党的十六大提出用科学发展观引领国民经济发展。今年以来,党中央和国务院又反复强调,要发展循环经济,建设节约型社会。化学工业是国民经济的支柱产业,在国民经济中占有非常重要的地位,贯彻落实党中央国务院的指示精神,是我们今后一段时期十分重要的任务。
坚持“四个集成”和“两个共享”
所谓循环经济,是以可持续发展为目的,以循环利用资源和保持良好环境为条件,以“减量化、再利用和资源化”即3个R(Reduce,Reuse和Recycle)为原则,遵循生态规律的高效协调的经济形态。
循环经济是节约经济,就是最大限度地提高资源、能源利用率,减少资源消耗量,取得最大的经济产出;循环经济是生态经济,就是在发展生产的同时,保护生态。化学工业生产过程不可避免地要排放“三废”,如何尽量减少三废排放,保护环境,维持当地的生态,是化学工业的一个非常重要的课题;循环经济是先进技术经济,没有先进的技术,根本无法实现循环经济;循环经济也是管理经济,任何先进的技术和装备,没有严格的科学管理,是达不到预计效果的。
概括地讲,循环经济大致可用“四个集成”和“两个共享”来表述,“四个集成”,即物质集成、技术集成、能源集成和水集成;“两个共享”,即信息共享和基础设施共享。
物质集成就是根据产业规划,产业链关系,运用集成技术,对物质流动方向、数量和质量进行优化,以完成生态化工网络的构建。
技术集成就是构造生产区内企业(装置)间相互协同和共生关系,采用先进技术,充分利用资源和减少负面环境影响,实现经济效益、社会效益和生态效益三者的统一,以求化工生产的可持续发展。
能源集成就是能源的多级利用,避免有效能源的浪费。
水集成就是水资源的重复利用和综合利用。如采用网络集成技术串联用水、回水和循环水系统,发展外排废水回用和“零排放”技术,采用蒸汽冷凝水回收再利用技术,推广高效循环水处理技术和空冷技术,洗涤节水技术等。
信息共享就是化工区统一建立宽带网、中心网站、电子商务平台和物流信息处理平台。一是进行各种文字、音频、视频和多媒体信息的传送;二是企业间可以整合物流、信息流、资金流,集中供应。
基础设施共享就是充分利用现有的基础设施,为多个生产装置配套。
化学工业是高耗能产业,据有关资料介绍,化学工业的耗能大约占全国能源消耗的10%左右,化学工业每年电耗约占全国用电的17%左右。我国单位能耗创造的产值仅有德国、美国和日本的1/5到1/6。
化学工业是原材料产业,是以资源为基本原材料的。2004年我国消耗的石油3.19亿吨,其中化学工业消耗的石油约5000万吨,化学工业每年消耗的煤炭1亿多吨、天然气100多亿立方米、原盐3800多万吨,化学矿近6000万吨,天然橡胶近170万吨。
化学工业是污染较重的行业,2003年化工行业排放工业废水约35亿吨,工业废气约12000亿立方米,产生固体废弃物约6800万吨。废水排放量约占全国工业废水排放总量的18%,居第一位;废气排放量约占全国工业废气排放总量的6.5%,居第四位;固体废物排放量约占全国工业固体废物排放量的5.9%,居第五位。排放二氧化硫约75万吨 ,烟尘约48万吨,COD约50万吨,分别约占全国工业排放量的5.4%、6.5%和8%,居第三位。化学工业是高耗水行业,电力、冶金和化学工业是三大工业用水大户。
化学工业也是运输量大的行业,化学工业大宗产品多,运输量大,每年的运输量达几十亿吨,减少运输消耗和能耗,搞好物流配送,节约能源,潜力巨大。
搞好化工循环经济大有可为
搞好化学工业的循环经济,重点应做好以下几个方面工作:
