化工清洁生产

1、12第一节第一节 清洁生产进展清洁生产进展第二节第二节 化工清洁生产原理与技术化工清洁生产原理与技术第三节第三节 化工清洁生产实例化工清洁生产实例第四节第四节 循环经济简介循环经济简介3n 清洁生产的定义清洁生产的定义n 清洁生产的主要内容清洁生产的主要内容n 清洁生产的发展清洁生产的发展45最理想的状况是在生产和消费的全过程不产生污染，最理想的状况是在生产和消费的全过程不产生污染，即即“”；任何时候都可达到的目标应该是尽可；任何时候都可达到的目标应该是尽可能减少污染，防治结合，做到能减少污染，防治结合，做到“”。最低要求。最低要求也应该做到也应该做到“。在不得不选择末端治理方案。在不得不选择

2、末端治理方案时，要尽可能做到时，要尽可能做到“”，充分利用一切物料和，充分利用一切物料和能量。这就是当前全球大力提倡的能量。这就是当前全球大力提倡的。6我国的我国的中华人民共和国清洁生产促进法中华人民共和国清洁生产促进法中定义中定义清清洁生产洁生产为：不断采取改进设计、使用清洁的能源和原为：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，提高资源利用率，减少用等措施，从源头削减污染，提高资源利用率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染的产生和或者避免生产、服务和产品使用过程中污染的产

3、生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。7n 清洁生产的定义清洁生产的定义n 清洁生产的主要内容清洁生产的主要内容n 清洁生产的发展清洁生产的发展8产品应尽可能节约原料和能源，少用昂贵和稀缺原料，产品应尽可能节约原料和能源，少用昂贵和稀缺原料，多利用二次资源作原料；产品在使用过程中以及使用多利用二次资源作原料；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；易于回收、后不含有危害人体健康和生态环境的因素；易于回收、复用和再生；合理包装；具有合理的使用功能复用和再生；合理包装；具有合理的使用功能( (含节含节能、节水、降低噪声功能

4、能、节水、降低噪声功能) )和合理的使用寿命；产品和合理的使用寿命；产品报废后易处理、易降解等。报废后易处理、易降解等。9尽量不用、少用有毒有害的原料、材料以及中间产品；尽量不用、少用有毒有害的原料、材料以及中间产品；消除或减少生产过程的各种危险性因素，如高温、高消除或减少生产过程的各种危险性因素，如高温、高压、低温、易燃、易爆、强噪声、强震动等；选用无压、低温、易燃、易爆、强噪声、强震动等；选用无废、少废的工艺；高效的设备；物料的再循环废、少废的工艺；高效的设备；物料的再循环( (厂内、厂内、厂外厂外) )；简便、可靠的操作和控制；完善的管理等等。；简便、可靠的操作和控制；完善的管理等等。1

5、0包括常规能源的清洁利用和节约能源，如采用洁净煤包括常规能源的清洁利用和节约能源，如采用洁净煤技术、逐步提高液体燃料、天然气的使用比例，回收技术、逐步提高液体燃料、天然气的使用比例，回收利用生产过程的各种余热，逐级使用热能等以降低能利用生产过程的各种余热，逐级使用热能等以降低能耗对环境的污染。还包括大力开发利用可再生能源，耗对环境的污染。还包括大力开发利用可再生能源，如水力能、太阳能、生物质能、风能、潮汐能等。如水力能、太阳能、生物质能、风能、潮汐能等。11n 清洁生产的定义清洁生产的定义n 清洁生产的主要内容清洁生产的主要内容n 清洁生产的发展清洁生产的发展12u19891989年年5 5月

6、，联合国环境规划署月，联合国环境规划署(UNEP)(UNEP)首次提出清首次提出清洁生产。洁生产。u19901990年年lOlO月，月，UNEPUNEP正式提出清洁生产计划，希望摆正式提出清洁生产计划，希望摆脱传统的末端控制技术，超越废物最小化，使整个工脱传统的末端控制技术，超越废物最小化，使整个工业界走向清洁生产。业界走向清洁生产。u19921992年年6 6月，联合国环境与发展大会正式将清洁生月，联合国环境与发展大会正式将清洁生产定为实现可持续发展的先决条件，同时也是工业界产定为实现可持续发展的先决条件，同时也是工业界达到改善和保持竞争力和可盈利性的核心手段之一，达到改善和保持竞争力和可盈

7、利性的核心手段之一，并将清洁生产纳入并将清洁生产纳入二十一世纪议程二十一世纪议程中。中。13u19841984年美国国会通过了年美国国会通过了资源保护与恢复法资源保护与恢复法固体固体及有害废物修正案及有害废物修正案，明确规定废物最少化是美国的，明确规定废物最少化是美国的一项国策。一项国策。u19901990年秋季美国国会又通过了污染预防法案，法案年秋季美国国会又通过了污染预防法案，法案明确规定美国的环境政策是必须控制和消减污染源的明确规定美国的环境政策是必须控制和消减污染源的产生；无法预防的污染物应当以环境安全的方式转化产生；无法预防的污染物应当以环境安全的方式转化利用；污染物的处置或向环境中

