第八章-化工生产与环境保护

第8章化工生产与环境保护§8.4绿色化学化工艺及进展概论§8.1废气的处理§8.2废水的处理§8.3固体废弃物的处理当代全球十大环境问题是：大气污染臭氧层破坏全球变暖海洋污染淡水资源紧张和污染土地退化和沙漠化森林锐减生物多样性减少环境公害有毒化学品和危险废物至少有7个直接与化学和化工产品等化学物质污染有关!（1）面临世界资源的挑战－地球资源７５年耗尽•世界自然基金会和联合国环境规划署联合发表的《２０００年地球生态报告》显示，若按目前的速度继续消耗地球的资源，那么我们地球的资源会在２０７５年耗尽。（2）地球正在失去自我清洁的能力•２２年来，一种能够清洁空气的关键自由基分子在世界范围内逐渐减少，它的浓度平均下降１０％，至今尚不清楚它下降的原因和周期，它将对地球的健康构成巨大的威胁。它是地球的防污染剂，它的减少将使烟尘越来越浓，导致破坏保护地球的臭氧层。世界环境问题•能源供应无疑是可持续发展的头等大事。据EIA2001公布:预计今后50年安定人口增长50%，而随着人均收入提高，相应人均能源会不断增加。所以估计今后20年总能耗会增加50%。•如何经济地满足这种能耗需求增长，又不显著增加环境成本就是一个挑战。多数专家认为：20——50年内，主要还是靠化石燃料（石油，天燃气及煤炭）。能源种类石油天然气煤炭核能可再生能源*世界百分比（%）39232297中国百分比（%）293650.62.4※可再生能：太阳能、风能、水利发电、生物能2000年世界能耗构成能源问题……..如温室气体排放，臭氧层破坏等,过去10年里全球水文气象灾害数量增加了一倍。若化石燃料不加限制地消耗下去，2030年CO2浓度可达到550ppm,到2050年气温会上升1.5－4.5℃。那时生态灾难又会比现在上升几倍？（3）全球环境处于危险的十字路口全球的生态系统正在向危险的临界值接近，环境的恶化导致自然灾害，近十年中导致世界６０８０亿美元的损失，过分对矿物燃料的使用，使气温变暖，北极冰盖已减少4２％，继续变暖会导致水资源的极度缺乏，食品的减少，和诸如疟疾、登革热之类致命的疾病广为扩散。中国的环境污染非常严重•大气污染：一级标准城市只占６００多个城市中的不到１％工业污染：中国流行病的８０％是由于水污染传播。•固体废弃物严重：以１０％速度增长，存储量已达６.４９亿吨，占地5.17万顷。……………………….我国化学工业经济增长很大程度建立在大量消耗能源及原材料的基础上，有时以牺牲环境为代价。我国化学工业总产值居世界第三位，但人均化工产值仅为世界平均的1/4；我国化学工业总能耗为美、加、墨三国之和的4.1倍，。但产值相当三国之和的23.8%.化工废水排放量占全国工业部门的17.5%，名列第1位；化工废气排放量占第4位，固体废物排放占第5位，但危险废物占60%，为第1位。万元产值水耗为美国的3.5倍。而万元产值的污染物排放强度是美国的近百倍。中国的环境污染非常严重•大气污染：一级标准城市只占６００多个城市中的不到１％工业污染：中国流行病的８０％是由于水污染传播。•固体废弃物严重：以１０％速度增长，存储量已达６.４９亿吨，占地5.17万顷。……………………….我国化学工业经济增长很大程度建立在大量消耗能源及原材料的基础上，有时以牺牲环境为代价。我国化学工业总产值居世界第三位，但人均化工产值仅为世界平均的1/4；我国化学工业总能耗为美、加、墨三国之和的4.1倍，。但产值相当三国之和的23.8%.化工废水排放量占全国工业部门的17.5%，名列第1位；化工废气排放量占第4位，固体废物排放占第5位，但危险废物占60%，为第1位。万元产值水耗为美国的3.5倍。而万元产值的污染物排放强度是美国的近百倍。可持续发展面临的问题之一——资源缺乏社会转型期是重要战略机遇期，也是各种矛盾凸显期，随着经济快速增长和人口不断增加，资源约束矛盾日益突出，环境形势更加严峻。