1.节约能源 节约能源是循环经济的重中之重。化学工业耗能较多的产品主要有5个产品,即氮肥、烧碱、纯碱、电石和黄磷,其耗能占化学工业的65%,这些产品的能耗水平与国外相比差距很大,能源利用效率比发达国家至少低10%~20%。
氮肥:氮肥是化学工业耗能最大的行业,2004年氮肥消耗煤炭约6300万吨,消耗油品约200万吨,消耗天然气100多亿立方米(占全国的产量的27%),消耗电力460亿千瓦时(占化学工业的16%)。氮肥的节能主要应采用以下几项措施:
大力推广原料煤本地化。我国大约70%左右的合成氨是以煤为原料生产的,其中一半以上以山西晋城无烟块煤为原料,有的企业离原料地较近,大部分企业离原料地较远,该工艺在历史上,做出了巨大贡献,但由于运输距离远、原料粉煤利用率低等原因,入炉煤单价高,生产成本居高不下,影响了企业的竞争力。改变生产工艺,采用当地煤作原料,可以大大降低生产成本,因此,原料煤本地化是今后很长一段时期应坚持的产业政策。采用新型煤气化技术(如粉煤气化、水煤浆气化技术等)可以实现原料煤本地化,水煤浆气化技术我国已投入了大量的资金及人力进行研究开发,取得了丰富的国产化经验,应结合企业的原料路线改造推广。
同时应采用新型净化技术,如低温变换、低温甲醇洗、MDEA、NHD等净化技术;采用新型氨合成技术,如新型氨合成塔及大型低压合成的成套技术和装备;采用尿素改性技术,包括大颗粒尿素生产技术、长效尿素技术、尿基复合肥生产技术等,提高尿素利用率。
要大力提倡因土施肥、因作物施肥、平衡施肥。目前我国氮肥的利用率只有1/3,与世界发达国家相比,大约低5~10个百分点,不仅造成资源的极大浪费,提高了农业成本,而且造成环境污染,不利于农业的可持续发展。因此,要大力提倡测土配方、科学施肥,搞好农化服务,从源头上降低农业生产对化肥资源的需求。
烧碱:烧碱行业节能主要是提高先进节能的离子膜法烧碱比例,一般离子膜法烧碱比隔膜法烧碱每吨节电200千瓦时,节约蒸汽2吨多,据典型厂初步统计,二者综合能耗每吨碱相差0.4吨标准煤。目前离子膜法生产能力已达44%左右,年底可能达到50%,今后还应逐步提高离子膜烧碱的比例。
金属阳极隔膜法的节能应推广先进生产技术,主要有:采用扩张阳极、改性隔膜技术,推广节能型隔膜电解槽;采用大型可控硅整流机组,提高整流效率;推广三效顺流部分强制循环蒸发工艺,改造蒸发装置,降低汽耗;采用大型氯气透平机组,取代输送氯气的纳氏泵等;另外生产运行中应提高盐水质量,把盐水中的钙、镁杂质从10ppm降低到5ppm、不溶物降低到3ppm以下,降低电耗。同时烧碱生产过程应采用微机控制、优化生产过程。
电石:我国是电石生产大国,2004年电石产量653.96万吨,居世界第一位。电石行业节能的主要方向是,电石炉的密闭化。一是可以减少热损失;二是可以为尾气综合利用创造条件;三是可以改善劳动条件和工业安全卫生;四是密闭炉可以采用节能的空心电极系统,回收利用粉料和炉气热能。
在生产实践中各种炉型都有很多实用的节能技术,如炉气直接燃烧法锅炉、烟气废热锅炉等,采用密闭炉炉气直接燃烧法,每吨电石可副产1.3~1.5吨蒸汽;半密闭炉烟气废热锅炉每吨电石可副产0.8~1.0吨蒸汽。
我国可以适当引进技术,提高我国电石的生产水平,如已引进多套空心电极生产技术,包括德国、日本和挪威的技术。空心电极中可加入总配比8%~15%的粉炭和粉灰,达到全系统节能和节约原材料的目的。
大中型电石炉采用微机控制,机械化自动上料和配料密闭系统,与微机联锁,既提高工效、减少粉尘飞扬,又能保证配比准确。
另外应推广节能型变压器和其他节约电能的系统设计。