8、排放只能作为最后的利用；污染物的处置或向环境中排放只能作为最后的手段，并且应当以环境安全的方式进行。手段，并且应当以环境安全的方式进行。14u19931993年年，欧盟开始实施第五环境行动纲领，欧盟开始实施第五环境行动纲领，并发布，并发布了了综合污染预防指令。把环境保护政策纳入工业制造、综合污染预防指令。把环境保护政策纳入工业制造、能源、交通、农业和旅游等领域的生产活动中能源、交通、农业和旅游等领域的生产活动中。u20012001年颁布的第六环境行动纲领进一步扩展到气候年颁布的第六环境行动纲领进一步扩展到气候变化、自然和动物的多样性、环境与健康、自然资源变化、自然和动物的多样性、环境与健康、自

9、然资源与废弃物等生产生活活动中。与废弃物等生产生活活动中。15u2020世纪世纪8080年代，我国开始研究推广清洁生产工艺，年代，我国开始研究推广清洁生产工艺，开发了许多清洁生产技术，为清洁生产的实施打下了开发了许多清洁生产技术，为清洁生产的实施打下了基础。基础。u20022002年年6 6月颁布月颁布中华人民共和国清洁生产促进法中华人民共和国清洁生产促进法，成立了国家清洁生产中心、化工清洁生产中心及部分成立了国家清洁生产中心、化工清洁生产中心及部分省市的清洁生产指导中心，逐步建立和健全了企业清省市的清洁生产指导中心，逐步建立和健全了企业清洁生产审计制度。洁生产审计制度。16n 化工清洁生产原

10、理化工清洁生产原理n 化工清洁生产技术化工清洁生产技术n 化工清洁生产的途径化工清洁生产的途径17u利用当代先进物理技术和化学方法相结合，研究和利用当代先进物理技术和化学方法相结合，研究和开发对开发对环境友好环境友好的的新反应新反应、新工艺新工艺、新产品新产品，消除或，消除或减少对人类健康和环境有害的原料、试剂、溶剂和催减少对人类健康和环境有害的原料、试剂、溶剂和催化剂等的使用以及废物的产生，实现社会一经济生态化剂等的使用以及废物的产生，实现社会一经济生态环境的协调发展。实现化学化工技术的环境的协调发展。实现化学化工技术的“绿色化绿色化”。18一、设计、生产安全化学品一、设计、生产安全化学品u

11、首先，作为最终使用的化学产品应该对人类健康和首先，作为最终使用的化学产品应该对人类健康和环境是无害的。环境是无害的。u考察一种化学品是不是安全的、环境友好的，不但考察一种化学品是不是安全的、环境友好的，不但必须考察从分子水平的生物效果、直接影响，同时必必须考察从分子水平的生物效果、直接影响，同时必须考虑其在环境中可能发生的结构变化，降解后在空须考虑其在环境中可能发生的结构变化，降解后在空气、水、土壤中的扩散以及潜在的、间接的、长远的气、水、土壤中的扩散以及潜在的、间接的、长远的危险。危险。19二、采用无毒、无害的原料二、采用无毒、无害的原料u反应的初始原料，往往决定了反应类型或合成路线反应的初

12、始原料，往往决定了反应类型或合成路线的许多特征。原料的选择也决定了生产者、原料提供的许多特征。原料的选择也决定了生产者、原料提供者、运输者所直接面对的危害及风险。所以，原料的者、运输者所直接面对的危害及风险。所以，原料的选择是绿色化学化工的决定性部分。选择是绿色化学化工的决定性部分。u石油是化工行业的主要原料，其储量有限，不可再石油是化工行业的主要原料，其储量有限，不可再生，售价年年上涨；同时，石油经过裂解、氧化转变生，售价年年上涨；同时，石油经过裂解、氧化转变为有用的有机化学品，会有许多污染步骤，因此，必为有用的有机化学品，会有许多污染步骤，因此，必须减少和取代石油产品的使用。须减少和取代石

13、油产品的使用。20三、尽量使用可再生原料三、尽量使用可再生原料u在资源短缺和环境污染双重压力下，可再生资源在资源短缺和环境污染双重压力下，可再生资源( (生物质生物质) )的开发和利用是众所注目的焦点。的开发和利用是众所注目的焦点。所谓所谓生物质生物质(biomass)(biomass)，泛指由光合作用产生的所有，泛指由光合作用产生的所有生物有机体的总称。植物在地球上的储量高达生物有机体的总称。植物在地球上的储量高达2 210108 8亿亿t t，每年的再生速度为，每年的再生速度为l640l640亿亿t t。将组成植物体的淀。将组成植物体的淀粉、纤维素、半纤维素、木质素等大分子化合物转化粉、纤

