第7章清洁生产实例--选学

清洁生产课程第7章清洁生产实例主讲人：肖作义教授一、山西太原太化集团公司化工厂清洁生产（一）企业简介化工厂建于1958年，目前生产的主要产品有氯碱、苯酚、氯化苯、聚氯乙烯、环己酮、己二酸等，其中氯化苯是该厂的主要产品，对整个氯碱生产，平衡氯气，提高效益起着重要作用，直接关系到全厂整体生产能力的发挥。由于种种原因，主要工艺基本上是五、六十年代的水平，工艺较落后，设备也告陈旧、技术呈现老化，致使单位产品物耗、能耗居高不下，物耗、能耗未能物尽其用，以废物的形式排入环境，水体中的有机物（COD）、空气中的苯类有害物质均超过国家或地方的排放标准，导致社会公众与企业矛盾十分突出，环境纠纷也有发生，环境问题已制约了企业生产发展。为了改变企业被动状态，有两种模式可选择：一是采用先进技术对现有工艺进行全面更新换代，但根据目前企业经营状况，一时难以筹措巨额投资，二是对企业现有传统工艺进行剖析，找出物耗、能耗高，污染严重的工序，结合技术改造，分期分批解决。后一种选择是符合企业实际，最现实有效的途径。为此，该企业在1993年派员参加了国家组织的清洁生产培训，并在省、市有关部门的支持下，前后对己二酸、氯化苯两个产品作为示范开展了清洁生产审计。通过“审计”使领导发现了生产工艺中存在着许多降耗、节能、减少污染，降低生产成本的机会，增强了开展清洁生产信心，同时培养了“审计”师资队伍和积累了经验，为企业持续清洁生产打下了良好的基础。（二）实施清洁生产效果1、己二酸产品“审计”及效果（1）工艺流程己二酸生产工艺分为两个工段，即己二酸工段和尾气工段12个工序。己二酸工段包括氧化、结晶、压缩、压滤、离心和干燥六个工序；尾气工段包括供水、供料、配酸、风机、吸收和浓缩六个工序。其生产工艺见流程图（图1）（2）审计结果通过“审计”提出了12项替代方案，其中无费方案8项，低费方案2项，中费和高费方案各1项。类型序号方案名称及问题改进措施无费方案F1氧化釜盖不严、漏料更换氧化系统釜盖密封F2氧化釜反应温度、时间难控制在加料塔上加孔板F3压滤工序常跑料严格操作，加强员工培训F4离心设备局部跑料定期维修，严格控制加料速度F5干燥尾气工序易跑料严格控制风量、加料量F6产品包装易跑料及时更换布袋F7氧化釜加料不合理调整加料量和时间F8压滤监控分析仪有故障加强仪器维修和人员培训低费方案F9氧化终点控制不合理，影响转化率调整氧化反应温度和湿度F10浓缩尾气冷却器损坏，影响回收检修和更换冷却器提高回收回流液效率中费F11尾气系统改造，吸收塔老化改塑料塔为不锈钢塔高费F12生产系统改造改间断为连续生产工艺，扩大生产能力（3）实施替代方案的效果•实施无费方案的经济效益原料己二醇转化率由92%提高到93%。产品己二酸总收率由83%提高到84.5%。每吨己二酸消耗的环己醇定额下降了11.98公斤，相当年多生产己二酸产品21吨，以每吨己二酸产品售价6700元，年创经济效益14.07万元。•实施低价、中费方案生产工艺简述及经济分析A、替代方案工艺简述•氧化终点控制（F9）硝酸氧化环己醇的转化率偏低，工艺控制指标不完善，在现有工艺条件下，通过改变工艺反应控制指标，如：温度、压力、时间等来探讨提高环己醇转化率最佳参数，控制低级酸产生。•浓缩回流液回收(F10)因浓缩尾气部分冷却器损坏，浓缩蒸发气体难以冷却，影响回流液的回收。通过检修和更新恢复使用冷却器的效能。•尾气系统改造（F11）原氮氧化物（NOx）尾气吸收塔为塑料材质，易老化和泄漏，吸收率低，采取了改塑料材质的塔为不锈钢材质。增加高效填料和冷却器，提高吸收效率。