清洁生产工艺

清洁生产工艺（精选九篇）

清洁生产工艺 篇1

关键词：临氢,加氢,临氢工艺,清洁燃料

就世界范围而言, 炼油业正在加工越来越多的含硫油并生产清洁的燃料。对中国炼油企业来讲, 过去主要加工自产低硫原油, 但随着炼油业务的快速发展, 我国的原油加工能力早已经超过了上游原油的生产能力, 新增加的原油资源主要是含硫油。发展临氢工艺, 加工含硫原油, 生产清洁燃料, 成为我国石油企业的必然选择, 也是石油企业必须解决好的重大问题。

1 石油企业临氢工艺的现状

目前, 我国炼油业的临氢工艺齐全, 几乎涵盖了所有临氢工艺所能应用的领域。临氢过程处理的原料从石脑油到蜡油并一直延伸到渣油。这些经验和手段, 为下一步的发展打下了坚实的基础。

在推广临氢新工艺新技术方面, 中国石油引进了C h e v r o n公司的润滑油加氢加氢构脱蜡及CDTech的CDHydro选择性加氢技术。Chevron的加氢异构脱蜡工艺是先进的润滑油加氢技术, 适合于处理蜡含量高的原料, 处理的原料可重至脱沥青油。该装置设计能力为20万吨/年, 加工糠醛精制油, 可以生产APIⅡ类乃至Ⅲ类基础油。

2 当前及今后所面临的主要问题

2.1 生产清洁的汽柴油及清洁生产

随着人们环保意识的不断增强, 降低油品中的硫含量显示出及其重要的现实意义。含硫油品在燃烧过程中形成的SOX会导致大气中酸雨的形成, 腐蚀建筑物及农作物, 释放的尾气造成环境污染。世界大多数国家和地区在制定汽油标准时都以降硫含量为重点。2011年~2015年, 北美、西欧和日本的汽油硫含量将降至50ppm以下, 甚至10ppm以下。与汽油一样, 柴油硫含量是各国柴油标准关注的重点, 也是降低幅度最大、要求最严格的。欧IV车用柴油硫含量要求不超过50ppm, 欧V车用柴油硫含量要求不超过10ppm, 比欧IV车用柴油含硫量减少80%。目前德国已要求柴油硫含量不大于10ppm, 美国要求不大于15ppm。

要生产清洁的燃料, 而且生产过程也必须是清洁的。催化裂化在我国炼厂中占很大比例, 从清洁生产的角度来看, 催化裂化烟气排放的治理也必将提到议事日程, 临氢工艺对清洁生产也是至关重要的。

从生产清洁燃料和清洁生产两个方面来看, 临氢工艺越来越显示出重要性。

2.2 含硫原油的加工比例越来越高

过去, 炼油企业主要加工大庆等国产低硫油, 但随着原油加工能力的快速提高, 自产原油已经不能满足本公司下游业务的发展, 而新增加的资源主要是含硫原油, 甚至是高硫原油, 含硫原油的加工比例越来越高。加工含硫原油, 发展临氢工艺, 生产清洁燃料, 将成为炼油企业的必然选择。

3 临氢工艺是生产清洁汽柴油的重要技术

3.1 清洁汽油生产

硫、苯、烯烃和芳烃等是汽油中的主要有害物质, 其中硫和苯的危害尤甚。从发达国家清洁汽油发展历程看, 严格限制汽油中硫和苯的含量, 把汽油中的烯烃和芳烃含量控制在一个可以接受的合理水平, 这是普遍经验。2011年, 发达国家已经把汽油中的硫降至10µg/g以下, 更先进的国家在推进无硫汽油。

我国应积极借鉴发达国家的经验, 首先把汽油中的硫和苯的含量降下来。硫含量降下来了, 可以为尾气三元催化转化器创造良好的工作环境, 正常工作的三元催化转化器, 可以将汽车尾气90%以上的有害物质转化掉。我国商品汽油中催化裂化汽油的比例大, 约占75%, 汽油中的硫又主要来自于催化裂化汽油组分, 因此, 催化裂化汽油的脱硫任务十分艰巨。

加工大庆等低硫原油的催化裂化装置, 可以生产硫含量小于150µg/g的汽油组分, 但加工含硫油的装置将无法达到这一苛刻要求, 即便通过原料优化, 把催化裂化进料的硫含量降至0.2%, 催化汽油组分的硫含量仍将高达200µg/g, 不能满足小于10µg/g的要求, 必须采取脱硫措施。

催化汽油选择性加氢是有效的汽油脱硫措施。Axens公司的Prime-G+技术是成功的脱硫技术, 该工艺可生产硫含量小于10µg/g的汽油组分。

催化汽油轻组分中烯烃含量高, 加氢脱硫时辛烷值损失大。为降低辛烷值损失, 可将催化汽油切割为两个组分, 轻组分通过碱液抽提脱除硫醇, 重组分通过选择性加氢把硫脱除。MEROX和MERICHEM纤维膜碱液抽提均可用于处理轻组分。纤维膜碱液抽提的效果好, 碱液消耗少, 投资不大, 国外已广泛采用。

在催化汽油加氢脱硫方面, 石科院开发了R S D S等技术, 抚研院开发了F R S等技术。RSDS工艺将催化石脑油分为轻重两个组分, 轻组分由碱抽提抽脱硫醇, 重馏分通过选择性加氢脱硫, 脱硫能力达85%, 辛烷值损失0.5~2.0个单位, 化学氢耗小于0.2%, C5+液收可达100%。FRS技术适宜处理低烯轻含量的全馏分催化裂化汽油, 由硫含量800~1200µg/g的原料可生产硫含量为300~500µg/g的汽油, 研究法辛烷值损失约1.3个单位, 产品液收接近100%, 氢耗低约为0.25%~0.35%。

3.2 清洁柴油生产

为生产清洁柴油, 必须发展加氢工艺。Akzo等联合开发的Nebula-1催化剂, 于2001年首次工业化, 它的脱硫活性比K F-848还要高22℃, 性能十分优异。

在优化进料分配, 提高反应器体积和催化剂利用率以及减少沟流和短路方面, 国外公司也作了大量工作, 如Axens公司的Equi Flow反应器内构件, Shell的高分散性能的HD塔盘和超平冷却盘UFQ, 在生产超低硫柴油方面, 这些技术都证明可以起到良好的效果。

加氢裂化是增产优质柴油必选的工艺。UOP开发的Hy Cycle Unicracking工艺, 采用了多项独特专利, 如分离精制反应器、反应器反序布置和分壁式分馏塔设计等。该工艺可把加氢裂化和柴油组分精制组合在一起, 由一套装置完成原需两套装置完成的任务。该公司开发的APCU部分转化加氢裂化工艺, 既可增产柴油, 也可为催化裂化生产部分原料。Chevron公司同样开发了反序布置的加氢裂化工艺和部分转化的加氢裂化, 均是比较先进的增产优质柴油的工艺。

抚研开发的F H I柴油加氢改质异构降凝技术, 可以在中压下处理直馏重柴和二次加工柴油。在反应压力7M P a及反应温度383~396℃的条件下, 该工艺处理任丘常三线油, 同原料比, 柴油的凝点下降了30℃, 收率则达88.5%, 十六烷值达到了64.0。该工艺是处理常三线和减一线油的良好工艺。FHI工艺处理任丘催化柴油时, 凝点降低了12℃, 十六烷值提高12.4个单位, 柴油收率高达98.4%。

在催化柴油加氢改质方面, 国内也开发了适用于国情的技术, 如抚研院开发了MCI、石科院开发了RICH等技术, 这些技术均得到了广泛的应用。

4 发展渣油加氢, 提高含硫渣油的加工深度

在加工含硫原油, 特别是加工高硫原油的过程中, 含硫和高硫渣油的处理是一个重大问题, 也是一个比较棘手的问题。如含硫渣油能够生产出合格的沥青, 特别是高等级道路沥青, 生产沥青将是一个效益良好的方案, 但沥青的季节性很强, 不能作为全年的主生产方案。高硫燃料油如有市场, 生产燃料油也应积极考虑。但这些方案均难以长期而有效的解决高硫渣油的出路问题, 特别是含硫渣油产量大时, 问题更加突出。

