清潔生產技術.doc

1、清 潔 生 產 技 術一 實行清潔生產的必要性生存與進展的出路國情：落后 生存壓力擺脫貧困進展問題：龐大生存壓力下的進展愛護環(huán)境難于得到足夠重視、有效保證結果：污染相當嚴峻進展態(tài)勢很不樂觀緣由：政策、工作、現實、歷史問題緣由：（ 1 ） 經濟的超常進展給環(huán)境帶來龐大沖擊（ 2 ） 結構性污染問題突出（ 3 ） 工業(yè)總體技術水平低、物耗高、缺失大（ 4 ） 工業(yè)布局不合理，加劇了污染的危害（ 5 ） 歷史欠賬太多，擴大環(huán)境投資的缺口（ 6 ） 經濟進展中存在“政策失效”問題（ 7 ） 資源鋪張驚人（ 8 ） 末端治理為主的環(huán)保策略末端治理暴露出的問題：（ 1 ） 經濟問題：投資、運行、收效、繁重

2、負擔（ 2 ） 資源鋪張問題：鋪張污染（ 3 ） 技術成效問題：不能從根本上解決，轉移（ 4 ） 生產與環(huán)保對立問題：生產與污染掌握分割開危機：國情給經濟進展構成龐大的、潛在的危機三大沖突：經濟增長可能速度 - 消費期望值財力不足 - 環(huán)境治理緊迫性人口過多 - 資源短缺經濟實力：不行能進行大量的環(huán)境投資怎么辦？經濟進展 - 環(huán)境問題世界形勢，不能走發(fā)達國家的路子，多種壓力發(fā)達國家的實踐告知我們急功近利的模式不僅 損害將來的進展基礎，也不能完全擺脫生存的危機我國工業(yè)化起步時，全球環(huán)境危機； 歷史規(guī)定了我國生存與進展的苛刻條件出路：以掌握污染和節(jié)省資源為目標的清潔生產技術成為我們勢在必行、必定的

3、挑選；二、清潔生產的內涵（ cleaner production），多種叫法聯合國進展規(guī)劃署工業(yè)與環(huán)境規(guī)劃行動中心提出表征從原材料產品消費使用全過程的污染防治途徑；使生產進展和環(huán)境問題和諧起來；定義： 指將綜合預防的環(huán)境愛護策略連續(xù)地應用于生產過程和產品中，以期削減對人類和環(huán)境的風險；兩個全過程掌握 ：生產全過程；產品整個生命周期全過程兩個目標 ：（ 1 ） 資源利用（別于一般治理方法）（ 2 ） 削減污染、風險從狹義上講，它是一種詳細技術從廣義上講，它是一種思想方法，一門綜合科學哲學、經濟學、環(huán)境科學、企業(yè)治理學、生產工藝學等（ 1 ） 清潔的生產過程：工藝內容（ 2 ） 清潔的產品（ 3

4、） 清潔的能源（ 4 ） 清潔的后處理清潔生產是一個相對的概念cleaner ， 非 clean與末端治理的又一區(qū)分:清潔生產的內容 ：錯誤 .鏈接無效； ：標準越嚴，環(huán)境有利，企業(yè)壓力大錯誤 .鏈接無效； ：標準越嚴，環(huán)境受益，企業(yè)也有效益清潔生產橫向與縱向的含義（貫穿）： 橫向：原料產品使用處置縱向：討論、開發(fā)、中試、工程設計、開工、運行；（每一步驟中都有一個橫向的內容）清潔生產通過應用特地技術和轉變人們的熟悉來達到它是國內外 20 多年污染防治的勝利體會是最有效、最經濟地排除污染的根本途徑三、 清潔生產審計是推行清潔生產，實行生產全過程掌握的核心是對企業(yè)現在的和方案進行的工業(yè)生產實行預防

5、污染分析的過程通過一套嚴格的審計程序，達到核對有關資料； 確定廢棄物； 判定物料流失的關鍵； .; 判定企業(yè)低效率的瓶頸部位及治理不妥之處；提高熟悉（目的）從而提出一套節(jié)省原料及能源、削減鋪張、削減廢物產生量， 提高企業(yè)效率和產品質量行之有效的方法清潔生產審計的七個步驟（ 1 ） 籌劃和組織：小組（ 2 ） 預評估：重點（ 3 ） 評估：實測（ 4 ） 備選方案的產生和挑選：無、低、中、高費（ 5 ） 可行性分析：技術、環(huán)境、經濟等指標（ 6 ） 方案實施：問題（ 7 ）連續(xù)清潔生產：措施、討論、開發(fā)、培訓；備選方案按投資額分類 ：無費： 0 元低費： 0-3 萬元中費： 3-10萬元高費：