14、维素、半纤维素、木质素等大分子化合物转化为葡萄糖、木糖、乙醇、丙酮等，进而可以此进一步为葡萄糖、木糖、乙醇、丙酮等，进而可以此进一步合成各种化学产品。植物油、动物脂肪合成各种化学产品。植物油、动物脂肪( (油脂油脂) )也是重也是重要的可再生原料。要的可再生原料。21四、设计选择安全、高效的化学反应四、设计选择安全、高效的化学反应u为了人员和环境的安全，除了要选择无毒害的原料为了人员和环境的安全，除了要选择无毒害的原料和产品外，还要设计选择安全、高效的化学反应。和产品外，还要设计选择安全、高效的化学反应。安安全全即是反应中不会产生有毒害的中间产品等。即是反应中不会产生有毒害的中间产品等。高效高

15、效即即尽可能使生产原材料都进入最终目的的产品，而使副尽可能使生产原材料都进入最终目的的产品，而使副产品产生量降到最低，努力达到产品产生量降到最低，努力达到“原子经济原子经济”程度，程度，即在获取目的产品的转化过程中，充分利用每一个原即在获取目的产品的转化过程中，充分利用每一个原料原子，实现料原子，实现“零排放零排放”。22五、采用环境友好的溶剂、助剂、催化剂五、采用环境友好的溶剂、助剂、催化剂u传统的有机反应常用传统的有机反应常用有机溶剂有机溶剂如二氯甲烷、氯仿、如二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、苯、芳香烃等为四氯化碳、苯、芳香烃等为致癌剂致癌剂。所以，开发无溶。所以，开发无溶剂反应体系，采用无毒无

16、害的溶剂、助剂是发展清洁剂反应体系，采用无毒无害的溶剂、助剂是发展清洁化工的重要途径。化工的重要途径。u水水是地球上自然丰度最高、最廉价、无毒、无害的是地球上自然丰度最高、最廉价、无毒、无害的溶剂，许多有机反应也可以在水中成功进行，如烯丙溶剂，许多有机反应也可以在水中成功进行，如烯丙基化反应、醛醇缩合等。基化反应、醛醇缩合等。23五、采用环境友好的溶剂、助剂、催化剂五、采用环境友好的溶剂、助剂、催化剂u超临界流体超临界流体是指处于超临界温度及超临界压力下的是指处于超临界温度及超临界压力下的流体，是一种介于气态和液态之间的流体状态。其相流体，是一种介于气态和液态之间的流体状态。其相对密度接近于液

17、体对密度接近于液体( (比气体约大比气体约大3 3个数量级个数量级) )，而黏度，而黏度接近于气态接近于气态( (扩散系数比液体大扩散系数比液体大100100倍左右倍左右) )。u超临界二氧化碳作为有机溶剂的替代物，已在废水超临界二氧化碳作为有机溶剂的替代物，已在废水处理、天然化合物的抽提、有机合成中得到广泛应用。处理、天然化合物的抽提、有机合成中得到广泛应用。在超临界二氧化碳参与的反应中，最突出的就是不对在超临界二氧化碳参与的反应中，最突出的就是不对称催化还原反应，尤其是加氢作用和氢转移反应，其称催化还原反应，尤其是加氢作用和氢转移反应，其选择性比在传统有机溶剂中更高。选择性比在传统有机溶剂

18、中更高。24五、采用环境友好的溶剂、助剂、催化剂五、采用环境友好的溶剂、助剂、催化剂u加催化剂是提高反应速度和选择性的有效手段。许多有加催化剂是提高反应速度和选择性的有效手段。许多有机反应都用催化剂。例如，酯化、氧化、酰基化、烷基机反应都用催化剂。例如，酯化、氧化、酰基化、烷基化、聚合等反应，都是在酸催化下进行的。化、聚合等反应，都是在酸催化下进行的。u最初，酸催化剂多用最初，酸催化剂多用H H2 2SOSO4 4、H H3 3POPO4 4、HFHF、AlClAlCl3 3等液体酸。等液体酸。但液体酸腐蚀严重，危害人体健康，排出大量含酸废水但液体酸腐蚀严重，危害人体健康，排出大量含酸废水污染

19、环境，产物分离后处理麻烦。污染环境，产物分离后处理麻烦。u随后人们开发出固体酸如随后人们开发出固体酸如A1A12 2O O3 3-SiO-SiO2 2、沸石、分子筛以、沸石、分子筛以及固体超强酸。它们的优点是无腐蚀，易与产物分离，及固体超强酸。它们的优点是无腐蚀，易与产物分离，反应条件温和。目前许多有机反应反应条件温和。目前许多有机反应( (件下表）已用固体酸件下表）已用固体酸替代液体酸作为催化剂实现了工业化。替代液体酸作为催化剂实现了工业化。2526六、催化剂使用优于化学试剂六、催化剂使用优于化学试剂u这里的化学试剂是指在化学反应体系中为了进行或这里的化学试剂是指在化学反应体系中为了进行或促