高硫渣油的加工方案是多种多样的。延迟焦化工艺可处理各类劣质原料, 如高硫焦的出路能够解决, 在各含硫油加工方案中, 无论是在高油价下, 还是在低油价下, 延迟焦化均具有相当强的竞争力。延迟焦化同CFB锅炉相结合, 是高硫焦的一条解决途径。当不能生产出高质量焦炭时, 流化焦化至少与延迟焦化具有同等的竞争力, 除了焦炭收率比延迟焦化低外, 部分生焦燃烧后, 也提供了裂化反应和分馏过程所需要的能量。因流化焦化生产的焦本身就呈粉状, 同延迟焦化相比, 流化焦化更易于同CFB锅炉相结合。选择流化焦化的一个缺点是将会遇到烟气排放治理问题。

实践证明, 渣油加氢处理与催化裂化组成联合工艺, 是一条行之有效的处理含硫原油和高硫原油的重要途径。最早的渣油加氢用于生产低硫燃料油。1983年, 第一套为催化裂化提供原料的渣油加氢在原Phillips公司的Borger炼厂建设。原料中的硫含量降至0.5%, 催化裂化可不必安装昂贵的烟气处理设施。渣油加氢是在高油价形势下发展起来的。该路线投资密集, 加工费高, 在低油价下竞争力偏低, 但从油价走势看, 低油价时代已经结束。渣油加氢成为具有竞争力的路线。在渣油加氢为催化裂化提供原料方面, 大连西太平洋和茂名石化等已经有成功的经验。

5 扩大氢气来源, 提高制氢水平

要发展临氢工艺, 必须有廉价的氢气, 目前重整氢气是炼厂主要氢气来源。目前高标号汽油市场发展很快, 提高汽油的芳烃含量尚有很大余地, 应积极扩大重整的规模, 完善重整工艺, 千方百计扩大和优化原料, 增加低烯烃调合组分, 这既可缓解催化裂化降烯烃的压力, 也可增加效益。

在优化和扩大重整进料方面, 乙烯蒸汽裂解汽油的抽余油、加氢裂化重石脑油均为优质的重整原料, 应优先供重整加工。焦化石脑油和适宜的催化汽油馏分, 也可弥补重整原料的不足, 这将为临氢工艺提供廉价的氢气, 大大降低氢气成本, 并为清洁柴油的生产提供有力的保障。除了重整氢, 氢气不足时, 焦化干气、加氢裂化干气等均为优质制氢原料, 靠近天然气资源的炼厂, 应积极利用天然气制氢, 尽可能减少在制氢过程中石脑油的消耗。

6 结束语

氯化锌清洁生产工艺 篇2

氯化锌清洁生产工艺

用连续反应装置代替间歇反应装置生产氯化锌,不仅生产能力大,而且无HCl气体逸出,操作环境好,产品质量稳定;用蒸发器代替石墨板蒸发ZnCl2溶液,既节省能量,又可避免蒸气四逸.生产实践证明,该生产方法不仅可以避免污染,还可以获得相当好的经济效益.

作 者：卢爱军 卢芳仪 Lu Aijun Lu Fangyi 作者单位：南昌大学,环境科学与工程学院,江西,南昌,330029刊 名：化工环保 ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：25(1)分类号：X383关键词：氯化锌 连续反应装置 清洁生产

从制革工艺挖掘清洁生产潜力 篇3

清洁生产就是从源头削减污染, 提高资源利用效率, 在生产的全过程中降低能源、物料消耗, 减少污染物的产生和排放。制革行业属于传统产业, 目前制革行业的清洁生产水平普遍低于其他行业, 必须加大力度提高整个行业的清洁生产水平。皮革生产包括准备、鞣制、片皮、复鞣、后整理等主要工序和外围的锅炉、废水处理等辅助工序。下面就各主要工序论述制革行业的清洁生产潜力。

2 制革行业的清洁生产潜力

2.1 准备和鞣制工序

2.1.1 特点

准备和鞣制工序主要进行生皮的前处理和鞣制, 将容易腐败变质的动物毛皮加工成为较为稳定的皮革, 该加工过程会产生大量的废水、固废和臭气, 是皮革加工过程污染物产生量最大的工序, 主要特征污染物为铬、COD、S2-、氨氮、动物组织、毛发和臭气等, 污水产生量约占制革总水量的60%~70%左右。

2.1.2 改进潜力

2.1.2. 1 低盐、无盐原料皮保藏

原料皮容易腐败变质, 传统是采用盐腌法进行保鲜, 该方法要消耗大量的食盐, 用过的食盐还会污染环境。

尽量采用鲜皮加工方式, 可以减少氯化物污染。来自屠宰场的鲜皮需要在几小时内进行加工处理, 如超过几小时, 鲜皮就采用冷藏保存, 在低于4℃的温度下原料皮可保存三周。国外先进企业鲜皮加工率已经达到50%以上。使用环境友好型防腐剂也是一种切实可行的清洁生产技术方向。通过采用多孔的倾斜转鼓, 回收部分盐重新用于原皮保藏。

2.1.2. 2 低硫、无硫脱毛

国内大部分企业一度采用硫化钠作为脱毛剂进行毁毛脱毛, 这种脱毛工艺会产生大量的含硫化物废水, 废水污染物浓度高, 处理难度大。

采用低硫保毛脱毛、酶法脱毛、无硫脱毛等工艺, 降低处理过程硫污染物的产生量, 降低废水除硫压力, 减少生产及废水处理过程的臭气产生量。采用保毛脱毛技术还可以回收毛发, 减少进入水中的污染物数量, 降低废水处理压力和成本。

2.1.2. 3 无铵脱灰

传统脱灰方法是使用铵盐来进行脱灰, 这将给脱灰废水引入大量的铵盐。氨氮已列入十二五规划的重点减排目标, 成为仅次于COD的废水重要污染物指标之一, 过去不被重视的氨氮排放控制变得严格起来。氨氮的处理难度远高于COD, 企业要求生存, 降低废水处理成本, 就要考虑从源头上减少氨氮污染物的产生量。目前相当部分企业已经开始重视无氨脱灰剂的使用了。

2.1.2. 4 无铬少铬鞣制

铬是制革行业重点控制的污染物之一。采用无铬鞣制 (如植鞣加工) 可避免铬污染物和生产无铬皮革。但植鞣革质地较硬, 还难以取代铬鞣工艺。目前铬鞣制革还是主流, 但随着各种法规标准对产品含铬量的要求增多, 无铬少铬鞣等逐渐淘汰铬鞣工艺已经是制革业的发展方向。

2.1.2. 5 废水分类收集回用

前工序用水量大, 是主要废水产生工序, 但该工序对许多生产用水水质要求不高, 而且废水中含有部分有用的化料。将这些废水分类收集回用, 是提高废水回用率和化料利用率, 减少污染物产生量的重要途径。

2.2 片皮工序

2.2.1 特点

片皮工序主要将经过初步鞣制的皮革按产品要求厚度进行分层、削匀等加工, 该工序是除生皮前处理加工外的蓝湿皮加工过程中产生废皮革固废最多的工序。对于经过铬鞣产生的蓝湿皮来说, 由于皮革废料含铬, 属于含重金属物质, 对其进一步回收利用产生了很大的限制, 应设法减少废皮的产生量。

2.2.2 改进潜力

鉴于片皮工序的特点, 提高原材料利用率, 减少废皮产生量, 是该工序清洁生产的重点考虑方向。例如使用高精度片皮机, 减少片皮误差, 提高皮革厚度的均匀性, 减少削匀过程的切削量, 有利于提高原料利用率, 减少废皮的产生量。

皮革废料当前比较敏感, 除无铬鞣制的植鞣革外, 均属含铬废料。如作为危险废弃物处理, 不但增加企业成本, 也不能满足清洁生产标准及评价体系对含铬废料的回收比例要求。边角皮碎、肚皮、削匀皮屑等可用于制作再生皮。还可用于制造工业明胶。由于废皮含铬, 最好能找有资质的回收公司回收, 以免用于食品、农作物肥料等不良用途。