6、10萬元審計有：初期、中期、終期邊審計邊削減邊實施：七個步驟常交叉世行救濟項目 b-4 系項目“推行中國清潔生產”示范階段18 家企業(yè)中期492 個方案無、低費 305 個終期461 個方案無、低費 274 個實施 242 個，大多無、低費，污染物削減20-50%企業(yè)水平中等審計工作涉及企業(yè)的治理、生產、環(huán)保、貯運、安全、設備等部門國外 相關行業(yè)“行業(yè)污染掌握指南或手冊”內含：生產工藝過程；廢物產生源；廢物毒性及危害性；廢物最小化方法； 廢物處理、處置；排放標準等清潔審計是提高企業(yè)治理水平的重要手段企業(yè)領導產品成本和質量 環(huán)保人員廢棄物的量及危害清潔生產綜合了二者的焦點清潔生產審計提出的很多方

7、案，由簡潔的企業(yè)治理來實現，但方案本身是清潔生產思想指導下的產物山東一個電鍍廠（ 1）防止劣質化工材料入槽5%cu 、ni 、cr（ 2）多停留 10 秒5%cu 、ni 、cr 40 項簡潔措施，廢水削減 38.8% ，金屬排放削減 50%鋼管廠；小浪底；楊子石化公司如何評判一個工藝過程尚無統(tǒng)一標準物料利用率 = 產品總重量 / 原料總重量前蘇聯排放達標前題下一級企業(yè)：物料利用率90-98%二級企業(yè)：物料利用率80-90%三級企業(yè)：物料利用率80%, 一般企業(yè)級別與利益掛鉤重要的是：衡量一個企業(yè)已經單純由污染問題走向結合資源利用問題了英國 ici 公司環(huán)境負荷因子（ elf）掌握原材料的消耗

8、elf= （工廠所用原材料總量 - 售出產品量） / 售出產品量elf 集中反映單位重量產品消耗的原料、溶劑和其它化學品重量實際上不僅要看產出，也要看投入不僅要看經濟，也要看環(huán)境（基于現代的技術及科學治理水平的一個評判）不僅要看資源，也要看能源清潔生產審計的很好開展及實施取決于企業(yè)領導的學問、熟悉、治理水平取決于企業(yè)的生產等技術水平宋健指出：推行清潔生產應解決的三個問題（1） ） 對清潔生產的指導思想和基本內容有正確的熟悉（2） ） 明的確行清潔生產的關鍵在于企業(yè)生產、經營、治理的科學化（3） ） 實現清潔生產必需依靠科技進步第一個問題：熟悉問題（必要性）其次個問題：治理問題（無費、少費及連續(xù)

9、性）第三個問題：技術問題（當技術需改革時，上述兩種方法無法解決時）四、 化工清潔生產化工的重要性污染大戶化工技術在清潔生產中的作用（其它行業(yè)）1. 化學工業(yè)污染嚴峻的緣由老企業(yè)，品種多，中小企業(yè)，技術落后，設備陳舊從清潔生產和生產全過程掌握的角度分析，有（1） 礦物原料品位較低粗料多，原料都是粗加工的產品如粗鹽當含硫品位25%42%噸酸產廢渣1174kg/t605.7 kg/t（2） 高污染的原料路線聚氯乙烯：（電石）乙炔乙烯合成氨：用煤炭占 63.49%自然氣、石腦油硫酸： 80% 硫鐵礦硫磺及冶煉煙氣（3） 落后的生產工藝環(huán)氧乙烷：氯醇法（ cl2 問題）直接氧化法硫酸：一轉一吸占 70%

10、 ；二轉二吸僅 30%（4） 非經濟的生產規(guī)模中小型企業(yè) （手工操作，自動化低 ） 達不到經濟規(guī)模磷酸：規(guī)模1.5 萬 20 萬 t/a電耗328104kwh/t合 成氨 ： 小 廠/ 大 廠 廢 水10/1， 能耗 高70-80%（5） 不合理的企業(yè)產品結構小型合成氨廠（ 10萬 t; 燒堿5 萬 t; 乙烯30 萬 t之四：產品結構有機金屬農藥生物類；溶劑更換之五：原料改善精料、替代品之六：三廢治理技術的使用，已有的要投入工程項目中環(huán)保投資占總投資 發(fā)達國家 15-20% ， 我國 5%（4） 建立化工清潔生產方法學，搞化工清潔生產審計示范工程國情、編制手冊、指南等（5） 建立化工清潔生產