20、进反应，需要加入额外的促进反应，需要加入额外的( (非水非水) )化学试剂。这些试化学试剂。这些试剂在反应完成后需从产品中分离回收，但总有部分试剂在反应完成后需从产品中分离回收，但总有部分试剂被排放到废物流中。而催化剂的作用是促进所需的剂被排放到废物流中。而催化剂的作用是促进所需的转化反应，本身在反应中不消耗，一般不出现在最终转化反应，本身在反应中不消耗，一般不出现在最终产品中。因此，研制、使用高效、新型催化剂不仅是产品中。因此，研制、使用高效、新型催化剂不仅是实现实现“原子经济原子经济”的关键之一，而且可以减少试剂的的关键之一，而且可以减少试剂的使用量，从而减少废物的产生。使用量，从而减少废

21、物的产生。27七、合理使用和节省能源七、合理使用和节省能源u化学加工过程的能源要求应考虑它们的环境影响，化学加工过程的能源要求应考虑它们的环境影响，并应尽量合理、节省。如有可能，化学反应应在室温并应尽量合理、节省。如有可能，化学反应应在室温和常压下进行。和常压下进行。八、预防污染的检测和控制八、预防污染的检测和控制u开发或采用新的检测方法，进行实时的生产过程监开发或采用新的检测方法，进行实时的生产过程监测测, ,并有在污染形成前给予控制的技术。并有在污染形成前给予控制的技术。28九、防止事故发生的安全化学九、防止事故发生的安全化学u应十分注意在化学过程中将化学意外应十分注意在化学过程中将化学意

22、外( (包括泄漏、爆包括泄漏、爆炸、火灾等炸、火灾等) )可能降至最低。途径之一是慎重选择物质可能降至最低。途径之一是慎重选择物质及物质状态，如使用固体或最低蒸气压液体代替易挥发及物质状态，如使用固体或最低蒸气压液体代替易挥发液体或气体等。液体或气体等。u可见，实施化工清洁生产不仅将从根本上解决化工污可见，实施化工清洁生产不仅将从根本上解决化工污染问题，而且将从根本上减少或消除化工生产事故隐患，染问题，而且将从根本上减少或消除化工生产事故隐患，即化工清洁生产也是安全的生产、文明的生产。即化工清洁生产也是安全的生产、文明的生产。29n 化工清洁生产原理化工清洁生产原理n 化工清洁生产技术化工清洁

23、生产技术n 化工清洁生产的途径化工清洁生产的途径30n 生物工程技术生物工程技术n 微波技术和超声技术微波技术和超声技术n 膜技术膜技术n 超临界流体技术超临界流体技术n 新型催化技术新型催化技术n 辐射加工技术辐射加工技术31u生物工程技术主要应用生物学、化学和化学工程学生物工程技术主要应用生物学、化学和化学工程学的基本原理和方法，生产一些用传统工艺无法生产的的基本原理和方法，生产一些用传统工艺无法生产的物质；或替代有严重污染、条件苛刻、浪费资源和能物质；或替代有严重污染、条件苛刻、浪费资源和能源的传统工艺。源的传统工艺。u在发展清洁化工生产时，生物技术有着广阔的前景。在发展清洁化工生产时，

24、生物技术有着广阔的前景。如酶的催化效率要比一般化学催化剂高出如酶的催化效率要比一般化学催化剂高出10106 6-lO-lO1313倍。倍。32u大多数酶具有高度的专一性，能迅速专一地催化某大多数酶具有高度的专一性，能迅速专一地催化某一基团或某一特定位置的反应，合成出用化学方法很一基团或某一特定位置的反应，合成出用化学方法很难得到的复杂结构化合物，特别是具有光学活性的不难得到的复杂结构化合物，特别是具有光学活性的不对称化合物，如人工胰岛素、多肽化合物、抗菌素、对称化合物，如人工胰岛素、多肽化合物、抗菌素、干扰素、甾体激素类化合物。干扰素、甾体激素类化合物。u酶反应可在常温下进行，条件温和，控制容

25、易，副酶反应可在常温下进行，条件温和，控制容易，副反应少，环境污染小。特别是固定化生物催化剂反应少，环境污染小。特别是固定化生物催化剂( (固固定化酶和固定化细胞定化酶和固定化细胞) )在化学品制备中有极其重要的在化学品制备中有极其重要的应用。应用。33u微波技术微波技术和和超声技术超声技术是最清洁的强化反应过程的有是最清洁的强化反应过程的有效手段，因为不存在从产物中分离微波和超声波的问效手段，因为不存在从产物中分离微波和超声波的问题，所以就从根本上排除了这方面的污染。题，所以就从根本上排除了这方面的污染。u微波微波是指频率在是指频率在300 MHz300 MHz一一300 GHz(300 G