2.3 复鞣工序

2.3.1 特点

复鞣工序主要进行蓝湿皮的补充复鞣、染色、加脂和填充等湿处理, 将蓝湿皮加工成符合产品特性要求的皮革产品, 该加工过程废水及其污染物产生量比生皮的前处理工序低, 污水产生量约占制革总水量的20%~30%左右, 也是废水的主要产生工序。对于从蓝湿皮开始加工的企业来说该工序就是废水污染物产生量最大的工序。主要特征污染物为铬、COD, 还有少量的S2-、氨氮等。

2.3.2 改进潜力

2.3.2. 1 无铬复鞣

采用无铬复鞣剂, 如树脂鞣剂、丹宁、锆盐、铝盐等加工, 可避免或减少铬污染物, 出于对皮革的柔软度、耐候性加工成本等方面的考虑, 目前国内应用还比较少, 暂时难以完全取代铬复鞣工艺, 但无铬复鞣已逐渐成为清洁生产的发展趋势。

2.3.2. 2 高吸收化料

复鞣剂、加脂剂、染料等化料除被皮革吸收外, 还有部分残留水中形成污染物。目前皮革企业使用的复鞣剂、加脂剂、染料等化料大多数属于高吸收化料。但不同品种的化料其吸收率、废水残余污染物浓度以及在废水中是否容易降解等还是有差异的, 因此综合优选化料和工艺时, 还是要考虑其利用率和废水治理难度的差异。

2.3.2. 3 使用Y型转鼓

复鞣加工主要使用转鼓进行, 传统转鼓空间利用率低。使用内部有分隔板的Y型转鼓有利于提高转鼓空间利用率, 增加皮革装载量, 提高生产效率, 降低单位产品水和原材料消耗。

2.3.2. 4 优化完善工艺

优化复鞣工艺, 以少水、低温、快速工艺生产;以少量多次闷洗方式代替流水漂洗, 可以降低水耗和能耗。完善水和各类物料的计量系统, 可规范工艺、降低消耗。这些都是前工序和复鞣工序的湿处理过程需要加以考虑改进的方向。

2.4 后处理工序

2.4.1 特点

后处理工序主要根据产品性能要求进行皮革的深加工, 这些加工过程包括干燥、摔软、绷皮、压花和涂饰等。不同产品加工工艺过程差异较大, 并非所有产品都需要进行这些工序。这些工序产生的污染物主要有挥发性有机物、粉尘等, 随着近年来对挥发性有机物等污染物严控的呼声越来越高, 这些工序面对的环保压力也越来越大。

2.4.2 改进潜力

2.4.2. 1 低压和非压力喷枪喷涂

采用低压和非压力喷枪可以减少喷涂物料的散逸, 节约物料, 减少喷涂过程产生的废气对环境的影响。同时降低喷涂压力后可以减少压缩空气压力和流量, 减少空压机电耗和生产现场的噪声。

2.4.2. 2 红外线干燥机代替蒸汽烘箱

传统的喷涂、辊凃及其他干燥烘箱利用蒸汽通过烘箱内换热器加热烘箱内空气, 通过对流方式利用空气间接加热, 热效率较低, 加上用蒸汽作为二次能源, 蒸汽传送距离较长, 热损耗较大, 能源利用率较低;温度控制滞后, 不利于产品品质控制;蒸汽需要从锅炉燃烧燃料产生, 对环境污染较大。

采用红外线干燥烘箱代替传统的蒸汽干燥烘箱后, 热传导方式从热对流改为热辐射, 提高了热传导效率;烘箱结构简化、维护费用降低;通过PID控制器直接控制电功率, 温度惯性滞后小, 控制更加灵活、迅速, 有利于提高产品质量和生产效率;以电代替蒸汽降低了能源传输转换损耗, 提高能源利用率;减少了生产过程中锅炉废气的产生量。

但一般红外线烘箱发热管温度较高, 使用有机溶剂的喷涂过程有燃烧的可能, 对于不能完全用水性喷涂工艺代替油性工艺的企业就必须保留部分传统喷涂烘干设备, 或采用有防爆功能的设备。另外, 由于红外线干燥温度较高, 干燥速度较快, 对于一些辊涂较厚的产品干燥有龟裂的情况, 需要改用较缓和的加热装置。

2.4.2. 3 充分利用太阳能及自然条件干燥

对不怕晒的产品用室外晾晒方式晾干, 不耐晒的产品通过增加挂晾线等方式在室内充分利用自然条件干燥, 可以大大降低干燥能耗。

2.4.2. 4 喷涂等废气减排

喷涂、辊涂、覆膜等工序会产生工艺废气, 喷涂工序会产生含颗粒物、挥发性有机物等废气。废气治理方式通常采用水喷淋吸收的方式, 但这些设施只能吸收颗粒物, 对非水溶性有机溶剂无效。部分企业甚至没有治理设施。

对挥发性有机物的治理可以考虑用等离子净化装置处理, 这在目前算是较为经济可行的方法, 但去除率一般也只有70%左右, 不能去除过高浓度的有机物。一些企业采用活性炭吸附方式, 这并不是一个可行的方法, 因为吸附活性炭需要频繁再生或更换, 成本较高, 难以经济稳定运行, 还存在固废处理问题。要上带有回收处理设施的吸附装置则投入较大, 一般中小企业难以承受。

最佳的方法还是从源头上减排, 尽量使用水溶性配方, 不使用有机溶剂。

2.5 供热

2.5.1 特点

供热系统主要为皮革干燥、湿处理工艺等生产过程提供热量, 当前大多数企业采用蒸汽锅炉集中供热。锅炉燃料种类有煤、重油、柴油、生物质燃料、天然气等, 热转换效率低并有锅炉废气产生。中小企业蒸汽锅炉多在2~4 t/h范围内, 这类小型燃煤、重油锅炉基本上属于淘汰之列。部分企业改烧柴油, 但近年燃油成本很高, 考虑到热转换和传输效率, 使用柴油锅炉的成本甚至高于电蒸汽发生器。

2.5.2 改进潜力

2.5.2. 1 供热系统节能

目前大多数中小型制革企业锅炉热效率低下, 不重视热能的节约, 蒸汽管道和用热设备保温不良, 多数使用易于损坏的老式疏水阀, 蒸汽泄漏浪费现象相当普遍。

检查更换泄漏的蒸汽疏水阀, 改用更可靠耐用的疏水阀;对保温不良的阀门、管道和设备进行保温;在锅炉系统增加空气预热器、省煤器、冷凝水回收等锅炉余热利用措施, 可以大大提高燃料热利用效率。一些企业进行改造后, 燃料消耗量下降10%以上。

2.5.2. 2 采用高效清洁能源

考虑到当前环保和节能的双重压力, 使用太阳能、热泵等技术对锅炉给水预热, 以及对工艺、干燥直接供热已经是常用途径了。但太阳能受天气影响较大, 难以取代锅炉作为企业唯一的供热系统, 但热泵技术和太阳能加热泵的应用在制革行业的应用已经越来越普遍了。热泵的工作原理相当于空调的逆向运行, 将冷端的热量通过热泵输送到热端加热水等介质。比起直接电加热, 热泵的效能比高达3~5倍, 能源利用效率很高。有些供热量不大的中小企业, 甚至已经用热泵取代锅炉供热了。

热泵和太阳能供热可以提供60~80℃热水 (通常是60~70℃, 要达到80℃设备要求较高, 且热效率较低) , 根据设备工作条件, 转鼓处理工艺、真空干燥机、绷皮机等用60~80℃的热水就可以满足要求, 可以使用热泵供热。干燥烘箱需要温度较高, 但使用率较低, 一般皮革都可以通过挂凉方式自然干燥, 仅在冬春季节干燥速度缓慢, 需要赶工时才会使用干燥烘箱, 也可改用红外线干燥设备替代等方式解决。因此热源温度较低这个问题可以解决。部分真空干燥机需要80℃甚至更高温度的热水, 如果热泵温度达不到, 需要改成低温真空干燥机, 或用部分电加热辅助提升温度来解决。