B、实施替代方案的经济性（万元）方案类型序号投资收益运行成本净收益投资回收期（年）低费F92.652.920.0252.90.05低费F1020.849.914.875.044.13中费F115547.7725.0422.732.42合计78.44110.629.9380.671.37C、实施替代方案的环境效益替代方案非产品回收环境效益氧化终点控制（F9）年回收己二酸3.25吨年减少COD排放4吨浓缩回流液回收（F10）年回收回流液1300m3，硝酸56吨年减少COD排放81吨硝酸尾气回收（F11）年回收硝酸340吨年减少NOx排放240吨2、氯化苯产品“审计”及效果（1）工艺流程氯化苯生产工艺采用苯直接通氯气，在氯化铁催化下生成氯化苯的连续生产工艺。该装置分为：收送料、苯干燥、氯化、水洗中和、粗馏、精馏、包装、尾气吸收、多氯化物工序。其生产工艺见流程图2（2）审计结果通过“审计”提出了12项替代方案。其中无费方案4项，低费、中费和高费分别为2项、3项和3项方案方案名称及问题改进措施类型序号无费方案F1氯化尾气冷却器，冷却效果差改并联喷淋为串联喷淋F2尾气捕集器，废水直排由直排为回收利用F3苯干燥废水直排由直排为回收利用F4粗馏冷却器尾气放空由放空为回收利用低费方案F5氯化冷却器改造改卧式冷却器为立式冷却器F6碱洗下水改造增1台氯化分离罐，改一级分离为二级分离中费方案F7水洗下水改造回收水洗下水用于氯化尾气吸收，加水制盐酸F8多氯化物改增加多氯化物分离塔的塔高和塔板数F9工艺改造更新粗馏、精馏加热器高费方案F10尾气搬迁（含工艺改进）调整工序局部改尾气两级为三级吸收F11冷却水循环利用新增一座小时400吨水冷却塔F12生产改造扩大生产能力（3）实施替代方案的效果A、经济效益•实施无费方案的效果实施无费方案（F1-F4），吨氯化苯产品消耗苯定额降低28.3公斤，以年产15000吨氯化苯计，年节约苯424.5吨，按吨苯2000元计，年节约苯价值为84.90万元•实施低费方案的效果1.氯化冷却器改造原氯化冷却器采用的卧式冷却器其冷却效果差，难以满足生产工艺要求，后利用原冷却器改卧式为立式，改善了冷却效果，减少了氯化尾气中苯排放，提高了苯的转化率。测试结果表明，使单位产品氯化苯的苯和氯化苯分别减少了8.36公斤和0.39公斤。按1998年氯化苯产量15000吨计算，年节约苯125.4吨，节约氯化苯5.85吨。按吨苯价值2000元，吨氯化苯2700元计，年节约价值分别为25.08万元和1.58万元，合计为26.66万元。2.碱洗下水工序改造氯化液经水洗除去部分氯化氢，剩余氯化氢需用碱中和，并经分离回收苯后的废液排入下水。由于原有装置为一级分离，加上设备、工艺落后，操作等原因，使氯化液和碱洗分离不完全，致使下水含苯达68g/L，氯化苯达26g/L。为了降低苯的消耗，减轻对环境的污染，投资了6.3万元，改一级分离为两级分离，提高了分离效果，吨氯化苯产品苯消耗降低了20公斤，以年生产氯化苯15000吨计，约节约苯3000吨，按吨苯2000元计，节约价值60万元，扣除年运行成本1.75万元，净收益58.25万元。•实施中费方案的效果1.水洗下水改造下水每升含苯由68克降到0.78克，下降了90%以上。水洗下水工序改造水洗中和工序加入一定量的水，将氯化液中的氯化氢洗去后排入下水，它是氯化苯生产中一股主要酸性废水。为了利用酸性水制取盐酸，投资了14.7万元，对水洗下水工序进行了改造，采用了闭路循环工艺，将水洗下水（含8~10%HCl）打入氯化气吸收工序，用于副产盐酸的吸收液，年制取27%的副产盐酸2500吨左右，按吨盐酸200元，计其年经济效益为50万元左右，扣除年运行成本约10万元，净收益40万元左右。2.多氯化物改造及真空泵下水回收由于原有蒸馏是真空蒸馏，靠水环真空泵提供真空，蒸馏塔塔板较低，使塔的生产工艺无法按要求操作，影响了分离效果。为了提高分离效果，投资了30.7万元，增加了塔的高度和塔板数。实施该方案后，1998年与1994年相比，每天苯的排放量由19.5公斤降到0.6公斤，年节约7.2吨，氯化苯由每天30公斤降到4.2公斤，年节约氯化苯9.29吨，以吨苯和氯化苯价值2000元和2700元计，年节约价值分别为1.44万元和2.51万元，合计约4万元。•实施中费方案的效果1.