纯碱:鼓励大型企业热、电结合,蒸汽多级利用。提倡大型碱厂采用100千克/平方厘米高等级压力的锅炉,提高蒸汽利用等级。
推广节能工艺技术,如真空滤碱机洗水添加剂技术,可使重碱含游离水下降4%左右,节约煅烧用中压蒸汽200千克/吨;氨碱法装置真空蒸馏技术,回收低压蒸汽200千克/吨;氨碱法装置干法加灰技术,可以回收石灰工序的水合热,蒸馏汽耗可降低250千克/吨;合成氨变换气直接制碱(联碱)技术,可节电40千瓦时/吨;联碱外冷器液氨致冷及满液位技术,可节电30千瓦时/吨;氨碱蒸馏废液闪发回收蒸汽技术,可回收低压蒸汽200千克/吨;联碱厂含氨水回收利用技术、逆料取出技术和重碱二次过滤技术等。
推广节能设备,如自然循环外冷碳化塔(联碱),取消专用的清洗气压缩机和碳化氨Ⅱ泵,可以节电13千瓦时/吨;新型自身返碱蒸汽煅烧炉,与外返碱炉相比,可节电10千瓦时/吨;内冷式吸收塔,可节电3千瓦时/吨、节水10立方米/吨等。
淘汰高耗能设备,如外热式纯碱煅烧炉、铸铁排管冷却器、CO2单缸压缩机等。氨碱法工厂逐步停用外冷式吸收塔;氨碱法装置的淡液(含NH3、CO2等)单设淡液蒸馏塔,取消与母液混合蒸馏;联碱法工厂的氨母液Ⅱ沉淀取消直排,单设母液回收装置。
黄磷:黄磷也是耗能大户,一是生产黄磷需要消耗大量的电力;二是要消耗焦炭。降低能耗的措施是,发展产能在7000吨/年以上的大电炉;淘汰产能2000吨/年以下的小电炉;采用精料政策,提高磷矿入炉品位,降低电耗;采用微机控制,提高自动化水平,优化生产操作条件,节能降耗;搞好黄磷尾气的综合利用等。
2.节约资源 由于我国国民经济的高速发展,资源短缺已是一个不争的事实,可以预计随着经济的进一步发展,资源紧张的矛盾会越来越突出。化学工业是资源消耗的大户,是制约我国化学工业发展的重要因素。我国化学工业的技术水平不高,节约资源的潜力很大,大部分化工产品的工艺装置单位产品原材料消耗,仅相当于国外的20世纪80或90年代的水平,有的仅是五六十年代的水平,通常地讲,国内的工艺装置原材料消耗至少要比国外先进水平高10%~20%,有的要高50%以上。降低原材料消耗,一是可以减少原材料的消耗;二是减少废物排放量;三是降低生产成本,提高经济效益。
3.节约用水 《中国节水技术政策大纲》指出,我国是缺水国家,全国正常年份缺水量约400亿立方,水危机严重制约我国经济社会的发展。我国万元GDP用水量是世界平均水平的4倍左右,工业万元增加值取水量是发达国家的5~10倍。
化工用水主要包括冷却用水、热力和工艺用水、洗涤用水三部分。
发展循环冷却用水系统、串联用水系统和回用水系统,淘汰一次用水系统,推进企业用水网络集成技术的开发与应用,优化企业用水网络系统。鼓励在新建、扩建和老企业改造中采用水网络集成技术。
发展和推广蒸汽冷凝水回收再利用技术,优化企业蒸汽冷凝水回收网络,发展闭式回收系统。推广蒸汽冷凝水的回收设备和装置,推广漏汽率小、背压度大的节水型疏水器。优化蒸汽冷凝水除铁、除油技术。鼓励和支持企业外排废(污)水处理后回用,大力推广外排废(污)水处理后回用于循环冷却水系统的技术。在缺水以及生态环境要求高的地区,鼓励企业应用“零排放”技术。推广中压产汽设备的给水使用除盐水、低压产汽设备的给水使用软化水。优化锅炉给水、工艺用水的制备工艺。鼓励采用逆流再生、双层床、清洗水回收等技术降低自用水量。
化工生产的热力和工艺系统用水等级和类别较多,可分为锅炉给水、蒸汽、热水、纯水、软化水、脱盐水、去离子水等,应分系统管理,不能串用,不能将高级别用途的水用做低级别用途的水。