单从能源消耗来看, 用热泵取代以柴油、重油为燃料的锅炉经济上是合理的。若考虑到锅炉运行效率低下, 需要附加更多的人力、环保、安全、维修等方面有形和无形的成本, 则用它取代小型燃煤锅炉经济上也是可行的, 环境效益就更不用说了。因此现在以热泵等清洁供热方式取代锅炉成了皮革行业一种发展方向。目前瓶颈是要完全取代锅炉还要对烘箱、真空干燥机等高温用热设备及系统进行改造, 部分企业还要增加供电变压器容量。目前多作为辅助供热系统用于转鼓热水、贴板、锅炉给水等辅助供热, 用于降低燃料的消耗。通过配置大容量保温水箱, 利用热泵可以无人值守自动运行的条件, 设定0时到8时夜间谷电时段制备日间使用的热水, 还能均衡分配用电负荷, 大幅降低电费。

2.6 废水处理

2.6.1 特点

皮革行业主要污染物是废水, 主要污染因子有COD、铬、色度、悬浮物、氨氮、硫化物等。这些污染物必须经过处理才能满足排放标准的要求。随着污染物浓度和总量控制越来越严格, 废水处理费用也日益增加。

2.6.2 改进潜力

2.6.2. 1 含铬废水预处理

即便不用含铬复鞣剂, 使用经过铬鞣的蓝皮生产, 也会在转鼓处理过程释放出一定量的铬, 导致废水铬浓度超标。铬是第一类污染物, 为避免含铬废水被其他废水稀释, 按规定含铬废水进入综合调节池前必须进行除铬预处理。进行含铬废水预处理, 可以大大减少含铬污泥的数量, 减少危险废弃物处理费用。

除铬方式通常通过加碱到弱碱性, 并加助凝剂进行沉降和过滤分离。过去制革企业为了降低药剂费用, 采用石灰、硫酸亚铁等药剂, 这些药剂会产生大量的污泥, 最终将导致污泥处理费用剧增, 因此建议改用烧碱、聚丙烯酰胺等药剂进行除铬, 以降低含铬污泥产生量。

2.6.2. 2 废水深度处理

部分地区要求制革企业中水回用率要达到60%以上, 该指标对于从生皮开始的企业由于前段湿处理工序对水质要求较低, 用水量比例也较大, 要达到60%的中水回用率还是可以实现的。但对于从蓝湿皮开始加工的短流程企业, 工艺用水对水质要求较高, 很多产品或工序不能使用处理后的废水, 难以实现规定的中水回用率。

要实现规定的中水回用率, 必须增加反渗透等废水深度处理设施进一步提高水质。一般采用反渗透分离技术分离出较干净的水回用, 浓水返回污水系统进一步处理或采用臭氧等工艺提高其可生化性后再进一步处理, 实现污染物减排的目的。

3 小结

球墨铸铁清洁生产工艺探索与实践 篇4

球墨铸铁清洁生产工艺探索与实践

本文以球墨铸铁树脂砂线清洁生产审核为例,探索球墨铸铁行业解决企业环境管理与经营持续发展的途径和方法.

作 者：沈雯 顾晓彬 吴玉军 作者单位：南通市环境保护局,江苏,南通,226006刊 名：环境与可持续发展英文刊名：ENVIRONMENT AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT年，卷(期)：2008“”(1)分类号：X38关键词：球墨铸铁 清洁生产 环境污染 持续发展 方法

钢铁冶金清洁生产新工艺探索 篇5

高能耗、高密度是钢铁冶金企业的主要生产特点之一, 推行清洁生产, 就必须对企业能源结构进行调整。可通过以下两个方面实现:

1.1 调整比例结构

在钢铁冶金生产过程中, 铁前系统成本和能耗占总成本及能耗的70%, 因此, 要想实现清洁生产, 就必须控制和调整这一阶段的资源以及能耗的比例。调整炼铁炉料的结构。首先要落实精料方针, 不断优化炉料结构, 确保进入高炉的炉料达到各种高标准的要求。提高高炉熟料的比例, 确保进入高炉的炉料到达精料的要求, 不断改善炉料结构, 为清洁生产奠定物质基础。当然, 实现这一目标需要多个企业相互配合, 富氧高煤量喷吹技术是上世纪中期提出了一项全新的钢铁冶金技术, 能够有效的节约能耗、改善能源结构以及比例, 对于今天的钢铁冶金也仍有深远的影响。宝钢是我国目前富氧高煤量喷吹技术比较先进的企业, 喷吹煤量超过200kg/t。

1.2 能源代替

随着世界能源的逐步枯竭、环境污染的不断加剧以及人们环保意识的增加, 促使了人们必须为钢铁冶金业寻找奇特不同形式的能源, 用这些能源或者废旧物替代钢铁冶金业生产过程中所消耗的石油、煤等不可再生能源, 这是一种可以满足各方面需要的创造性思维。找到替代能源意义重大, 不但可以为企业节约大量的成本。也能进一步促进社会的平衡发展, 还能对废弃物进行再次利用, 减少浪费, 保护环境。一方面可以从源头减少或消灭二氧化碳的污染;另一方面对废弃物再次利用, 减少污染。这样不但可以节约大量的石油、煤的不可再生资源, 为全人类的可持续发展奠定基础。

2 工艺优化及革新

从传统的钢铁冶金生产过程来看, 工序多、历时长、能源损失及产生的废弃物比较多, 这也是钢铁冶金高能耗、高污染的主要原因。据有关部门统计, 传统钢铁冶金生产中, 损耗的能源占总能耗的39%, 但经过技术分析可以回收利用的能源仅仅为10%, 因此, 各个国家都投入了大量的人力物力进行科研攻坚, 力图找到一种更加科学、更加合理的钢铁生产工艺, 改变钢铁行业目前高能耗、高污染的面貌。上个世纪末期, 世界钢铁工业出现了多个先进的工艺流程和新技术。

2.1 SC-EAF-CC-CR流程

据有关部门统计, 目前世界废钢量在逐年上升, 加之钢铁有良好的再生性以及世界能源日益减少的事实, 使得废钢利用成为未来钢铁业发展的趋势。在这种社会背景下, 世界各地出现了多个以废钢为主要原料的电炉炼钢流程, 并且仍在不断增加, 甚至逐步取代了以铁矿石为原料的电路炼钢流程, 其中较为先进合理的是SC-EAF-CC-CR流程。SC-EAF-CC-CR流程也被称为四合一, 由电弧炉炼钢、精炼和相应的轧制设备组成, 比传统的炼铁流程更加经济, 更加环保。但是由于废钢种类多、成分复杂, 因此, SC-EAF-CC-CR流程也存在了一些不足。

2.2 SR/DR-UHP-CC-CR流程

SR/DR-UHP-CC-CR流程是上个世纪九十年代发展起来的, 比SC-EAF-CC-CR流程更加经济灵活、更加紧凑环保。SR/DR-UHP-CC-CR流程融合了多项先进的钢铁冶炼技术, 比如直接和熔融还原技术、连铸连轧技术等, 使其更加科学合理。首先。熔融和直接还原可以大大的减少生产工序, 降低钢铁企业的基建成本和生产成本, 更加有利于环保, 是未来钢铁生产发展的方向;其次, 连铸连轧技术可以提升金属收得率, 提高生产效率, 减少能源损耗。这种技术在出现之后到得了世界各国的认可, 并投入使用, 取得了显著的成绩。目前, 我国应用此技术的有珠江钢厂、邯钢及包钢。

3 废弃物的利用

钢铁工业在生产过程中, 会产生大量的废弃物以及污染物, 比如煤气、粉尘和炉渣, 而且这些废弃物中绝大多数具有较多的显热, 占总能耗的35%左右, 有部分生产环节还会留下大量的余压能源。因此, 有效的利用各个环节产生的废弃物对于节约能源、降低污染、清洁生产有着重要的意义。

3.1 TRT技术

TRT技术是将炉顶排放出来的高炉煤气所含有的压力能和热能转化为机械能, 并促使发电机组发电的能源回收装置。TRT在工作时不需要任何燃料及能源供给, 却可以为高炉鼓风机提供将近30%的能量, 而且可以有效的净化煤气、减少噪音、改善炉顶压力控制的品质。目前, 我国宝钢在这方面比较成熟。

3.2 干熄焦技术

干熄焦技术就是将惰性气体通过循环风机鼓入干熄炉内, 与高温红焦换热。一方面, 可以将高温焦炭冷却, 另一方面惰性气体可以吸收大量的热量, 并将热量传递给锅炉产生蒸汽, 最终惰性气体被冷却, 并经过鼓风机再次进入干熄炉循环使用。通过干熄焦技术, 每吨红焦可以回收的显热可以产生将近0.45t的中压蒸汽, 而且可以减少用水量, 改善环境, 减少有害气体的危害等。目前, 我国宝钢已经采用了此技术, 并取得良好的效果。

4 结语

二十一世纪, 钢铁冶金行业必将延续清洁生产的发展模式, 新工艺、新技术的不断开发利用必将使钢铁冶金工艺流程更加科学、合理、经济、环保。总之, 未来的钢铁冶金必将向低能耗、更环保方向发展。

参考文献

[1]吴金钟.创建节能清洁型工厂走可持续发展道路[J].中国冶金, 2014, 3 (sum52) :8-11.