050100150200250独联体澳大利亚巴西加拿大印度南非美国中国瑞典钢产量/t金属铁储量/亿吨钢产量/百万吨主要国家的铁矿石储量与钢产量从资源禀赋看，我国是总量上的大国，人均上的贫国。人均淡水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，人均耕地占有量不到世界平均水平的40%，45种矿产资源人均占有量不到世界平均水平的一半，石油、天然气人均占有储量为世界平均水平的7%和4.5%，铁矿石、铜和铝土矿储量分别为世界平均水平的1/6、1/6和1/9。随着经济发展，GDP增长与资源消耗呈线性正比关系。这意味着今后国内经济的发展需要大量的资源。因此，国内资源缺乏将是束缚我国经济高速发展的重要制约因素。资源类型中国储量占世界储量%中国人均占有量/世界人均占有量%能源煤11.051石油2.411天然气1.25水资源淡水5.425我国的能源及水资源现状我国是一个公认的能源短缺而又贫水的国家!!!大气环境污染严重全国527个市（县）中，出现酸雨的城市有298个，占统计城市的56.5%，有些地区的酸雨频率达到100%。据测算，大气污染造成的经济损失已经占到GDP的2~3%，中国的大气污染的形势不容乐观。05001000150020002500Mt1990199920102020中国印度韩国其它亚洲国家05001000150020002500Mt1990199920102020中国印度韩国其它亚洲国家40%国土受酸雨威胁温室效应气体排放居亚洲之首051015202530354045Mt2000201020202050NoControlWithCCT二氧化硫排放逐年增加71.822.778.87.318.621.529.837.717.527.812.173.240.724.629.732.010.750.09.119.540.753.940.530.00%20%40%60%80%100%长江黄河珠江松花江淮河海河辽河总体Ⅰ～Ⅲ类Ⅳ、Ⅴ类劣Ⅴ类2003年七大水系各种水质类别所占比例我国人均水资源不足世界平均值的1/4，而且水质受到较严重的污染。目前，全国60%的城市存在不同程度的缺水，108各城市严重缺水，饮用水源地水质较差，约有30%人口得不到安全饮用水。2003年我国生活垃圾清运量达1.5亿吨，年均增长7-10％，处理率远远达不到要求，垃圾围城现象普遍。水质污染、固体废弃物泛滥人居环境受到严重威胁全国主要城市空气污染综合指数电厂对大气污染北京遭遇的沙尘暴太湖污染•全球CO2排放量从2001年的249亿吨增加到2005的292亿吨，同期美国从63亿吨升到65亿吨，中国从28亿吨猛增至53亿吨。2006年，全世界的CO2排放量突破300亿吨；•据联合国能源署估测，2002年中国排放CO2总量已经达到40.8亿吨，是十年前的1.53倍，折合人均3.2吨，美国人均19.4吨，德国10.2吨；节能减排的压力与困难——来自国外的压力炭燃烧生成CO2(约占总量的80%)是产生温室效应的主要因素，CO2阻挡太阳光辐射造成全球气温上升、环境恶化和自然灾害频繁发生。全球必须共同抑制CO2的排放量。•中国已签署京都议定书，作为发展中国家暂不承诺CO2减排指标，但发达国家普遍认为中国不承担控制温室气体排放的义务，仍不能减少空气污染和温室气体的危害。结论：中国环境污染与温室气体排放已引进全世界的高度关注，必须尽快采取节能减排措施减少环境污染和温室气体排放量。