化工行業清潔生產的實施方案及經濟效益分析

劉玉兵

文章編號：2095-6835（2017）10-0130-02

摘 要：清潔生產是環保工作中一項新的思維模式，也是我國工業可持續發展的一項重要戰略。化工行業通過實施清潔生產，可以解決節能減排問題，達到經濟效益、環境效益與社會效益的提高和統一。以某化工企業為例，論述產品的工藝流程及主要產生的環境問題，并對企業清潔生產的實施方案及經濟效益進行了詳細探討，以期能為同類行業提供參考。

關鍵詞：清潔生產；環境問題；支柱產業；環境污染

中圖分類號：X38 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.130

化學工業是我國國民經濟中的支柱產業，但在生產過程中產生了大量的污染物，且成分復雜，造成了嚴重的環境污染。因此，化工污染治理引起了人們的重視，而解決化工行業污染的任務是非常艱巨的，相關研究者也正在積極尋找改善環境和降低成本的方法，而積極推進清潔生產成為了重要途徑之一。

1 產品的工藝流程和主要環境問題

目前，該化工企業的主要產品包括丙烯酸（普通酸和冰晶酸）和丙烯酸丁酯。

1.1 工藝流程

1.1.1 丙烯酸的生產工藝流程

該化工企業丙烯酸的生產采用丙烯氧化法工藝。目前，丙烯氧化法分為2類，分別為一步法和兩步法。由于一步法工藝具有的缺點——尚無工業化裝置，所以，該企業主要采用兩步法，即第一步丙烯氧化生成丙烯醛，第二步將丙烯醛進一步氧化成丙烯酸。

該方法使每步氧化反應都處于最佳狀態，是目前比較經濟、制備效率高的工藝。具體工藝流程流程如下：①氧化。原料丙烯在丙烯蒸發器內氣化，空氣過濾后經壓濾機壓縮，作為丙烯氧化的主要原料。壓縮空氣一部分進入第一級反應器把丙烯氧化成丙烯醛，壓縮空氣的另一部分進入第二級反應器把丙烯醛氧化成丙烯酸。其中，丙烯酸兩級氧化器是一種列管式固定床反應器。氧化生成的氣體（約170℃），經冷凝器換熱后進入吸收塔，經吸收塔吸收后，高濃度丙烯酸溶液進入共沸塔，而不被吸收的氣體則從吸收塔頂部出來，最終送尾氣處理裝置進行處理。②精制。丙烯酸在急冷塔被水吸收成丙烯酸水溶液從塔底排出，并進到共沸塔，與加入阻聚劑的甲苯共沸蒸餾，在塔頂將水直接脫出。塔底液（質量分數為70%的丙烯酸溶液）送入醋酸蒸餾塔進行蒸餾，將丙烯酸中殘存的少量水和醋酸從塔頂脫出；塔底液送入丙烯酸精制塔脫去重組分。

1.1.2 丙烯酸酯的生產工藝流程

丙烯酸酯的生產工藝在20世紀70年代已經基本成熟，丙烯酸酯常見品種包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸辛酯，其中，以丙烯酸丁酯的生產量為最大。這些酯通常用酯化級丙烯酸與相應的醇在催化劑的作用下酯化獲得。具體生產工藝流程如下：丙烯酸（AA）和丁醇（BuOH）在催化劑硫酸的作用下反應生成ABE（丙烯酸丁酯）和水，反應系統由2臺反應器和1臺脫水塔組成，AA和BuOH先在2臺串聯的反應器內進行酯化反應，用硫酸作催化劑，反應生成的水和

BuOH、ABE共沸從反應器中除去，以使反應平衡向正方向進行。反應終了的AA轉化率高達98%～98.5%.

1.2 生產中造成的環境問題

雖然該企業只有2條產品生產線，在生產過程中所用原料簡單，包括質量分數為99%的丙烯、質量分數為99%的甲苯、質量分數為99%的丁醇、質量分數為25%的氫氧化鈉溶液等，但生產工藝所需設備多，比如脫水塔、萃取塔、精餾塔等各種反應塔；硫酸、丁酯等各種儲罐等。因此，該企業具有用耗水量大、廢水排放量大，所含組分復雜、廢氣種類多、無組織廢氣產生環節多等特點。

