì)80年代前，烷基苯的磺化一直采用發(fā)煙硫酸作為磺化劑。煙酸磺化工藝流程簡單，設(shè)備數(shù)量少，但產(chǎn)品質(zhì)量差，勞動環(huán)境差，安全性能低，原料消耗高（發(fā)煙硫酸的有效利用率僅達(dá)35%）。產(chǎn)品磺酸含量只能達(dá)到85%，色澤深，無機鹽含量10%以上。產(chǎn)品只能用于一般洗衣粉或洗衣膏的配制。落后的發(fā)煙硫酸磺化技術(shù)，嚴(yán)重地影響著我國洗滌劑產(chǎn)品質(zhì)量的提高，同時也制約著合成洗滌劑工業(yè)的發(fā)展。

80年代末期，我國在引進(jìn)技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)和研制，成功研制先進(jìn)的磺化技術(shù)和設(shè)備，縮小了與國際水平的差距，并逐步將其系列化、專業(yè)化、規(guī)?；壳耙堰_(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，為我國洗滌劑生產(chǎn)技術(shù)的提高和發(fā)展起到了積極的推動作用。

2000年以來，我國相繼建成多套3.8 t/h、5 t/h及5 t/h以上規(guī)模的大型磺化裝置，在工藝技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備也有了新的理解和創(chuàng)新，比如新型節(jié)能環(huán)保設(shè)備的應(yīng)用、尾氣循環(huán)處理及安全設(shè)計模式，并且關(guān)鍵性非標(biāo)設(shè)備全部國產(chǎn)化設(shè)計制造。新技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用有效地減輕了環(huán)保的壓力，節(jié)約了能耗,降低了碳排量。

三氧化硫比發(fā)煙硫酸作磺化劑相比有諸多優(yōu)點：第一，大大節(jié)約硫資源，三氧化硫磺化為發(fā)煙硫酸磺化用硫量的三分之一；第二，由于磺酸中硫酸含量少，中和時耗堿量降低，在提高磺酸品質(zhì)的同時原料成本大大降低；第三，由于原料為硫磺，運輸較為方便、安全、運輸量也??；第四，由于中和后產(chǎn)品含鹽量低，可作為多種用途，除生產(chǎn)合成洗衣粉外，可配制液體洗滌劑等高檔產(chǎn)品；第五，此工藝適應(yīng)于多種有機原料的磺化/硫酸化，并且為發(fā)展新型洗滌劑如烯基磺酸鹽、甲酯磺酸鹽的工業(yè)化提供了條件；第六，經(jīng)過不斷開發(fā)、改進(jìn)和創(chuàng)新已成功跨領(lǐng)域應(yīng)用于生產(chǎn)油田三采助劑和潤滑油助劑領(lǐng)域。正因為三氧化硫磺化工藝的優(yōu)越性越來越明顯，在洗滌劑工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，其前景越來越廣闊。

三氧化硫磺化技術(shù)的發(fā)展過程也充分體現(xiàn)了碳中和的過程，即節(jié)能減排、降低消耗、提高效率、提高質(zhì)量、減少運輸和庫存。

合成洗滌劑工業(yè)循序漸進(jìn)的發(fā)展，從無到有，從弱到強，仔細(xì)分析其實完全也遵循碳達(dá)峰、碳中和的路線和規(guī)律。人們在大量使用不同類型合成洗滌劑的同時，也增加了碳排量，所以必須在增加產(chǎn)能的同時進(jìn)行技術(shù)和裝備的不斷改進(jìn)和更新?lián)Q代。

3 為實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)合洗技術(shù)裝備的發(fā)展方向

針對我們行業(yè)來講，“碳達(dá)峰”的實際意義是什么？在實現(xiàn)“碳達(dá)峰”過程中，將會增加各種物質(zhì)有效數(shù)量（即：有一定質(zhì)量的數(shù)量），同時也是一個不斷的進(jìn)行碳中和的過程，不能等到碳排量達(dá)到峰值再開始中和，“碳中和”“碳達(dá)峰”實際是一個實現(xiàn)目標(biāo)的過程。在這個過程中要避免和減少不必要或不應(yīng)該出現(xiàn)的碳排量和無效的碳排量。合成洗滌劑濃縮化路線就是行業(yè)減少碳排量的有效途徑之一。

濃縮化洗滌劑作為新一代的洗滌產(chǎn)品，分為粉狀(濃縮洗衣粉)和液體(濃縮洗衣液)兩大品類。液體濃縮洗滌劑包括濃縮洗衣液、濃縮洗潔精、濃縮柔順劑、洗衣凝珠等產(chǎn)品。濃縮洗滌劑使用原材料成分更精，具有節(jié)能節(jié)水、減少塑料包裝材料使用和消耗、降低了運輸及儲存空間、降低運輸成本、降低了二氧化碳和廢棄物、污染物排放量等優(yōu)點，已經(jīng)成為全球市場洗滌劑產(chǎn)品綠色化發(fā)展的重要措施。