化工生产过程中洗涤用水可分为产品洗涤、装备清洗、环境洗涤用水三类。产品洗涤应推广逆流漂洗、喷淋洗涤、汽水冲洗、气雾喷洗、高压水洗、振荡水洗、高效转盘等节水技术和设备;装备清洗,推广可再循环再利用的清洗剂或多步合一的清洗剂及清洗技术,推广喷淋清洗、水汽脉冲清洗、不停车在线清洗等技术;环境洗涤,推广可以减少用水的各类水洗助剂和相关化学品洗涤技术。
发展海水直接利用技术。在沿海地区工业企业大力推广海水直流冷却和海水循环冷却技术。积极发展海水和苦咸水淡化处理技术。实施以海水淡化为主,兼顾卤水制盐以及提取其他有用成分相结合的产业链技术,提高海水淡化综合效益。通过扩大装置规模、实施能量回收等技术降低海水淡化成本。发展淡化设备的成套化、系列化、标准化制造技术。
推广节水工艺,如合成氨生产节水工艺,采用低能耗的脱碳工艺替代水洗脱除二氧化碳,加大发展以天然气为原料制氨的比重;纯碱氨碱法工厂推广真空蒸馏、干法加灰技术。
企业要对全厂水系统进行一次规范整理,做好水的回收利用,对换热设备进行定期检查和反冲清洗,保持换热效率,对冷却设备加强维护保养,保证水温达标,降低一次水的用量,各工艺装置的外排水量进行定期检测,减少外排量,工厂要设立二次水系统,冲洗地面和绿化用水等都尽量采用二次水。
4.综合利用 搞好化工生产“三废”的利用,是发展循环经济的重要内容。目前很多行业已经在这方面走出了路子,有很多的成功范例。
四川宜宾天原公司利用电石渣生产水泥40万吨/年,投资14亿元,每年吃掉20万吨PVC副产的电石渣30万吨,水泥的标号可达到500号,每年可创经济效益4370多万元。
山东鲁北集团公司多年来一直在走循环经济发展道路,利用生产磷肥副产的磷石膏生产硫酸,并联产水泥,装置规模大型化,现单套装置已达到30万吨/年磷铵、40万吨/年硫酸和60万吨/年水泥。目前还与俄罗斯等国家签订技术转让和设备出口协议。
清华大学和北京化工大学推出废旧塑料与废旧木材利用技术,即将废旧塑料与废旧木材(包括锯末、木材枝杈、稻壳、农作物秸杆、花生壳)等以一定比例混合,添加特制助剂,经高温高压处理后制成结构型材,可以做托盘或包装箱,具有机械性能好、价格便宜、加工方便、抗虫、耐腐蚀、可回收等特点。
云南沾益化肥厂已成功地利用焦炉尾气生产8万吨/年甲醇,生产稳定,值得在全国推广。
云南晋宁黄磷有限公司采用10%~20%的中低品位的高硅磷矿代替硅石生产黄磷,既减少高品位磷矿石的使用量,又可不用硅石,节约了资源,每吨黄磷可降低生产成本近300元。
另外,一个产业的废物可能是另一个产业的原料,搞好产业链之间的结合,能够达到相互利用的效果。如四川龙蟒集团,把生产钛白粉工艺的废酸,先经浓缩,然后与浓酸兑和用作磷肥生产的原料,一举双得。
5.清洁生产 要减少化学工业生产的“三废”排放,实行化学工业的清洁生产也是非常重要的。一是淘汰排污量大、工艺落后、污染严重的产品;二是积极推广成熟可靠、经济合理的清洁生产和综合利用、“三废”治理工艺,把污染消除在生产过程之中;三是关停并转一批污染严重的落后企业;四是加强管理,积极实施ISO14000环境管理体系,消除跑冒滴漏和人为环境因素。
6.搞好三废 治理化学工业是环境保护的重点行业,三废治理任务艰巨,三废治理搞不好就根本谈不上循环经济。几个重点需要治理的行业是:
磷肥工业。2004年全国生产磷肥1100万吨P2O5。每生产1吨磷酸(折100%P2O5)副产磷石膏5吨左右(按磷铵计2.5~3吨/吨产品 )。磷石膏渣含水25%,其主要成份为CaSO4·2H2O,渣内含有残余磷1%左右,含氟0.4%~0.5%,pH值为3左右。目前,我国磷石膏渣年排放量1000多万吨,特别是云南、贵州、四川磷肥企业废渣堆积如山,已达数亿吨。磷石膏渣的大量堆存,不仅占用了大量土地,而且磷石膏渣中含有的微量磷、氟等有害元素污染水源。
氯碱工业。2004年我国氯碱行业主要产品PVC产量503.2万吨,其中电石法占60%,产量约300万吨。电石法生产1吨PVC树脂产生10~12吨含固量8%~15%的电石渣浆。渣浆经沉淀后,产生300多万吨电石渣,排放近3000万吨上清液。电石渣浆中上清液含有硫等污染物质,超出国家排放标准。上清液排入河流,对水环境造成污染,电石渣的大量堆存,占用土地,污染环境。
纯碱工业。我国2004年纯碱产量为1250万吨,其中90%以上采用氨碱法和联碱法生产。氨碱法生产主要污染物是蒸氨废液,吨产品排放量约为10立方米,其中固体渣约300~350千克,每年氨碱法纯碱产生蒸氨废液7000多万立方米、废渣700多万吨,目前国内外尚无可供大规模利用的途经,废渣堆存,占用土地,废液排海(河),当地居民和政府时有反映。
铬盐工业。2004年红矾钠产量20多万吨。我国绝大多数铬盐企业采用有钙焙烧工艺,资源消耗高,铬渣排放量大,吨产品产生铬渣2.5~3吨,铬渣中总铬含量3%~6%,Cr6+500-600ppm。据估算,全国铬盐行业累计堆存的铬渣约200多万吨,每年新增50~60万吨。目前,铬盐生产已造成很大环境污染,主要原因是,①生产规模小,生产厂点多,污染源多。现在全国大约有30多个生产企业,既无规模经济效益,又不利于集中治理,而美、英等发达国家每个国家仅有一两个生产厂,生产规模大,便于集中治理;②工艺技术落后,装备简陋,生产装置密闭化程度低,工艺过程基本上是手工间歇操作,原材料和能源单耗高,“三废”排放量大;③个别铬盐厂位于水源和人口稠密区,布局不够合理。长期以来堆存的铬渣和排放的含铬有毒有害废水已对周边的环境和江河水体造成污染,对当地居民生活构成威胁,群众意见很大;④现有堆存的铬渣危害重,现堆存的铬渣,除极少量的进行综合利用外,绝大多数基本上是未经解毒,以无防渗的渣场堆放,对环境造成严重污染。
另外还有染料、农药、精细化工生产等行业,每年排放大量的有毒有害废水,对环境造成污染。
以上这些废渣在没有大规模利用之前,应做好渣场的防渗工作,防止污染地下水;废水应进行全面治理,做到达标排放。
多方配合 健康发展
发展化学工业循环经济,笔者还提出以下有关建议:
提高对化学工业生产循环经济的意识。中央号召发展循环经济,主要针对目前我国经济发展出现的重速度、重效益,轻消耗、轻污染的问题而提出的。实事求是地讲,在中央一再提倡循环经济的情况下,我国的化工生产依然存在很多问题,归纳起来,主要是三热、三冷,即新闻媒体热,生产企业冷;大型国有企业热,小型民营企业冷;各地部分领导干部热,基层群众冷。出现这种现象主要原因,一是发展循环经济的措施不到位,其中包括国家的政策、企业的制度,节约资源效益不大或根本没有效益,与企业的利益和基层群众的利益挂钩不紧密,企业感到循环经济“油水不大”,群众对发展循环经济动力不足;二是发展循环经济,有时甚至要付出代价,如回收废品、治理三废等要增加投入,要增加成本,没有利益;三是缺少先进的循环经济技术,如缺少低耗能及低物耗的先进工艺技术、废物利用及三废治理技术和产业链之间的连接技术等;四是一些干部的思想认识不到位,只注意做表面文章,如有的企业污水处理装置建成后放在那里,平时不运行,上面检查时做做样子;五是一些小厂由于生产规模小、产品少,确实没有大厂那样具有产品相互联系、相互利用的条件;六是一些企业发展的任务较重,没有更多的精力用于这些事情上。解决这些问题主要还是要靠提高思想认识,只要措施到位,循环经济必然能够得到落实。