丙烯酸（普通酸和冰晶酸）和丙烯酸丁酯的生產過程中產生了很多環境方面的問題。比如，公司的電能消耗比較大，主要耗電單元為丙烯酸車間氧化工段，其次為精制工段；丙烯酸及其酯類生產過程中排放的廢水量大、有機物濃度高，主要含有醋酸、丙烯酸、丙烯酸酯、甲醛、甲醇、乙醇等有機物，這就導致經企業內部污水處理設施預處理后的污水水質不穩定，經常達不到污水處理廠接管的標準；丙烯、丙烯酸及甲苯、丙烯酸酯裝卸、輸送、貯存過程的呼吸排氣問題；丙烯酸裝置二聚物分解器產生的重組分、丙烯酸丁酯精制過程中產生的重組分、污水處理裝置污泥和浮油等。

2 清潔生產的具體實施方案

以節能、降耗、減污和增效為目標，以科學技術和科學管理為手段，實施工業生產全過程控制，使污染物的產生量和排放量都減少到最低限度，不斷提高企業的綜合效益等。具體而言，在設備維護和更新、技術工藝改造、廢棄物回收利用和循環使用方面進行了改進。

2.1 設備維護和更新

2.1.1 丙烯酸車間冷凝器改造

該化工企業丙烯酸車間原先采用5臺螺旋板換熱器進行冷凝處理，同時由2臺90 kW循環泵進行機械傳動。

雖然螺旋板換熱器高效節能、使用壽命長，耐高溫（400 ℃），耐高壓（2.5 MPa），但是機械傳動裝置耗電量大。2014年，全廠電能的使用量為9.381×107 kW·h，其中，丙烯酸車間用電總量8.385×107 kW·h，占全廠用電量的89%，因此，如何合理利用換熱器，將直接影響企業的用電情況。本輪清潔中，將5臺螺旋板換熱器更換為2臺管式換熱器，并拆除原來的2臺90 kW循環泵。改造之后，一方面維護保養容易，節省了人力、物力；另一方面，管式換熱器熱交換效果更好，電能消耗大幅度降低，可節電90 kW·h/h。此外，因為拆除了2臺90 kW循環泵，車間噪聲得到了有效控制，進一步改善了工人操作環境。

2.1.2 新增過濾器

污水車間的中間水池原先沒有過濾設備，導致后續出水懸浮物指標不達標，需要對其重回系統重復處理，這樣會增加后續處理過程中水、電、藥劑使用量。因此，在污水處理的中間水池新增了1臺過濾器，這樣能保證后續出水懸浮物指標能達標，從而減少重復處理造成的電、藥劑等的浪費。

2.2 技術工藝改造

許多企業的生產工藝和設備落后，生產效率低，片面追求擴大產量，不注意設備落后更新和技術改造，能耗、物耗高，跑、冒、滴、漏現象嚴重，這成為了實施清潔生產的主要障礙。

2.3 高濃度廢水回用

車間生產廢水中含有大量的甲醛、部分丙烯醛，直接采用生化法處理很難解決甲醛的問題，這樣一方面增加了系統的處理廢水量，另一方面導致廢水處理后的出水水質不穩定。因此，需要通過汽提脫醛處理裝置直接提取廢水中的輕組分有機物，汽提所得的醛類氣體可輸送到鍋爐進行焚燒，產生的蒸汽回車間使用。這樣一方面降低了了廢水的產生量，保證了廢水后續處理后的出水水質穩定，減少了污水處理費用；另一方面，鍋爐產生的蒸汽回車間使用，節約了蒸汽。

3 清潔生產的目標及取得的效益

目前，該企業在實施清潔生產的過程中做了大量工作，取得了較好的經濟效益和環境效益。

3.1 清潔生產目標

根據該企業確定的審計重點實際情況設置的本輪企業清潔生產目標如表1所示。

3.2 環境效益和經濟效益

該企業提出的主要方案具有一定的環境效益和經濟效益，具體如表2所示。

4 結束語

綜上所述，清潔生產是對傳統發展模式的根本變革，是工業污染防治的最佳模式，是企業實現經濟發展和環境保護協調發展的有效途徑，也是實現我國污染控制由末端治理向全過程控制轉變的重大舉措。因此，化工企業要想持續穩定地發展，必須接受新知識，更新理念，改變高消耗、高投入的發展模式，結合實際制訂清潔生產戰略，逐步實施清潔生產途徑，持續開展清潔生產計劃，大力推行清潔生產，滿足法規要求，通過清潔生產的持續實施，使得企業走上可持續、健康的發展之路，

實現經濟效益、環境效益與社會效益的和諧統一。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