26、Hz(即波长即波长1 m1 m1 1 mm)mm)的电磁波，位于电磁波谱红外辐射和无线电波之的电磁波，位于电磁波谱红外辐射和无线电波之间。大量实验结果表明，微波对许多间。大量实验结果表明，微波对许多有机反应速度有机反应速度的的影响较常规方法能影响较常规方法能增加几倍增加几倍、几十倍几十倍、甚至上千倍甚至上千倍。34u超声波的声化学效应能改变反应进程，提高反应选超声波的声化学效应能改变反应进程，提高反应选择性，增加反应速率和产率，降低能耗，减少废物的择性，增加反应速率和产率，降低能耗，减少废物的排放，在许多类反应中都有成功应用。排放，在许多类反应中都有成功应用。353637u膜技术是当代最有发展

27、前景的高新技术之一，可用于混膜技术是当代最有发展前景的高新技术之一，可用于混合物分离、强化化学反应过程、组成将化学反应和产物合物分离、强化化学反应过程、组成将化学反应和产物分离在同一设备或单元操作中完成的分离在同一设备或单元操作中完成的“反应分离反应分离”系统。系统。u膜催化技术是多相催化领域中出现的一种新技术。其将膜催化技术是多相催化领域中出现的一种新技术。其将催化材料制成膜反应器或将催化剂置于膜反应器中操作，催化材料制成膜反应器或将催化剂置于膜反应器中操作，反应物可选择性地穿透膜并发生反应，产物可选择性地反应物可选择性地穿透膜并发生反应，产物可选择性地穿透膜而离开反应区，从而有效地调节反应

28、物或产物在穿透膜而离开反应区，从而有效地调节反应物或产物在反应区的浓度，打破化学反应在热力学上的平衡状态，反应区的浓度，打破化学反应在热力学上的平衡状态，实现反应的高选择性，提高原料的一次利用率。实现反应的高选择性，提高原料的一次利用率。38n 化工清洁生产原理化工清洁生产原理n 化工清洁生产技术化工清洁生产技术n 化工清洁生产的途径化工清洁生产的途径39u清洁生产的产品和原料均应是对环境和人类无害无清洁生产的产品和原料均应是对环境和人类无害无毒的，因此必须首先对产品方案进行正确的规划，并毒的，因此必须首先对产品方案进行正确的规划，并选择合理的原料路线。采取安全无害的产品和原料代选择合理的原料

29、路线。采取安全无害的产品和原料代替有毒有害的产品和原料，采用精料代替粗料。替有毒有害的产品和原料，采用精料代替粗料。40u我国一般工业生产中原料费用约占产品成本的我国一般工业生产中原料费用约占产品成本的7070，而单位产值的能耗是世界平均水平的而单位产值的能耗是世界平均水平的4.7l4.7l倍，日本的倍，日本的13.713.7倍。这表明过去的工业生产模式是以大量消耗资倍。这表明过去的工业生产模式是以大量消耗资源为前提的，生产过程中对资源的浪费很惊人。对原源为前提的，生产过程中对资源的浪费很惊人。对原料和能源的充分综合利用，可以显著降低产品的生产料和能源的充分综合利用，可以显著降低产品的生产成本

30、，同时可以减少污染物的排放，降低成本，同时可以减少污染物的排放，降低“三废三废”处处理的成本。理的成本。41改革工艺和设备以实现清洁生产的做法有：改革工艺和设备以实现清洁生产的做法有：u简化工艺流程，减少工序和设备；简化工艺流程，减少工序和设备；u实现过程的连续操作，自动控制，减少因不稳定实现过程的连续操作，自动控制，减少因不稳定运行而造成的物料损耗；运行而造成的物料损耗；u改革工艺条件，实现优化操作，使反应更趋完全，改革工艺条件，实现优化操作，使反应更趋完全，以提高物料利用率并减少污染物的产生；以提高物料利用率并减少污染物的产生；u采用高效设备，提高生产能力，减少设备的泄漏采用高效设备，提高

31、生产能力，减少设备的泄漏率。率。42u工业生产中贯穿着工业生产中贯穿着物料流物料流和和能量流能量流两大系统。传统两大系统。传统的工业生产采用的大多是一次通过的顺序式物料流和的工业生产采用的大多是一次通过的顺序式物料流和能量流。而清洁生产工艺要求物料流和能量流应采用能量流。而清洁生产工艺要求物料流和能量流应采用循环使用系统，如将流失的物料回收后作为原料返回循环使用系统，如将流失的物料回收后作为原料返回流程，将废料适当处理后也作为原料返回生产流程。流程，将废料适当处理后也作为原料返回生产流程。这里所指的物料循环使用系统可以在不同工厂之间执这里所指的物料循环使用系统可以在不同工厂之间执行，即组织区域