[2]刘巧云, 张风仪.重点抓好铁前系统节能, 带动企业实现清洁生产[J].中国冶金, 2014, 5 (sum54) :21-24.

电解铝行业清洁生产工艺分析 篇6

电解铝的相关企业在成产和经营的过程中, 不断提升自身的经济实力和科技应用能力, 在技术研发工作中也做到了优先的特点。现如今, 清洁生产工艺的不断发展, 为电解铝的运行质量提供了较大的契机。环境效益也是电解铝生产过程中体现比较明显的方面。

2 生产工艺分析

对于电解铝来说, 在其生产的过程中, 主要采用的是熔盐来实现电解。铝电解在生产的过程中主角要是以氧化铝和氟化盐为主要的材料。其中, 直流电的主要来源是整流电。将所用材料应用到电解槽中, 通过预焙阳极导入所需的直流电, 在相对比较强大的高温下进行。作为电解质中大的氧化铝成分, 在经过化学反应之后会逐渐被分解, 呈现出一定的金属状态, 其中, 实验所用的电解槽主要是以阳极和阴极两个方面为主。其中阳极的所用碳块在经过组装之后才在电解槽中应用, 所以, 阳极碳块的科学性比较高。不仅如此, 在实际的生产中, 如果存在着残极的现象, 需要尽快在电解槽中拆卸, 将其送到装组的车间进行处理。铝结构的导杆需要按照组装的特点以及科学的工艺来进行, 并且保证铝电解在生产过程中采用直流电的形式来进行, 所以, 需要整流和母线的串联结构有机结合, 保证电解槽功能的高效性。

在电解槽工作的过程中, 很容易出现液态铝的现象, 如果压缩空气就会造成严重的负压现象。要根据压缩空气的状况来将其送到相应的生产车间, 同时将液态铝和其他成分进行混合处理。

在此过程中, 需要按照产品的牌号以及调配的要求来进行处理, 同时要对其进行合理地浇筑。在完成之后需要对铸造的成品进行检测和验证, 如果符合相关的质量标准就可以被送入到成品的位置, 如果其质量没达标就需要进行重新的生产和加工。可见, 这一流程比较复杂, 在进行的过程中还需要对技术人员和操作人员提供较高的要求, 否则就会对生产的流程产生严重的影响。需要注意的是, 如果其中一个生产环节出现了问题就会直接影响到整个流程的顺利进行, 牵一发而动全身, 所以, 生产流程的每一个环节都应该慎重仔细。

3 主导生产工艺流程资源消耗

3.1 生产工艺与设备要求

对于生产工艺和设备要求两个方面来说, 具体的数据以及相关的参数等可以从表1中得到。

3.2 资源能源消耗

3.2.1 电流效率。

电流效率作为一种重要的技术指标在实际的电解铝生产中起到至关重要的作用, 在某种程度上可以从生产技术和管理水平上进行分析和介绍。从现如今的电流效率上看。基本上已经达到了95.8%, 而且预焙槽电流的效率也可以控制在93%左右, 在这一方面上, 我国的技术水平还处于一种领先的位置, 从一级指标和二级指标的相关内容上可以看出, 提升电流的效率是完善电力系统的运行, 并且降低电力消耗量的重要方式。3.2.2直流电耗。在电解铝的耗能性来说, 各个部门都遵循着同一个生产指标, 主要以直流电耗为主。企业在实际的生产中, 受到各种因素的影响, 多数的企业都无法达到相应的标准。这也成为以后直流电耗需要解决的重要难题。如果直流电耗无法达到标准, 随着而来的就是一些不可预知的后果, 其中包括对煤炭资源的高度浪费, 生产成本大幅度提升, 除此之外就是电解铝企业的生产受到严重的阻碍。所以, 对于直流电的应用来说, 需要相关的技术人员和工作人员加强重视力度。3.2.3氧化铝单耗。现如今, 我国在电解铝方面得到了明显的进展, 无论在科学技术水平还是管理方面都具有明显的优势, 氧化铝的单耗具有一定的典型性, 给电解铝企业的生产和加工提供了重要的契机。国内电解铝企业氧化铝单耗基本上处于一级标准1930kg/t铝, 最好企业已经达到项目指标一级二级三级备料工艺与装备化铝、氧化盐贮袋装料进室内库, 灌装料进贮仓氧化盐输送浓相输送氟化盐输送密闭罐车氧化铝、氧化盐上超浓相输送、计算机控制、自动化精料段确配料工艺与产能要求≯产量以上电解电流强度, k A≥200≥160<160与装全密闭集全密闭集全密闭集备电解烟气净化系气、机械排气、机械排气、机械排统炯、干法净烟、干法净烟、干法净化系统化系统化系统。

3.3 资源能源消耗

3.3.1 电流效率。电流效率是电解铝生产过程中一项非常重要的技术指标, 它在一定程度上反映了电解生产的技术和管理水平。清洁生产一级标准指标为大于94%, 二级指标为大于93%。提高电流效率是降低电力消耗的最好措施。3. 3.2直流电耗。电解铝直流电耗低于标准时所产生的环境影响主要是:增加了燃煤量和SO烟尘排放;浪费了煤炭资源, 增加了成本。同样, 降低电力消耗是电解铝企业清洁生产首选目标。3. 3.3氧化铝单耗。随着科学技术进步和生产管理的提高, 氧化铝单耗不断降低, 国内电解铝企业氧化铝单耗基本上处于一级标准1930kg/t铝, 最好企业已经达到1920kg/t铝。多余的消耗主要是运输损耗、加料过程中的飞扬以及其他机械损失造成的, 随着机械化、自动化技术的发展, 槽体密闭程度的提高, 氧化铝的损失量是可以降低的。铝行业清洁生产评价指标体系给出1920kg/t铝, 与现有企业相比减少10kg/t铝, 降低消耗、节约资源、降低成本是清洁生产最好机会。3. 3.4氟化盐单耗。从理论上讲, 氟化铝是不消耗的, 然而在电解高温下氟化物的挥发与碱及碱土金属的相互作用和水解造成它们的损失。损失大部分被烟气带走。随着烟气净化系统的建立和完善, 这部分损失基本可以避免, 减少其挥发量的主要途径是降低电解温度。3. 3.5阳极单耗。阳极炭块理论上消耗量为393kg/t铝。国内电解铝企业炭块单耗处于420~4 3 0 kg/t铝, 最好的企业达到420kg/t铝。阳极炭块的平均利用率在7 0%左右, 主要原因是炭块纯度不高, 质量不好, 操作 (电解) 管理不善造成阳极氧化。国外阳极炭块净耗在410420kg/t铝之间。随着科学进步和生产管理的提高, 阳极炭块单耗清洁生产标准一级指标为410kg/t铝, 二级标准为420kg/t铝, 已经接近国内外企业先进水平。

结束语

通过对电解铝清洁生产工艺的分析, 找出高耗能、高物耗、高污染的原因, 然后有的放矢地提出相应对策措施, 使电解铝行业清洁生产水平达到国内外先进水平。

参考文献

[1]杨异.铝电解技术问答[M].北京:冶金工业出版社, 2009.