11、技術中心信息、資料、培訓、技術指導等（6） 公眾的社會監(jiān)督作用3. 化工生產的全過程掌握命周期中（即上述的橫向和縱向）對新產品或新工藝的討論開發(fā)和設計階段中，污染預防的可能性最大，成效最好（一旦工藝確定，工廠建好，設備選好了，不但困難，而且往往要付出很高的代價）通過工藝化學和過程概念化可明白所產生廢污染防治機會存在于整個化工過程的整個生物的特點，評估它潛在的環(huán)境影響；在討論開發(fā)階段需要挑選的很多因素（原料、溶劑、工藝條件等）都會影響到廢物的產生及特點，這一階段為從源頭削減或回收利用廢物供應了可能性最 大、成效最好的污染防治途徑討論開發(fā)的三個不同階段之污染防治目標過程概念化試驗室討論中間試驗（定

12、性）（半定量）（定量）設計階段（初步設計和工程設計）之預防目標 初步設計：廢物在廠內或廠外的循環(huán)、回收利用工程設計：設備與材料、操作運行事故討論開發(fā)與設計階段污染預防基本方法（ 1 ） 明白過程的特點：全部，但優(yōu)先考慮的問題（ 2 ） 評估對環(huán)境的影響：人、自然特別高遷移性、長久性、積存性和富集性（ 3 ） 確立預防的可能途徑庫存設備過程循環(huán)通過多種技術替代、變化（ 4 ） 方案的比較分析：技術性、經濟可行性比較環(huán)境成本是重要內容環(huán)境成本：直接費用、間接費用、法規(guī)費用（許可費） 、責任費（罰款）（ 5 ） 總結：文件，作為后續(xù)階段防止污染的起點實行化工清潔生產的主要途徑更留意工藝技術部分（ 1

13、 ） 轉變原料路線：廉價、少污染（ 2 ） 原料的綜合利用：礦分選后用于生產其它如前蘇聯磷鐵礦（ 3 ） 轉變舊工藝，開發(fā)新工藝a) 燒堿：汞法隔膜法離子膜法b) 苯胺：苯 （硝化）硝基苯 （ fe 粉） 苯胺（多污） 硝基苯 （催化 +n 2 仍原） 苯胺（少污）苯酚 （nh 3） 苯胺（ 4 ） 工藝過程的閉路循環(huán)hno 3 等離子體合成 （閉路），原先的 nh 3 +o 2（開路）國別美國蘇聯中國歲月1980198520001988現在工業(yè)水循環(huán)率67%87%97%84%60%（ 5 ） 工業(yè)廢料再利用（轉化為二次資源）國外：硫鐵礦燒渣中， fe, au, ag.精選后，回收重金屬國內：

14、硫鐵礦燒渣制水泥磷石膏制硫酸聯產水泥（魯北化工集團馮怡生）年產 6 萬噸磷胺，聯產 80 萬 t 硫酸，12 萬 t水泥，再利用的好例子；（ 6 ） 產品的更新換代電器中的多氯聯苯（ pcb ）絕緣介質但致癌農藥、塑料等4. 化工清潔生產的目標與層次目標（ 1 ） 完全清潔（無廢）現階段有困難，較長遠目標，依靠技術進步（ 2 ） 盡量清潔（少廢）過程是現有技術水平上清潔的污染有但可達標治理不了的可轉化為二次資源其中（ 2 ）是現階段更現實的清潔生產目標，不少企業(yè)可通過加強治理及重視污染防治來達到層次考慮化學品、化學反應、單元操作、配套技術及工程（綠色科技中“綠色化學與化工”是個關鍵問題）注視化

15、學反應過程的新觀點原子經濟的反應（ 化學家追求的目標 ）：a + bc（產物） + d （副產物） cd 或 d=0注視化工過程的新觀點“零排放”過程（ 化工學者的抱負 ）：原料化工過程產品污染物排放為零（光合菌利用 nh 3-n 處理）原子不經濟的反應也可以做到零排放如副產物無害（如水）或可以綜合利用綠色的化工過程不僅要包括原子經濟、零排放等含義也要包括使用清潔能源為動力（否就轉嫁環(huán)境負荷于過程之外）（這其實就是清潔生產的目標）仍要包括產品、原料是環(huán)境友好的更要是經濟有利的綠色化學（原子經濟反應）不肯定是綠色化工過程（由于有附屬過程所以不肯定零排放）但易于實現為綠色化工過程綠色化學與化工的三

16、個層次（1） ） 與環(huán)境友好的化學品滿意：經濟性、功能性和環(huán)境性三維指標的原料、產物、副產物（2） ） 綠色化學與化工的單元過程原子經濟的化學反應過程零排放的化工單元及加工過程（3） ） 綠色的組裝過程通過第一和其次層次的設計和組裝，構成總體上原子經濟和零排放的過程體系或生產過程；在該體系中，用于組裝的構件可以包括階段性原子不經濟和非零排放過程，但總的體系要是綠色的第三層次在我國現階段具有重要的現實意義；它是當前我國綠色化學化工，即進展清潔化工生產的突破口，依靠傳統(tǒng)的化學化工的科技基礎，在較少的基礎和應用討論與開發(fā)投資條件下，不僅可望解決現在很多化工生產過程存在的污染問題，仍可提高資源利用率和