32、范围内的清洁生产。行，即组织区域范围内的清洁生产。43强化管理与其他措施相比，是花费最小或不花钱就可强化管理与其他措施相比，是花费最小或不花钱就可以得到较大收益的措施，包括：以得到较大收益的措施，包括：u安装必要的监测仪表，加强计量监督；安装必要的监测仪表，加强计量监督；u建立环境审计制度、考核制度，对各岗位明确环建立环境审计制度、考核制度，对各岗位明确环境责任制；境责任制；u加强设备日常维修，减少跑、冒、滴、漏；加强设备日常维修，减少跑、冒、滴、漏；u妥善存放原料和产品，防止损耗流失；妥善存放原料和产品，防止损耗流失；u采取奖惩制度及经济手段组织清洁生产。采取奖惩制度及经济手段组织清洁生产。

33、44u采用清洁生产工艺后，不等于完全不产生污染物，采用清洁生产工艺后，不等于完全不产生污染物，所以必要的末端所以必要的末端“三废三废”处理对实现清洁生产是非常处理对实现清洁生产是非常必要的。必要的。u这些途径可以单独实施，也可以相互组合，一切要这些途径可以单独实施，也可以相互组合，一切要根据实际情况来确定。根据实际情况来确定。45n 湿法磷酸清洁生产湿法磷酸清洁生产n 氯乙烯清洁生产氯乙烯清洁生产n 银杏有效成分清洁提取工艺银杏有效成分清洁提取工艺46u磷酸是重要的基础化工产品由磷酸可以生产各种磷酸是重要的基础化工产品由磷酸可以生产各种磷酸盐，而磷酸盐与国计民生和科学技术的发展密切磷酸盐，而磷

34、酸盐与国计民生和科学技术的发展密切相关。相关。u磷酸的生产方法主要有磷酸的生产方法主要有热法热法和和湿法湿法两种，其中湿法两种，其中湿法生产工艺因其原料易得，工艺简单，技术成熟和能耗生产工艺因其原料易得，工艺简单，技术成熟和能耗较低等而成为磷酸最重要的工业生产方法。较低等而成为磷酸最重要的工业生产方法。47u湿法磷酸生产是用无机酸湿法磷酸生产是用无机酸( (如如H H2 2SOSO4 4) )分解磷矿分解磷矿CaCa3 3(PO(PO4 4) )3 3 制备磷酸。该分解是液固多相反应过程，其制备磷酸。该分解是液固多相反应过程，其化学反应式为：化学反应式为：u此分解过程也称萃取过程，生成物中目标

35、产物磷酸是液态，氟化物此分解过程也称萃取过程，生成物中目标产物磷酸是液态，氟化物是气态，硫酸钙是固相，其中带的结晶水是气态，硫酸钙是固相，其中带的结晶水(n)(n)可以是可以是O O、1 12 2或或2 2，也称，也称磷石膏。氟化物和磷石膏是副产品，尤其是后者，其产量巨大，任其磷石膏。氟化物和磷石膏是副产品，尤其是后者，其产量巨大，任其排放会严重污染环境。排放会严重污染环境。4849u（1 1）在突出主要产品）在突出主要产品H H3 3P0P04 4制备的同时，通过制备的同时，通过“封闭封闭循环循环”、工艺消化，实现资源的综合利用。、工艺消化，实现资源的综合利用。u（2 2）磷矿中的氟通过吸收

36、和相关反应，可制备）磷矿中的氟通过吸收和相关反应，可制备NaNa2 2SiFSiF6 6等氟化学产品，反应产生的等氟化学产品，反应产生的H H2 2SOSO4 4。可返回系统。可返回系统用于分解磷矿。用于分解磷矿。50u（3 3）磷石膏和）磷石膏和NHNH4 4HCOHCO3 3反应转化为硫酸铵，然后再与反应转化为硫酸铵，然后再与KClKCl反应，生成无氯钾肥反应，生成无氯钾肥Kx(NHKx(NH4 4) )2-x2-xSOSO4 4和有氯钾肥和有氯钾肥K Kx x(NH(NH4 4) )2-x2-xClCl，实验表明，磷石膏的转化率可达，实验表明，磷石膏的转化率可达9595以以上，上，KCl