磺化对位酯的清洁生产工艺 篇7

关键词：4-β-羟乙砜硫酸酯苯胺-2-磺酸,磺化,废水处理,清洁生产

磺化对位酯又称4-β-羟乙砜硫酸酯苯胺-2-磺酸, CAS号4298866--2222--11, 是一种KKNN型染料的重要中间体。

对于磺化对位酯的合成工艺报道较多[], 主要以对位酯为原料, 经过发烟硫酸磺化、再水解双磺化对位酯成单磺化对位酯、用冰水稀释后再用氯化钾盐析、过滤得到最终的产品, 目前没有用硫酸钾盐析的报道。

在合成过程中会产生大量高色度、高酸度、高COD、低B/C值的母液废水。而且该废水中含有大量的硫酸、钾盐和部分磺化物料, 具有很好的回收利用价值。已有文献报道的处理方法[6,7,8,9]只是将母液废水通过简单的沉降或活性炭吸附, 循环利用废硫酸, 没能回收经济效益更高的钾盐和少量的磺化物料, 造成资源的浪费。

本文通过改变盐析结晶工艺所用盐的种类, 利用溶解度小的硫酸钾替代老工艺中的氯化钾, 便于母液中钾盐的回收;母液废水经简单的冷析、吸附和浓缩等物化处理, 回收废水中有用的中间产物、硫酸钾和硫酸, 并套回到合成工序中, 实现清洁生产。

1 实验

1.1 实验试剂及仪器

1.1.1 实验试剂

对-β-羟乙基砜基乙酰苯胺 (工业) 、发烟硫酸 (工业) 、硫酸钾 (工业) 、活性炭 (工业) 。

1.1.2 实验仪器

电动搅拌器、循环水式真空泵、过滤设备一套、分析天平、温度计、CLT-12型COD速测仪。

1.2 实验方法

1.2.1 4-β-羟乙砜硫酸酯苯胺-2-磺酸合成

向装有温度计和搅拌的500ml四口烧瓶中加入发烟硫酸420g, 在45℃以下加入对-β-羟乙基砜基乙酰苯胺184g, 用1小时升温到133℃, 并在133-135℃保温反应4小时, 磺化反应结束。降温到82-85℃加水28g, 升温到105-110℃进行水解, 水解保温反应5小时。再降温到30℃以下, 慢慢将物料放入准备好装有850g冰水混合物的2000ml烧杯中稀释, 控制稀释温度为25℃以下;稀释结束后加入硫酸钾110g盐析结晶。过滤, 得到浅粉色固体磺化对位酯折百212.8g, 收率为90.02%, HPLC纯度为95.2%, 氨基值为71.8%;母液废水1280g, 以废水质量为基准, 其中硫酸含量为26.7%, 硫酸钾含量为6.9%, CODCr为34560mg/L。

1.2.2 母液废水处理

将母液降温到5℃以下, 使母液中的双磺化对位酯和磺化对位酯析出, 过滤, 得到滤饼Ⅰ (只要为磺化对位酯和双磺化对位酯) 湿重18.2g, 滤液Ⅰ1255g;在滤液Ⅰ中加入6g活性炭吸附脱色, 过滤后得到无色透明滤液Ⅱ1232g;将滤液Ⅱ浓缩到硫酸酸值为58%, 冷却结晶, 回收冷凝液608ml, 检测CODCr为110mg/L, 可作为下批稀释底水套用;浓缩液冷却到30℃离心分离, 得到酸度为55%的稀硫酸510g, 白色细粉末状硫酸钾晶体101g, 检测纯度为98.1%, 回收率达到91.8%。

1.2.3 回收资源利用

保持产品合成工序中其他条件不变, 将回收的滤饼Ⅰ加入合成水解工序中重新水解, 回收的硫酸钾套回盐析工序中, 产品合成结束后过滤得到浅粉色固体磺化对位酯折百219.5g, 收率达到92.86%, HPLC纯度为95.4%, 氨基值为70.7%。在产品质量保证的前提下, 收率提高了2.8%。

按以公知合成分散黄棕30#的方法, 用回收的硫酸作为偶合底酸, 产品收率、质量等各项指标均符合要求。

2 结果与讨论

2.1 反应原理

磺化反应:

水解反应:

从上面反应原理可以看出, 水解的目的是把磺化副产物双磺化对位酯水解成磺化对位酯。滤饼Ⅰ主要为双磺化对位酯和磺化对位酯, 因此能重新回入水解工序中水解, 提高产品收率。

2.2 盐析剂的选择

研究表明, 水对阴、阳离子都有较强溶剂化作用, 但对阳离子比阴离子有更强的溶剂化作用, 因此盐析剂作用主要表现在盐析剂阳离子溶剂化作用上。这为用硫酸钾替代老工艺中的氯化钾作为盐析剂提供了理论依据, 同样能达到对磺化对位酯盐析结晶的要求。但在相同温度下, 硫酸钾的溶解度远远小于氯化钾, 因此在硫酸体系反应介质中用硫酸钾替代氯化钾作为盐析剂, 不仅能避免氯离子的带入, 而且更便于钾盐的回收。

2.3 盐析温度对产品收率和质量的影响

保持其他反应条件不变, 改变盐析温度, 考察盐析温度对产品收率和纯度 (HPLC) 的影响, 结果如图1所示。

由图可知, 随着盐析结晶温度的升高, 产品的收率降低, 但纯度提高, 因为盐析温度降低, 产品磺化对位酯和副产品双磺化对位酯溶解度降低而大量析出, 产品收率增加。根据企业对产品质量的要求, 选择盐析结晶温度为20-25℃。

2.4 母液冷析温度对中间产物回收率的影响

改变母液冷析温度, 考察不同温度下, 母液中有机物的析出情况, 结果如图2所示。

从图2中可以看出, 当冷析温度大于15℃时, 滤液ⅠCOD变化不明显, 从15℃降温到10℃时, 滤液ⅠCOD大幅下降, 而小于5℃后, 下降变缓。所以冷析降温到5℃以下时对母液中中间产物的析出贡献不大, 因此选择冷析温度为5℃。

2.5 滤液Ⅱ浓缩程度对硫酸钾回收率的影响

硫酸钾在溶液中, 是以硫酸根离子和钾离子的形式存在, 而在含硫酸的溶液中因为已经存在一部分硫酸根离子, 这使得硫酸钾的溶解平衡向逆反应方向进行, 因此在同一温度下, 硫酸钾在硫酸溶液中的溶解度要低于在水中的溶解度, 并且随着酸度的增大, 溶解度减小。电离反应方程式如下:

在滤液Ⅱ中, 硫酸酸度增加, 硫酸钾溶解度降低;且温度升高, 硫酸钾溶解度变化不明显, 所以随着浓缩的进行, 硫酸钾逐步析出。综合浓缩能耗因素, 选择浓缩程度为提高硫酸酸度到50-60%。经多次实验检测, 冷却结晶分离硫酸钾后, 硫酸溶液中硫酸钾的质量百分比含量<1.5%。

3 结语

3.1在磺化对位酯合成工艺中可用硫酸钾替代氯化钾作为盐析剂, 控制盐析温度为20-25℃, 在产品收率、质量符合要求的前提下, 避免氯离子的带入, 有利于纯净钾盐的回收。

3.2母液废水降温到5℃, 能冷析回收溶解在母液中的大部分磺化对位酯和双磺化对位酯, 可套回到水解工序重新水解, 提高产品反应收率2-3%, 达到92%以上。

3.3母液经冷析、活性炭吸附后浓缩到硫酸酸度为50-60%, 结晶分离, 得到含量大于97%的粉末状硫酸钾, 回收率大于90%;浓缩冷凝水可套回做稀释底水;回收的硫酸可用作分散染料的耦合底酸。

本文所述工序合成磺化对位酯, 工艺流程简洁, 操作简单。各步工序的产物都能回用, 减少资源的浪费, 实现清洁生产。

参考文献

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[3]张兴华, 邢广文.一种染料中间体磺化对位酯的制备方法[P].中国专利:CN201110185187.3, 2004.

