第二章 清洁生产实施方法

二.资源综合利用的具体做法
在一般的工艺产品中，原料费用约占成本的 60-70%。通过原料的综合利用可直接降低产品成 本、提高经济效益，同时也可减少废物的产生和排 放。因此，资源的综合利用是创建清洁生产的首要 方向。
废钢材炼钢
❖ 节约工业用 水 40％
❖ 减少环境污 染 80％
❖ 减少大气污 染 70％
生产规模/×104t·a-1 裂解炉类型 原料 工艺废水/t·t-1 废碱液/t·t-1
30
管式炉 轻柴油
0.23
0.01
11.5
管式炉 轻柴油
3.48
0.73
7.2
砂子炉 原油闪蒸油 2.22
0.11
南京扬子30万吨乙烯装置
❖ 实例3：环氧乙烷制取乙二醇
❖ 北京某石油化工厂乙二醇生产中的环氧乙烷精制塔
对工艺和设备改进的意义
❖ 我国造纸工业每年耗用烧碱100余万吨，目前烧 碱回收率不到30％，而发达国家可达到95％。我国 若能将通过改进造纸生产工艺，将烧碱回收率提高 到80％，一年可多回收烧碱50余万吨。
我国是世界上工业锅炉数量和耗煤量最多的国家。目前在用的 工业锅炉约50万台左右，其中94％是燃煤的，年耗原煤4．3亿吨， 占全国总耗煤的33％。由于生产技术较落后，这些锅炉的平均热效 率为65％，比发达国家低15-20个百分点，平均每年多耗原煤0．8亿 -1亿吨，直接经济损失约200 亿元。
❖ 煤的气化反应一般可人为地简化成氧化（放热）反 应（如碳+氧气）,还原(吸热)反应（如碳+水，碳+ 二氧化碳），甲烷生成（裂解）反应和水煤气平衡 反应（一氧化碳+水）等。
❖
煤
❖
汽化
燃烧
CO2
❖ 烃类 煤气
煤渣 煤灰 发电
废热
供热 脱硫
❖
民用 建材
❖ 化工产品
提取有色金属 硫酸 硫磺 固化
温室种植
大力发展水泥散装化
推行清洁生产在于实现两个全过程控制:
(1)在宏观层次上组织工业生产的全过程 控制，包括资源和地域的评价、规划、组 织、实施、运营管理和效益评价等环节;
(2)在微观层次上的物料转化生产全过程 的控制。包括原料的采集、贮运、预处理、 加工、成型、包装、产品和贮存等环节。
此外，在清洁生产的实施中，不但要有 技术上的可行性，还应包括经济上可赢利性， 体现经济效益、环境效益和社会效益的统一。
❖ 废气：尽量考虑处理利用。 ❖ 水：建立无废水排放系统是创建清洁生产工艺的第
一步。
❖ 为什么说建立无废水排放系统是创建清洁生 产工艺的第一步？
❖ 水是宝贵的资源，水在工业生产中占有特别
重要的地位，它可以是生产的一种原料 ，也可作 为溶剂，或作为反应的介质。此外，大量的水还 可作为冷却剂，是水力输送的介质和动力系统的 组成部分。不同的工业部门对水的利用方式有很 大的不同。在清洁生产工艺中必须建立合理的用 水原则，以达到节水无废水排放的要求。
第二节 资源的综合利用
一.概念
自然资源:（广义）指在一定的时空条件下，能够 产生经济价值，提高人类当前和未来福利的自然环 境因素的总称。
（狭义）指自然界中可以直接被人类生 产和生活利用的自然物。自然资源又称地球资源。
自然资源实际上包括了原料和能源等。
自然资源的分类
可再生资源 不可再生资源 恒定（永续）资源
❖
❖
当前,我国亟待淘汰一批役龄过长、规模过小、
工艺过老、消耗过高、污染过大、效益过低的企业
和设备,诸如:土高炉、土焦化、土炼油、土冶炼、
土立窑、土造纸、土制糖、土制革、柴油发电机等
等。
土法冶炼
土法炼油
工艺改进实例
❖ 实例1：苯胺制取工艺
采用流化床催化加氢法替代铁粉还原法
效果 A.消除铁泥渣的产生
❖ 尽量做到：
❖ （1）供水、用水和净水应作为整体系统考虑，与 生产主体流程同时设计；
❖ （2）尽量少从水源取水，而使用经过适当处理的 生产废水（Reduce） ；
❖ （3）节约用水，实现一水多用；
❖ （4）净化废水的目的不是为了排放，而是为了使 生产过程中产生的废水再生、回用，整个企业应建 立起无废水排放的闭路用水循环系统（Recycle）；
❖ 锌：70000吨
❖ 二氧化锰：100000吨
❖ 铜：1200吨
粉煤灰生产高效净水剂
粉 煤 灰 生 产 的 烧 结 砖 头
❖ (3)能量转换再循环
❖ 从许多固体废料处理过程中可以回收能量，包 括热能、电能、燃料等。
厂内水、气的再循环