尾气搬迁（含工艺改进）尾气系统指氯化反应的气相经冷却，喷淋吸收后的部分，直到产生合格的副产盐酸。由于气相主要成分是氯化氢，属强腐蚀性介质，原该工序与氯化苯生产系统在同一厂房内，它不仅对员工操作岗位带来影响，而且对设备产生严重腐蚀。为了使尾气与氯化苯分开，1997年投资了87.96万元，对尾气工序进行了搬迁，异地改造，将尾气系统搬到合成盐酸厂房，同时改进了工艺，改两级吸收为三级吸收。以年运行330天计，年减少苯排放为382.54吨，年减少氯化苯排放量28.16吨，按吨苯和氯化苯价值分别为2000元和2700元计，年节约价值76.51万元和7.6万元，合计84.11万元。2.冷却水循环利用为了节约用水，降低生产成本，投资了87.7万元。新建了一座小时400立方米冷却水系统，循环水用于各种换热器及其它工艺上，以减少新鲜水用量，使新鲜水用量由1994年的吨产品73.3吨下降到1998年的5.5吨，吨产品节约新鲜水67.8吨，按年生产氯化苯产品15000吨计，年节约新鲜水101.7吨，按吨新鲜水1.6元计，年节约水价值为162.72万元，扣除年运行成本32.3万元，年净效益为130.42元。3.工艺改造为了扩大生产能力，降低生产成本需对生产工艺关键设备即更新粗馏，精馏加热器。为此，1997年投资22.13万元，进行了工艺改造。实施该替代方案后，不仅提高了生产能力，而且吨氯化苯生产成本由3380元降到3330元，吨产品节约蒸汽200公斤，其污染物排放维持在原水平上，按吨氯化苯2700元和吨蒸汽按47元计，年节约生产成本为75万元，年节约蒸汽价值14万元，合计经济价值89万元。B、环境效益废物类型有害物质名称减少排放量（吨）废水减少排放量其中：349000氯化氢900苯47.94氯化苯43.41尾气减少排放其中：氯化氢6.85氯气3.22苯347.76氯化苯25.6二、珠江啤酒集团公司清洁生产（一）背景1．基本概况广州珠江啤酒集团公司于1985年建成投产，是我国首家全面引进国外先进工艺和设备建成的现代化大型国有企业。企业占地面积25万平方米，总资产达45亿元，是全国520家重点企业及省、市大型企业集团之一，多次被评为国家、省、市环保先进单位。2000年生产啤酒64万吨，现价产值16.8亿元，利税总额5.4亿元，利润2.2亿元。2001年啤酒产销达70多万吨，利税总额超过6亿元，利润2.5亿元。2.针对解决问题啤酒生产是耗水大户。1998年以前，珠江啤酒集团公司每生产一吨啤酒耗水需15吨左右，最高时达到20吨，与国内外同行水平相比差别距很大，不但造成水资源严重浪费，而且增加了污水处理负担。为将污染降到最小程度，节约水资源，做到增产不增污，甚至从根本上减少污染，节约能耗，公司以节约用水、开展水的循环利用、一水多用等为重点，开展了“清洁生产”工作。（二）清洁生产实施1、实施过程珠江啤酒集团公司于1998年在广州市计委、环保局等上级有关部门的大力支持下，成立了由市经委、市计委、市环保局等单位领导组成的清洁生产委员会，协调指导“清洁生产”工作。为将“清洁生产”工作落到实处，珠江啤酒集团公司在职工代表大会上提出了将酒损从10%以上降至6%以下的目标，并将酒损目标分解到分厂、车间、班组，制订了严格的考核标准，成立了以主管生产的副总经理为组长的降酒损攻关小组，按照企业的生产实际，从生产工艺技术、设备及管理等方面制订了有效攻关方案。主要开展了以下两个方面的工作：（1）节水工作经过近几年的努力，珠江啤酒集团公司的吨啤酒耗水由1997年的13.91吨降到2001年的6.17吨，与1997年相比，啤酒产量增加近35吨，而用水总量却减少了55.59万吨（表一）。表一：1997-2001年用水情况对比表1997年1998年1999年2000年2001年总用水量(万吨)487.45498.90489.87459.38431.86啤酒产量(万吨)35.0446.1656.9166.0170.00吨啤酒用水量(吨)13.9110.808.616.966.17与19