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[6]张兴华, 邢广文.一种磺化对位酯生产中废酸的处理方法[P].中国专利:CN200810154089.1, 2008.

[7]孟云龙, 褚平忠.一种磺化对位酯产生的废酸回收方法[P].中国专利:CN201110316618.5, 2011.

[8]Glenn A.Thompson, Anthony J.Corso, Hans Helmut Dr.Steuernagel.Water-soluble monoazodyes containing a ureido groupand two sulfonyl fiber-reactive groups, process for their preparationand their use[P].European patent:EP0265857, 1988.

清洁生产工艺 篇8

近年来, 我国造纸工业的现代化和纸业市场的全球化也进展迅速。在产业结构调整和技术装备的提高方面都发生了巨大的变化。由于目前造纸行业在原料结构、规模结构、产品结构和技术装备水平上还有很多欠缺, 水环境仍然面临着巨大的压力。因此, 挖掘清洁生产潜力, 就成了造纸企业可持续发展的必然选择。创新企业清洁生产服务理念, 是我国造纸企业在提高生产、保护生态环境的必由之路。在造纸企业倡导清洁生产, 具有资源潜力大、污染低、可循环利用等优势, 可以有效缓解能源储备与需求间的矛盾, 有效解决环境污染问题。文章在此背景之下进行研究, 聚焦于造纸业的工艺评估、分析和改进, 以具体的案例来阐释如何从造纸工艺挖掘清洁生产潜力。文章的成果对于造纸企业的健康发展具有比较好的借鉴意义。

1 造纸业清洁生产概述

所谓清洁生产, 是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施, 从源头削减污染, 提高资源利用效率, 减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放, 以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。

2 纸业清洁生产案例分析

下面对具体的案例进行分析, 针对生产过程中的工艺评估和改进, 阐述从造纸工艺挖掘清洁生产潜力的模式及收益。

2.1 企业简况

某纸制品有限公司主要产品为牛皮卡纸和瓦楞纸。目前, 该公司已有2条生产线投产, 年产量为20万吨。该公司的5760生产线于2010年7月后正式生产, 资源消耗相对偏高。只有解决此问题, 才能在日益激烈的市场竞争中赢得发展和扩大的机遇。

2.2 清洁生产审核

该公司根据自身的特点, 成立了以总经理为首的清洁生产审核小组, 根据工作进度要求, 结合公司的实际, 制定了详细的清洁生产审核工作计划。审核重点的生产过程已基本涵盖了全厂的生产过程, 包括其生产工艺流程和设备流程。在生产工艺方面, 审核的重点涵盖了碎解、筛选净化、浓缩、热分散及磨浆、网前短循环、成型压榨、烘干、压光卷取、复卷等工艺过程。

2.3 清洁生产审核实践总结

生产车间典型生产的自制水消耗比大生产略少, 经审核小组分析, 认为主要是大生产消耗的水包含了生产车间日常消耗用水造成的的;而生产车间其他物料和资源消耗基本都跟大生产持平。可见, 生产车间的管理相当不错, 要进一步降低资源的消耗情况, 可以从工艺和设备的改造及水蒸汽的消耗方面着手。

在典型生产中, 蒸汽主要消耗在热分散和烘干, 产生的冷凝水尽可能地进行了回收, 要想减少蒸汽消耗, 只能从工艺改进的角度入手。

另外, 成型压榨会产生水蒸汽, 这部分水蒸汽是直接外排的, 审核小组认为这个具有余热和水回收的可能性。

2.4 清洁生产方案分析

结合生产实际, 总共提出了18个清洁生产方案, 涉及原材料和能源、工艺技术、管理和过程控制等等八个生产要素。审核小组按清洁生产审核的要求, 将所有方案分为无/低费、, 中费和高费方案3大类。各类方案的划分情况如下:

无/低费清洁生产方案:投入资金≤10万元人民币;

中费清洁生产方案:10万元<投入资金≤50万元人民币;

高费清洁生产方案:投入资金>50万元人民币。

经过现场讨论, 并结合公司的实际, 该公司的员工提出了14个无/低费方案、4个中/高费方案 (主要是针对设备改造以及污染物处理等方面) 。经过论证后, 可知所有的无/低费方案具有较好的技术可行性、环保可行性和经济可行性, 分析可见, 市场各种变化对中/高费清洁生产方案实施的经济效益影响很小, 同时, 中/高费清洁生产方案的实施有利于该公司市场竞争力和社会形象的提高, 有利于公司的进一步发展。

将所有的清洁生产方案归纳为八类。有关生产工艺改进的方案为:引入采用纤维分级工艺, 经过评估, 此工艺在技术可行性、环境可行性、经济可行性均满足要求。

在工艺改进之外, 还提出了筛选净化工序优化、沼气利用、锅炉风机安装变频、锅炉烟气脱硝改造等改进方案, 这些方案和工艺改进一起实施, 从而提升企业的清洁生产水平。

清洁生产方案的实施目的和内容见表1:

下面对方案进行简述:

Z1筛选净化工序优化:

该公司的筛选净化工序原先用的是双效分离机, 采用的是2台185kw的电机, 额定出浆量为250t/d。经过一段时间的运行, 技术人员发现就算满负荷生产, 电机的效率都不高, 从而在一定程度上浪费了电。

在本轮清洁生产审核中, 公司决定采用“KBC”的粗筛替换原用的双效分离机, “KBC“粗筛的额定出浆量为500t/d, 采用的是1台250k W的电机。在额定出浆量不变的情况下, 电机的功率减少了120k W。

本方案预计投入人民币约48万元, 按一年350个工作日, 一天24小时计算, 可节电约202万k Wh。

按火力发电系数355g/k Wh, 可计算出本方案节约的标煤量为717.1tce, 该公司用煤的热值为4650k Cal, 每吨煤按1000元计算, 可算出本方案的经济效益为107.95万元。

该公司用煤的含硫率为0.4%, 按S转换为SO2的转化率为80%计算, 可算出SO2的产生量削减了5.18t。

Z3锅炉风机安装变频:

锅炉风机为2台315k W, 按一年350个工作日, 一天24小时计算, 变频器的节电率按10%计算, 预计全年可节电约40万k Wh。

G1锅炉烟气脱硝改造:采用国际先进技术美国阿米那电力环保技术开发 (北京) 有限公司的低NOx燃烧系统, 处理烟气量最大可达每小时61万立方米, 综合脱硝率约为30%左右。

此方案实施完毕后, 能减少氮氧化物排放量约70t。

F12采用纤维分级工艺:以国际先进的纤维分级工艺, 用长纤替换部分木浆, 降低生产成本, 减少浆的消耗。

2.5 清洁生产方案实施效果

经过具体的部署和实施, 低费方案与中高费方案均取得了不错的效果, 无/低费方案的投资仅仅才18.5万元, 但是获得的效益却相当可观。已完成的中/高费方案共投入资金为人民币1203万元。对已经实施的中/高费方案的效益情况进行了统计和分析, 详见表2:

中/高费方案效益的汇总情况, 详见表3:

由上表可见, 该公司的中/高费方案带来了良好的经济效益方面和环境效益。

审核小组对审核后该公司的生产数据进行了收集和分析, 得出了生产审核前后的变更情况:

(1) 大部分单位产品辅料指标及单位产品取水量呈下降趋势, 说明无/低费方案的实施确实有了效益。

(2) 单位产品淀粉消耗及单位产品保洁剂消耗增加, 则是由于染料及施胶剂变更。

(3) 单位产品综合能耗下降, 说明方案的实施确实见到了效益。

通过清洁生产的实施, 尤其是先进工艺的引入, 永耀公司成功地完成了预定的清洁生产目标。

3 结束语

造纸企业只有将清洁生产作为企业发展的核心, 才能减少生产过程中的资源消耗, 削减生产过程污染物产生和排放, 随着社会对企业环境保护的要求越来越高, 造纸行业废水又是较难处理的工业废水。因此, 必须持续的开展清洁生产, 要在工艺技术方面继续不断的改进, 不断的削减污染物的产生和排放, 增强自身的综合竞争力, 并履行自身的社会责任。

参考文献

[1]赵卫星, 严明.降低中水回用造纸废水可溶性污染物的化学方法[J].广东化工, 2014 (15) .