37、KCl的转化率可达的转化率可达9292以上。以上。 K Kx x(NH(NH4 4) )2-x2-xSOSO4 4可用于可用于烟草、茶叶、药材等专用肥料，烟草、茶叶、药材等专用肥料， K Kx x(NH(NH4 4) )2-x2-xClCl 可作为可作为粮食作物的多元肥料。粮食作物的多元肥料。51u（4 4）磷石膏转化中产生的碳酸钙，通过进一步处理）磷石膏转化中产生的碳酸钙，通过进一步处理可作为微细碳酸钙材料；也可以通过净化处理，然后可作为微细碳酸钙材料；也可以通过净化处理，然后和磷酸反应生成磷酸钙盐，作为添加剂或助剂。和磷酸反应生成磷酸钙盐，作为添加剂或助剂。52u从根本上减少了湿法磷酸生产

38、中从根本上减少了湿法磷酸生产中“三废三废”对环境的对环境的污染，尤其是为磷石膏的处理和综合利用提供了一条污染，尤其是为磷石膏的处理和综合利用提供了一条新的途径。新的途径。u为无氯钾肥的生产提供了一种新的方法，用磷石膏为无氯钾肥的生产提供了一种新的方法，用磷石膏生产硫酸钾，可以实现磷石膏中硫资源的再生利用，生产硫酸钾，可以实现磷石膏中硫资源的再生利用，同时将有氯钾肥同时将有氯钾肥(KCl)(KCl)转化为无氯钾肥转化为无氯钾肥(K(K2 2SOSO4 4) )，可满足，可满足烟草、茶叶、药材等经济作物发展的需要。烟草、茶叶、药材等经济作物发展的需要。u为我国碳铵厂的改造提供又一条出路。为我国碳铵

39、厂的改造提供又一条出路。53n 湿法磷酸清洁生产湿法磷酸清洁生产n 氯乙烯清洁生产氯乙烯清洁生产n 银杏有效成分清洁提取工艺银杏有效成分清洁提取工艺54u聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)(PVC)是重要的合成塑料，可加工成管材、是重要的合成塑料，可加工成管材、板材、薄膜、建筑材料、涂料和合成纤维等，物美价板材、薄膜、建筑材料、涂料和合成纤维等，物美价廉，应用广泛，其产量居各种塑料之前列。氯乙烯廉，应用广泛，其产量居各种塑料之前列。氯乙烯(CH2CHCl)(CH2CHCl)是聚氯乙烯合成的单体，也用于合成三氯乙是聚氯乙烯合成的单体，也用于合成三氯乙烷和二氯乙烯等。因此，氯乙烯的生产在基本有机化烷和二氯

40、乙烯等。因此，氯乙烯的生产在基本有机化工中占有重要地位。工中占有重要地位。u氯乙烯的工业生产方法主要有两种：一种是以电石氯乙烯的工业生产方法主要有两种：一种是以电石为原料的为原料的乙炔加成氯化法乙炔加成氯化法，一种是以乙烯为原料的，一种是以乙烯为原料的平平衡乙烯氧氯化法。衡乙烯氧氯化法。55u乙炔加成氯化法生产氯乙烯，开始于乙炔加成氯化法生产氯乙烯，开始于2020世纪世纪2020年代，年代，延续至今。作为一个完整的以乙炔加成氯化法生产氯乙延续至今。作为一个完整的以乙炔加成氯化法生产氯乙烯的工厂，一般包括如下几部分：烯的工厂，一般包括如下几部分：u(1)(1)电石生产电石生产：生石灰和焦炭在：生

41、石灰和焦炭在1800180022002200的高温的高温下反应得到电石下反应得到电石( (碳化钙碳化钙) )。56u(2)(2)：电石与水在常压、：电石与水在常压、7070下反应生成下反应生成乙炔气体与熟石灰。乙炔气体与熟石灰。u(3)(3)：乙炔与氯化氢加成反应得氯乙烯。：乙炔与氯化氢加成反应得氯乙烯。57u(4)(4)：乙炔加成氯化法生产工艺如图：乙炔加成氯化法生产工艺如图4242所所示。示。58u( (电石乙炔加成氯化法生产氯乙烯技术成熟，产品纯电石乙炔加成氯化法生产氯乙烯技术成熟，产品纯度高。但生产电石要消耗大量电能，故能耗大。而催化度高。但生产电石要消耗大量电能，故能耗大。而催化剂含

42、有汞，不利于劳动保护和环境保护，在生产中会产剂含有汞，不利于劳动保护和环境保护，在生产中会产生污染环境的废气生污染环境的废气( (如如CO)CO)和废渣和废渣 如如Ca(OH)Ca(OH)2 2 。我国用。我国用该法生产的氯乙烯量约占总产量的该法生产的氯乙烯量约占总产量的5050, ,目前正逐步被目前正逐步被2020世纪世纪6060年代开发成功的乙烯氧氯化法所取代。年代开发成功的乙烯氧氯化法所取代。59u相对于乙炔加成氯化法，相对于乙炔加成氯化法，乙烯氧氯化法乙烯氧氯化法制备氯乙烯，制备氯乙烯，可属于可属于清洁生产工艺清洁生产工艺。因为该法从理论上不产生环境。因为该法从理论上不产生环境污染物。