目前，濃縮化洗滌劑在歐洲和北美市場已經(jīng)得到了廣泛的普及。歐洲肥皂、洗滌劑和護理產(chǎn)品協(xié)會(簡稱：AISE)1997年開始進(jìn)行濃縮化洗滌劑推廣，從洗衣粉逐步轉(zhuǎn)向洗衣液。AISE近期發(fā)布的報告顯示：最近幾年，歐洲肥皂、洗滌劑和護理產(chǎn)品協(xié)會三次持續(xù)開展?jié)饪s化自愿倡議行動，明顯地推動了液體和粉體濃縮化。在過去的20年間，歐洲的洗滌劑市場發(fā)生了巨大的變化，技術(shù)進(jìn)步推動了濃縮洗滌劑的發(fā)展，使消費者每次洗衣劑的用量明顯減少。2017年與1997年相比，共節(jié)省了大約300萬噸洗滌劑的使用量。液體化產(chǎn)品已快速發(fā)展成為歐洲洗滌用品市場的主導(dǎo)產(chǎn)品，這種需求帶動生產(chǎn)企業(yè)不斷推出濃縮化產(chǎn)品。

我國是洗滌劑生產(chǎn)和消費大國，近20年來從技術(shù)和設(shè)備開發(fā)都有了長足的進(jìn)展，但與歐美發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距，特別是濃縮型產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備還有待于進(jìn)一步開發(fā)和創(chuàng)新。在擴大內(nèi)需和增加研發(fā)投資方面，洗滌劑行業(yè)此前主要在大宗日化基礎(chǔ)原料和產(chǎn)品發(fā)展較快，高端、差異化、技術(shù)含量比較高的原料和產(chǎn)品還需要加強其短板。

據(jù)有關(guān)報道，目前，濃縮化成為全球市場洗滌劑產(chǎn)品綠色化發(fā)展的重要措施。據(jù)介紹，美國液體洗滌劑濃縮化率達(dá)98.8%[1]，歐洲達(dá)近80%[1]，日本達(dá)98.9%[1]，韓國達(dá)66%。中國液體洗滌劑市場占有率僅為40%[1]，其中濃縮洗衣液占比只有4%[1]，國內(nèi)液體洗滌劑使用率明顯偏低。遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家，尚有巨大發(fā)展空間。合洗行業(yè)，目前正在有力推進(jìn)洗滌劑濃縮化進(jìn)程，是落實國家環(huán)保、能源戰(zhàn)略的需要，是洗滌用品行業(yè)節(jié)能減排綠色發(fā)展的重要任務(wù)，加快推動洗滌劑濃縮化是行業(yè)綠色發(fā)展的重要選擇，已成為合洗行業(yè)的共識。

推進(jìn)洗滌劑濃縮化，除加大技術(shù)裝備的研發(fā)力度外，還需要全社會共同努力，需要每個人從自身做起，要加強輿論宣傳引導(dǎo)，在全社會倡導(dǎo)綠色消費，低炭生活理念。聯(lián)合更多企業(yè)，開展?jié)饪s洗滌劑進(jìn)校園、進(jìn)社區(qū)、進(jìn)機關(guān)等公益性活動, 介紹濃縮化、綠色化產(chǎn)品使用方法，引導(dǎo)消費者把使用濃縮化產(chǎn)品作為一種綠色低碳生活方式。

當(dāng)前是洗滌用品行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要機遇期，洗滌用品工業(yè)綠色發(fā)展之路是行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。我們要以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，堅持新發(fā)展理念，緊扣高質(zhì)量發(fā)展要求，堅持以深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，加快轉(zhuǎn)型升級步伐，把加快洗滌產(chǎn)品濃縮化進(jìn)程作為推動洗滌行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措，以提高洗滌產(chǎn)品質(zhì)量和培育、樹立洗滌產(chǎn)品品牌，來實現(xiàn)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級；以向消費者提供質(zhì)量品牌產(chǎn)品，來滿足人民消費升級和高品質(zhì)生活的新需求。

4 結(jié)語

隨著全球低碳時代的到來，國內(nèi)洗滌劑工業(yè)與全球洗滌劑市場也在接軌。隨著消費需求的升級，日化洗滌用品的綠色化、濃縮化、功能化、個性化將成為發(fā)展的主導(dǎo)趨勢。技術(shù)創(chuàng)新是推進(jìn)洗滌用品工業(yè)升級發(fā)展的重要支撐，行業(yè)應(yīng)加大新原料、新工藝、新裝備的研發(fā)力度，以滿足人民美好生活的需要，為實現(xiàn)我國提出的碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)作出洗滌劑行業(yè)應(yīng)有的貢獻(xiàn)。