能源消耗大环境污染严重资源效率低比世界先进水平高35~200%年粉尘排放500万吨CO2气体排放超过7亿吨年消耗矿资源100亿吨建材工业存在的突出问题2001年~2005年总产量（亿吨）总能耗（亿吨）废气排放（亿m3）烟、粉尘排放量（万吨）固体废弃物利用量（亿吨）水泥42.94.6916.91827088.3CO2公斤/吨SO2公斤/吨水耗公斤/吨粉尘公斤/吨能耗公斤/吨资源消耗公斤/吨国内（先进）9400.020242.50.092141.31600国外（先进）7900.003102.70.027108.81548差距对比16%85%58%71%23%3%国内外建材行业能源、资源消耗和污染物排放状况对比我国近五年建材行业状况能源消耗大环境污染严重资源效率低能源消费量约占全国总能源量的16.4%占全国工业能源消费总量26.5%工业废气排放占全国工业“三废”排放量第4位工业固体废弃物排放全国工业“三废”排放量第4位工业废水排放占全国工业“三废”排放量第1位化工行业存在的突出问题3.492.07100.511.522.533.54石油与化学工业工业平均值十一五规划值化工行业万元GDP能耗（吨标煤）石油与化学工业能耗高、三废排放量大，与国家“十一五”规划节能减排指标存在很大差距(高出2.49倍）*2005年统计数据材料工业与国际先进水平的差距吨钢（冶金）吨水泥（建材）吨乙烯（化工）中国日本差距21%差距44%差距70%单位：千克标煤结论:•依据现有数据比较，我国钢铁、化工、建材等基础原材料产业主要产品的单位能耗均比国际先进水平高。•吨钢综合能耗高21%；•水泥综合能耗比发达国家先进水平高30—40%；•在化工产品中，一般产品的单位能耗比发达国家高20—30%，有些产品甚至高出40%，如大型合成氨综合能耗比国外高出31.2%。•“十五”期间钢铁、有色、电力、石化、建材、化工等六大高耗能行业增长20.1%，重工业同比增长19.5%，增速比轻工业快3.1个百分点，产业结构趋于重型化的格局没有改变。•淘汰落后产能工作难度加大。部分地区电力、钢铁、有色、水泥、建材等淘汰落后产能进展缓慢。•突发环境事件时有发生。结论：严格控制钢铁、有色、建材等行业经济过热，加速淘汰落后产能对节能减排的贡献十分巨大。淘汰落后,建设节约型社会多元化水源管理循环用水与阶梯用水发展高新技术，转变增长方式——城市和重点耗水行业综合节水技术集成攻关目标：污水零排放，吨钢新水耗量3.84m3，水重复利用率97.5%。技术关键：•多元化水源管理，海水淡化与中水回用；•循环用水技术，提高循环倍率；•阶梯用水工艺；•废水净化与处理技术。水源海水淡化淡水雨水海水生产用水生活用水中水回用工艺浊循环水工艺净循环水焦化废水处理站综合废水处理站轧钢废水处理站炉渣粒化水系统排放废水净化与处理技术水源海水淡化淡水雨水海水生产用水生活用水中水回用工艺浊循环水工艺净循环水焦化废水处理站综合废水处理站轧钢废水处理站炉渣粒化水系统排放废水净化与处理技术钢铁行业综合节水系统集成发展高新技术，转变增长方式——建筑材料绿色制造关键技术与装备通过攻关，使建材行业的主导产业：节能20~45%节约资源15~50%减少排放15~45%产品质量达到或超过国际先进水平建设10余条示范生产线。节能（标煤）1500万吨节电130亿度减少石灰石用量6000万吨节地8000亩利用固体废弃物2.05亿吨节陶土1000万吨减少CO2排放7000万吨减少NOx等20万吨综合节能25%以上!!项目成果按产量计应用二分之一（其中新型墙体材料替代20%的粘土砖）,每年产生节能减排效果：发展高新技术，转变增长方式——化工行业节能减排的技术途径由多个反应和分离过程组合而成工艺过程行业规模居世界第三位，产品种类繁多、齐全，但96％是中小企业，工艺技术落后，高能耗，高污染问题严重行业特点原料纯化分离过程化学反应过程产物分离过程产品“三废”三废处理排放过程能耗：反应过程占30～40％，分离过程占60～70％“三废源”：100％由反应过程产生过程核心：反应过程化工反应过程强化技术化工分离过程强化技术“节能减排”关键技术从“末端治理”扩展到“源头”，从企业内扩展到企业外物质减量化碳、硫、氮氧化物的减量化环境质量清洁生产循环经济采用二次资源采用可再生能源生产者责任的延伸变“出售产品”为“出售服务”环境设计产品的环境标识源头治理为本，末端治理为辅分析手段：物流分析产品生命周期分析环境治理的历史回顾★20世纪40~50年代——稀释废物★20世纪60~70年代——废物后处理★20世纪90年代——从源头消除污染源§8.4