[2]李修安.造纸企业清洁生产审核评估案例[J].湖南造纸, 2014 (2) .

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[5]黄磊.草浆造纸企业清洁生产审核案例分析[J].中华纸业, 2013 (1) .

煤气化工艺清洁生产及环境保护分析 篇9

1 固定床气化

一般来说, 固定床气化工艺主要采用的是颗粒直径6mm-50mm之间的碎煤作为原料, 气化剂通常采用纯氧或者水蒸气, 在实际生产操作中固定床气化工艺主要有两种, 一种是间歇性气化工艺, 该煤气化工艺由于操作单一并且对于能源的需求相当大已经基本淘汰了, 另一种是以鲁奇移动床加压气化为代表的连续性气化工艺, 和间歇性气化工艺相比, 该煤气化工艺耗氧率更低, 生产能力也更高, 劣质煤也能够达到气化的效果。从能否实现清洁生产的角度分析, 固定床气化工艺主要存在以下两个方面的问题:一个是固定床气化工艺在生产的过程中会产生大量的废气如煤气水分离膨胀气、灰锁泄压排气、煤锁加煤、泄压排气等, 对于这些可以采取气柜收集的方式进行处理, 实现废气的二次利用, 从而达到环保的目的;另一个是固定床气化工艺在煤气化过程中排放的废气中含有大量的焦油、氨、氰等物质, 对于这些物质目前仍旧没有很好的处理办法, 虽然说可以采用设置酚、氨回收以及水气分离的方式将这些物质分离出来然后送到处理站进行处理, 但是由于其处理过程是相当复杂的, 对于技术、成本等都有着相当高的要求, 因此并不具有现实的可操作性。当前主要的固定床气化炉型主要有UGI煤气化炉、鲁奇煤气化炉等, 分析这些产品特点我们就不难发现固定床气化的清洁生产能力和对环境的影响, 以UGI煤气化炉为例, 其在原料上主要选用无烟煤和焦炭, 可以制取空气煤气、半水煤气或者谁没钱, 最大的优势在于可以采用不同的操作方式来进行煤气化生产, 具有很强的适应性, 再加上煤气化炉的上部有耐火材料, 下部设有水夹套来回收热量, 因此UGI煤气化炉清洁生产能力和环保能力只能说是差强人意, 当然由于其对煤种的要求比较高, 因此对于环境的影响也没有想象中的严重, 只是应用范围比较小。

2 气流床气化

气流床气化工艺主要是以纯氧作为氧化剂, 在一定温度的条件下完成煤气化过程, 排除煤炭中的焦油、酚等成分, 有效气体的含量要高于固定床气化工艺和流化床气化工艺。该煤气化工艺的最大优势就在于合成的气体质量较高, 工艺灵活, 气化压力、生产能力较高。当然, 有利就有弊, 使用该工艺的时候如果想要最大限度的发挥其生产能力就不可避免的需要使用助溶剂, 如此就增加了生产成本。而如果不想增加投资成本的话则要求煤灰的熔点要低于1300℃, 含灰量应当低于15%, 如此流化床气化工艺作用就大打折扣。从污染物的排放来看, 气流床气化工艺在生产过程中产生的废水主要包括急冷水、洗涤塔洗涤水以及渣池排放的细渣水, 由于气化稳定和压力比较高的缘故, 排出的废气与废水中基本上不含有焦油和氰化物等杂志, 因此通常可以采用投加絮凝剂的方式来对废水进行沉降、过滤处理, 然后在回收利用, 从而实现了水资源的重复利用, 达到了节能减排的目的, 可以说是目前最为理想的一种煤气化工艺。此外, 值得注意的是, 为了更好的实现环保的目的, 当前部分大中型煤化工企业投资增建了中水会用装置, 对废水采取超滤、反渗透、消毒等措施之后又送到水循环系统作为补充水, 从化在实现减少废水排放量的同时达到了节约水资源的目的, 对保护水体起到了积极的作用。当前的应用气流床气化工艺的煤气化炉主要包括K-T炉、德士古气化炉等, 其中K-T气化炉是一种技术比较成熟的设备, 该气化炉的外形是水平椭圆球, 每个炉头装有两个喷嘴, 喷出的煤粉在自己的火焰区尚未燃尽时可进入对方的火焰中气化, 从而有效的增加了碳化率, 生产过程中产生的熔渣由灰机送出, 其余被气体带走。一直以来, K-T气化炉以其结构简单, 生产能力高, 蒸汽用量小, 有效气体成分高的优势受到企业的重视, 但是其能耗巨大, 灰飞难以处理等问题也使得K-T气化炉很难实现节能减排和环境保护的目标。

3 流化床气化

粉煤流化床加压气化也常被称为沸腾床气化, 这是一种技术技术较为成熟的煤气化工艺, 当前国内的大多数煤化工企业采用的都是该工艺。流化床气化直接采用6mm作用的碎煤作为原料, 气化剂又可以作为硫化介质使用且炉内的温度分布十分均匀, 因此一直以来流化床气化工艺都广受国内外专家的重视, 陆续开发出HTW、U-Gas等设备。该煤气化工艺的优势在于由于气化的是细颗粒粉煤, 因此可以充分利用机械化采煤得到细粒度原理, 由于煤炭的干馏和气化是在相同温度下进行的, 相比于移动床的干馏区来将, 其干馏温度相对也要高得多, 所以煤气中基本上不含有焦油、酚和烷等物质, 排放的废水对环境造成的污染也较小。但是其缺点也是比较明显的, 主要体现在以下几个方面:首先是气化稳定较低决定了该该工艺必须使用活性较高的煤炭作为原料, 从而限制了煤气产量和碳转化率的进一步提高;其次是气化炉设备庞大, 由于流化床上部固体物料处于悬浮状态, 物料运动空间要比固定床气化和气流床气化大得多;然后是流化床气化工艺在生产的过程中热损伤大, 炉床馁温度分布十分均匀既是流化床气化的优势也是其劣势, 温度分布均匀导致出炉煤气温度和炉床温度基本一致, 带走热量较多, 热损失较大;最后是煤气质量较差。气化温度较低不利于二氧化碳还原和水蒸气分解反应, 因此煤气中二氧化碳的含量较高。以HTW、U-Gas等设备为代表的流化床气化工艺是当前煤气化企业应用范围最广的一种煤气化工艺技术, 其中HTW由于具有出炉粗煤气直接进入两级旋风除尘器, 含碳量较高的颗粒返回炉内进一步气化, 除尘器流出的气体进入废热锅炉回收热量, 再经水洗塔冷却除尘的特点, 因此可以是是一种清洁生产, 环保的煤气化生产设备, 当然其需要增加一定比例的添加剂导致成本增加的现实也是不容忽视的。

煤气化经过长期的发展形成了三种气化方式, 它们对于煤炭质量和设备的要求也是有所区别的, 对于环境的影响也是不尽相同的。因此对煤气化工艺技术路线进行确定时, 我们不仅要考虑到投资情况、装置规模、煤炭资源等因素, 更要考虑到当地环境的承载能力例如水资源容易受到影响的地区就不能采用废水排放量较大的气化工艺。近年来, 我国致力于灰熔聚气化技术、多元料浆气化技术、多喷嘴对置式水煤浆气化技术等技术的研究与开发, 并且成功的运用到工业化装置中, 其能够对清洁生产与环境保护的要求进行很好的贯彻, 能够很好的保证我国今后的煤化工发展, 具有更强的实用性, 因此必将会得到十分广泛地应用。

参考文献

[1]甘世杰.煤气化工艺清洁生产及环境保护研究[J].科技传播.2014.18.

[2]姚瑶.黑龙江省煤化工行业发展中的环境保护问题初步探讨[J].资源节约与环保.2013.01.

[3]刘思明.关于我国煤气化技术进展和升级发展方向的思考[J].化学工业.2013.08.