17、增加經濟效益與傳統(tǒng)的工業(yè)過程的組裝不同，綠色組裝過程更要充分依靠于綠色單元過程的討論、開發(fā)和應用，所以綠色單元過程的討論與開發(fā)是綠色化學與化工 的關鍵任務5. 化工清潔生產中的技術進步生產工藝方面（ 1 ） 重新注視衡量化學過程和產品的標準e 因子（副產 / 產品）比較說明精細化工、制藥比石化明顯不清潔原子利用率取代挑選性考慮化學反應過程的總化學計量關系對清潔路線的挑選更有利（ 2 ） 催化科學的關鍵作用e 因子及原料有利的路線依靠于催化劑同一反應路線， cat 可改進其環(huán)境友好程度（削減副產物）固態(tài)酸堿 cat 的進展挑選性催化（擇形）催化原理對工藝的作用（晶格氧削減副產物，工藝改進）光催化

18、的進展（ 3 ） 重新考慮化學化工過程中的溶劑有機水互換有機污染嚴峻a) 無溶劑合成b) 水為溶劑b) 超臨界流體c) 離子流體（溶解度、防止溶劑化、分解等）（ 4 ） 重新重視電合成化學及電化學反應工程清潔能源電子取代氧化仍原劑易掌握氧化仍原深度發(fā)酵工業(yè)產品的集中，易于清潔化（ 5 ） 面對市場的敏捷工藝有關產品分布掌握的問題甲醇 +nh 3單甲胺、二甲胺、三甲胺（ mma） （ dma ）（ tma ） 硅鋁 cat ： tma多；沸石 cat ： dma多末端治理技術方面（ 1 ） 化工熱力學在環(huán)境評判中的應用（ 2 ） 膜分別技術的應用去除、濃縮、回收（ 3 ） 超臨界技術的應用萃取、

19、反應（ 4 ） 核技術的應用示蹤分析、輻射技術、水、氣（ 5 ） 周期操作（遞向正向交叉）技術削減反應器內的傳熱設備（ 6 ） 系統(tǒng)工程及集成化技術掌握及綜合利用（ 7 ）低濃度下的化學反應工程基礎問題的進展（ 8 ） 復雜的物流成分（ 9 ） 高效的反應器技術（寵大的處理池）（ 10 ）新奇的反應器及過程五環(huán)保產業(yè)與化工技術化學工程師擔負著既要治理本身污染又要為其它行業(yè)供應先進治理技術的雙重任務；化學工藝學（ chemical process technology）（適用于化學工程與工藝專業(yè)）目的和要求化學工藝學課程介紹以自然資源為原料生產基本化工原料的過程的基本原理、工藝過程與工藝條件和過

20、程涉及的設備等；詳細包括基本無機化工、 基本有機化工、生物化工等方面內容；目的是使同學在對化學工業(yè)的進展史有初步熟悉的基礎上，明白化工原料生產的資源變遷和進展歷程，把握化學工業(yè)的進展趨勢并清晰化工清潔生產工藝的基本內容；無機化工部分以合成氨生產工藝為例講授從原料氣制取、一氧化碳變換、原料氣凈化和氨合成等工序的生產原理及工藝支配；有機化工部分主要講授烴類蒸氣裂解制烯烴的工藝、石油化工中的催化氧化工藝、催化加氫工藝、催化脫氫與氧化脫氫工藝；生物化工部分就主要介紹部分成熟的生物工藝過程；通過該課程的學習要求同學能把握這些有代表性的化工過程的化學（生物化學） 原理、過程熱力學特點、動力學特點、催化劑應

21、用、工藝設計要求與工程考慮，使同學對基本化學工業(yè)典型過程的共性和特性有深化的明白，并具有綜合應用高校前三年所學學問對工業(yè)化實際化工過程進行分析的才能；基本內容及學時安排該課程總學時為 60 學時，詳細內容及學時安排如下：主體內容（ 60 學時） 第一章緒論（ 5 學時）1.1 課程介紹及參考書1.2 化學工業(yè)的分類1.3 化學工業(yè)的特點1.4 化學工業(yè)的進展史1.5 合成氨工業(yè)進展1.6 基本有機化學工業(yè)其次章合成氨工藝學（ 13 學時）2.1 合成氨的生產方法2.2 烴類蒸汽轉化2.3 重油部分氧化2.4 煤氣化2.5 一氧化碳變換2.6 原料氣凈化2.7 氨的合成第三章烴類熱裂解（ 12 學時）3.1 概述3.2 熱裂解過程的化學反應與機理3.3 裂解反應的化學