❖ 在企业（厂）内的物料再循环中，应特别强调生产 过程中所用气和水的复用与再循环，以减少废气和 废水的排放。
水资源
❖ 所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加 工转换的各种能量和资源，它包括：原煤、原油、 天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波 浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等 等。
❖ 由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品， 称为二次能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、 柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦 炭等等。
废渣量由2500kg/t
5kg/t
B.降低原料和动力消耗
每吨苯胺产品的蒸汽消耗由3.5t
1t
电耗220kw.h
130kw.h
❖ 实例2：乙烯的制取
在乙烯生产中，乙烯装置的废水排放量与装置的 规模、工艺设备类型以及原料种类等密切联系。从 发展方面来看，乙烯生产装置趋向于大型化。
不同规模和原料，乙烯装置废液排放数据比较
❖ 原设计：直接蒸汽加热
废水中COD大幅度增加
❖
❖
间接蒸汽加热
❖ 效果： 废水量减少
❖
COD含量降低
❖
产品单位能耗降低
❖
产品回收率提高
❖
减少污水处理费用
❖
节约物料消耗
第四节 组织企业（厂）内的物料循环
“组织企业（厂）内的物料循环”被美国环保 局作为与“源处削减”并列的实现废弃物排放量最 少化的两大基本方向之一。在这里强调的是企业 （厂）层次上的物料再循环。实际上，物料再循环 作为宏观仿生的一个重要内容，可以在不同的层次 上进行，如工序、流程、车间、企业乃至地区。考 虑再循环的范围越大，则实现的机会越多。
为原料或原料替代物返回原生产流程中 ❖ （3））将生产过程中生成的废料经适当的处理后
作为原料返回本厂其它生产过程中去。
❖ 企业内废料资源化的技术
❖ (1)工业废料中有用资源的回收
❖
工业废料中可再生利用的资源主要有金属、玻
璃、塑料、纸类、纤维。
❖ 例如：废催化剂中贵重、稀有金属的回收。
❖ （2）物质转换再循环
❖ 减少废弃物 97％
资源综合利用方法：
1、资源的综合勘探、综合评价、综合开发 2、原料成分的正确鉴别是综合利用的前提 3、形成产业链 4、要解决一系列的工艺技术问题 5、把能量和物质的转化过程结合起来加以考虑 （称作动力-工艺一体化） 6、组织跨行业的协作，做到企业间的横向联合
采矿（煤）场
❖ 煤的气化泛指各种煤(焦)与载氧的气化剂（氧气， 水，二氧化碳) 之间的一种不完全反应，最终生成 由一氧化碳，氢气，二氧化碳，甲烷，氮气，硫化 氢等组成的煤气。
❖ （5）净化废水的同时应提取废水中的有用的组分， 回用于流程中制取产品，或转化为二次资源 （Reuse） 。
❖ 从上可知，建立无废水排放系统，不但可以消除工 业废水的污染，减少新鲜水的用量，而且还能大大 节省废水治理的费用。建立完全的清洁生产工艺一 般需要较大的投资改造，是一个较长的发展过程， 而建立无废水排放工艺，相对而言比较简单，一般 不需要从根本上改动主体生产工艺和设备，只需在 用水的各流程、车间和企业中建立不同层次的闭路 循环。因此，对于大多数企业来说，建立无废水排 放系统是创建清洁生产工艺的第一步。
三.改革工艺和设备的具体做法
（1）简化流程中的工序和设备； （2）实现过程连续操作，减少因开车、停车造成 的不稳定状态； （3）在原有工艺基础上，适当改变工艺条件； （4）配备自动控制装置，实现过程的优化控制； （5）改变原料配方，采用精料替代原料； （6）换用高效设备，改善设备布局和管线； （7）采用新工艺； （8）不同工艺相组合（化工－冶金流程）。
❖
利用固体废物制备各种新形态的物质，是使大
量固体废料资源化的主要方法。
❖ 例如：粉煤灰生产建筑材料
❖
生产烧结砖头、水泥
❖
利用赤泥制造硅钙肥料
❖ 全国一年 耗用牙膏 14亿支， 其中牙膏 皮含铅量 达一万余 吨，回收 部分只有 三千多吨
❖ 我国每年消耗60亿支 干电池，大部分没有 得到回收，这些废干 电池中含有大量可利 用的物资：