循环经济是一篇大文章,涉及到化工生产的全过程和所有的配套设施,是全方位的概念,要全厂动员,全民动员,提高全体员工的节约意识。循环经济不是高不可攀的东西,循环经济就在身边,要教育员工从身边做起,从每个人做起,从一点一滴做起。要分析工艺过程的每一个环节,深入抠算每一个细节,斤斤计较,哪怕是一个节能的灯具、一个节水的阀门。要节省一度电、一吨水,减少跑冒滴漏,积少成多,全厂积累下来是一个不小的数据,使企业形成“节约应该,浪费可耻”的氛围。
加快循环经济的技术开发。积极引进和消化、吸收国外先进的循环经济技术,组织开发共伴生矿产资源和尾矿的综合利用技术、能源节约和替代技术、能量梯级利用技术、废物综合利用技术、循环经济发展中延长产业链和相关产业连接技术等,提高循环经济技术支撑能力和创新能力。
电石炉气利用是重要课题,既可回收能源,又可减少对大气污染。国外利用途径是除尘后清净炉气做烧石灰窑燃料,国内尚未得到充分利用。国内、外均有两种提取清净炉气的方法,即湿法和干法。湿法投资少,但有污水二次污染;干法投资高,但不存在二次污染问题。
黄磷炉尾气很多企业用做锅炉燃料,如果能除去磷、硫和尘等杂质,用做化工生产,将会取得非常好的效果。国内一些研究部门已取得初步成果,关键是实现产业化和大型化,用于工业化生产。
开发和推广铬盐生产的无钙焙烧技术,从工艺上减少铬渣的排放量。
离子膜法烧碱,虽然北京化工机械厂实现了单套10万吨/年电解槽设备的国产化,但离子交换膜还是依赖进口。国家863计划重大科技攻关项目年产500吨全氟离子膜交换树脂和离子膜项目在山东东岳集团公司建设,期望在不远的将来取得成功。
政府要制定鼓励发展循环经济的产业政策和标准。搞好循环经济,建立节约型社会,首先要有一个节约型的政府。政府要制定有利于发展循环经济的政策,如制定高耗能、高耗水行业市场准入标准和合格的评定制度,制定重点行业清洁生产评价指标体系和涉及循环经济的有关污染控制标准,完善主要设备重点行业取水定额标准和主要耗能设计规范。对废旧回收资源要给予政策上的鼓励。研究制定高耗能、资源紧缺的产品出口政策,要利用价格杠杆,加强对循环经济的引导,提高废物排放费用。对发展循环经济的重大项目和技术开发、产业化示范项目,政府要给予直接投资或资金补助、贷款贴息。对引进的高能耗、高污染项目,政府要叫停。
化学工业园区化、基地化是搞好循环经济的有效模式。我国化学工业与国外相比,最大的差距是,生产规模小,厂点分散,这不利于发展循环经济。改革开放以来,我国学习国外的做法,新上了一批化学工业园区和基地。化工园区的建设,有利于产业之间的衔接,有利于综合利用,有利于三废治理,有利于减少原料和产品的运输,有利于基础设施的共享,非常适合于循环经济的实现,因此,国家和有关部门应大力推进化工园区的建设。
搞好循环经济的试点,以点带面,推广全国。化学工业行业多,品种多,各个产品、各种生产工艺都有自己的特色,相互都有一定的区别。要搞好循环经济,每个行业要搞好一、二个循环经济的试点,树立一批先进典型,提供示范。实际生产中,很多企业往往采取观望的态度,不愿意冒风险。如果大家能看到实实在在的示范效果,各个类似的生产企业,积极性自然就高了,循环经济的工作自然就向前推进了。
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