(3)易于回收、复用和再生;
(4)合理包装;
(5)合理的使用功能 (以及具有节能、节水、 降低噪声的功能)和合理的使用寿命;
(6)产品报废后易处理、易降解等。
关于合理包装： 1991-2000年，我 国生产的44亿吨水 泥，37.5亿吨是用 袋装。
其中消耗 纸张2250 万吨
每年排放固体废物 283万吨
二.设备
设备：是实现物料转化的基本硬件。它的选用 是由工艺决定的，从清洁生产的观点来看
（1）对于设备本身，要求它设计合理，结构轻巧， 少耗材料，特别是少用昂贵的特殊材料，易于 加工安装，使பைடு நூலகம்寿命长，占地少，造价低。
（2）对其运行来说，希望它能耗低、效率高，产 品质量有保证，易于控制，安全可靠，物料泄 漏少、滞留少，维修要求低，劳动强度小等等
(4)各种节能技术和措施等，如在能耗大的化 工行业采用热电联产技术，提高能源利用率。
生物质原料气化装置
利用天然气，既供热，又发电，实现热电联产
2.清洁的生产过程
(1)尽量少用、不用有毒有害的原料，这就 需要在工艺设计中充分考虑;
(2)消除有毒、有害的中间产品;
(3)减少或消除生产过程的各种危险性因素， 如高温、高压、低温、低压、易燃、易 爆、强噪声、强振动等;
❖传统工业：无论在整体上，还是在局部的工 艺流程上，基本都是开环系统。
❖ 原料 生产过程
❖
❖
废料
产品 使用 报废
❖清洁生产企业：无论在整体上，还是在局部 的工艺流程上，基本都是闭环系统。
❖原料 生产过程 产品 使用 报废
❖
废料
企业（厂）内的物料循环可分为下列几种情况
❖ （1）将流失的物料回收作为原料返回工序中 ❖ （2）将生产过程中生成的废料经适当的处理后作
二.清洁生产的内容
从清洁生产的内容来看，主要包括清洁的能源、 清洁的生产工艺和清洁的产品等。
1.清洁的能源
(1)常规能源的清洁利用，如采用净煤技术，逐步 提高液体燃料、天然气的使用比例;
(2)可再生能源的利用，如水力资源的充分开发和 利用;
(3)新能源的开发，如太阳能、生物质能、风 能、潮汐能、地热能的开发和利用;
第二章 实现清洁生产的
主要方法
❖本章讲授要点：介绍实现清洁生产的主 要方法。包括资源的综合利用、改革工 艺和设备、组织企业内的物料循环、加 强管理、改进产品设计体系、必要的末 端处理、组织区域内的清洁生产等。
❖重点：清洁生产的组织实施与管理。 企业和区域内的物料循环。
第一节 概述
一.清洁生产目的 清洁生产指以节约能源、降低原材料消
耗、减少污染物的排放量为目标，以科学管 理、技术进步为手段，以政策为推动力，目 的是提高污染防治效果，降低污染防治费用， 消除或减少工业生产对人类健康和环境的影 响。
❖ 因此，清洁生产可以理解为工业发展的一种 目标模式。即利用清洁能源、原材料，采用清洁 的生产工艺技术，生产出清洁的产品。
❖ 同时，实现清洁生产，不是单纯从技术、经 济角度出发来改进生产活动，而是从生态经济 （循环经济）的角度出发，根据合理利用资源， 保护生态环境这样一个原则，考察工业产品从研 究、设计、生产到消费的全过程，以期协调社会 和自然相互关系。
(4)采用少废、无废的工艺; (5)选择高效的设备; (6)加强物料的再循环 (厂内、厂外); (7)简便、可靠的操作和控制; (8)完善的管理等等。
3.清洁的产品
(1)节约原料和能源，少用昂贵和稀缺 原料，利用二次资源作原料;
(2)产品在使用过程中以及使用后不含 有危害人体健康和生态环境的因素;
❖清洁生产过程示意图
三.实现清洁生产的主要途径
根据清洁生产的概念、近年来工业实践、 以及在开发和利用清洁生产技术方面所积累的 经验，可归纳出以下一些实现清洁生产的主要 途径： （1）资源的合理利用 （2）改革工艺和设备 （3）组织企业（厂）内的物料循环 （4）改进产品设计体系 （5）加强管理 （6）必要的末端处理 （7）组织区域内的清洁生产等
利用
❖
温水养殖
❖
煤的综合利用示意图
❖
第三节 改革工艺和设备
工业生产中产生废弃物，造成污染，这是工艺 不完善的表现。
一.工艺
工艺：是从原料到产品实现物质转化的其本软件。 对于一个理想的工艺过程，可以提出不少的要求， 例如：前后工序衔接合理、能耗低、原材料消耗少、 无废或少弃物排出、安全可靠、易于自动化、所用 设备简单等。