43、而且主原料乙烯是石油化工生产厂的大宗产污染物。而且主原料乙烯是石油化工生产厂的大宗产品，其生产成本比乙炔要低。该生产过程由三部分组品，其生产成本比乙炔要低。该生产过程由三部分组成：成：u(1)(1)乙烯氯化乙烯氯化：乙烯与氯气加成反应生成二氯乙烷。：乙烯与氯气加成反应生成二氯乙烷。工业上通常是在二氯乙烷液中，用三氯化铁作催化剂工业上通常是在二氯乙烷液中，用三氯化铁作催化剂完成的。完成的。60(2)(2)二氯乙烷裂解二氯乙烷裂解：二氯乙烷被加热至高温即发生裂：二氯乙烷被加热至高温即发生裂解反应，脱去氯化氢而转化成氯乙烯。解反应，脱去氯化氢而转化成氯乙烯。(3)(3) 乙烯氧氯化：乙烯氧氯化：乙烯

44、与氯化氢和氧气反应生成二氯乙烯与氯化氢和氧气反应生成二氯乙烷。乙烷。61工业生产上的上述反应所需氧气一般取空气。乙烯工业生产上的上述反应所需氧气一般取空气。乙烯氧氯化法生产氯乙烯工艺主要过程如图氧氯化法生产氯乙烯工艺主要过程如图4343所示：所示：可见乙烯氧氯化法生可见乙烯氧氯化法生产氯乙烯工艺从理论产氯乙烯工艺从理论上不产生无用有害的上不产生无用有害的“三废三废”，而原料路，而原料路线也比较合理，而这线也比较合理，而这些均是清洁生产的基些均是清洁生产的基本条件。本条件。62n 湿法磷酸清洁生产湿法磷酸清洁生产n 氯乙烯清洁生产氯乙烯清洁生产n 银杏有效成分清洁提取工艺银杏有效成分清洁提取工艺

45、63u银杏又名白果，有裸子植物活化石之称，为我国特银杏又名白果，有裸子植物活化石之称，为我国特有的树种。银杏中含有有的树种。银杏中含有黄酮类黄酮类、萜内酯类萜内酯类及及银杏酚酸银杏酚酸等活性成分等活性成分, ,对中枢神经系统、血液循环系统等有较强对中枢神经系统、血液循环系统等有较强的的活血化瘀通络活血化瘀通络等生理活性，同时有等生理活性，同时有抗菌消炎抗菌消炎，抗过抗过敏敏，消除自由基消除自由基等作用，自等作用，自2020世纪世纪6060年代起，国内外年代起，国内外的许多学者对其化学成分及提取工艺进行了大量的研的许多学者对其化学成分及提取工艺进行了大量的研究，开发了一种清洁提取工艺究，开发了一

46、种清洁提取工艺- -超临界萃取工艺超临界萃取工艺。64u以以6060的丙酮为提取溶剂，经过一系列的过程得提的丙酮为提取溶剂，经过一系列的过程得提取产品，提取物经测定，含灰分约取产品，提取物经测定，含灰分约O.25O.25，重金属约，重金属约20ug20ugg g。u此类工艺此类工艺缺点缺点：需要进行长时间提取，多次的洗涤、：需要进行长时间提取，多次的洗涤、过滤和萃取，工艺路线长；消耗了大量的有机溶剂，过滤和萃取，工艺路线长；消耗了大量的有机溶剂，生产成本高；收率低，产品的质量较差；产生大量的生产成本高；收率低，产品的质量较差；产生大量的废液和废渣，对环境污染大；产品中含有重金属和有废液和废渣，

47、对环境污染大；产品中含有重金属和有机溶剂的残余，会给人们带来毒副作用。机溶剂的残余，会给人们带来毒副作用。65u取绿色银杏叶干燥粉碎，经过预处理后，分次装取绿色银杏叶干燥粉碎，经过预处理后，分次装到萃取器中压紧密封，打开萃取器、分离器和系统到萃取器中压紧密封，打开萃取器、分离器和系统的其他加热装置，进行整个系统的预热，同时设定的其他加热装置，进行整个系统的预热，同时设定萃取分离所需的温度；输入二氧化碳，启动压缩机，萃取分离所需的温度；输入二氧化碳，启动压缩机，使压力达到所需的范围。当温度和压力达到萃取的使压力达到所需的范围。当温度和压力达到萃取的要求时，保持一定时间；打开分离用的阀。进行分要求

48、时，保持一定时间；打开分离用的阀。进行分离操作；当实验压力为离操作；当实验压力为l0MPal0MPa并稳定时，进行脱除银并稳定时，进行脱除银杏酚酸和叶绿素等杂质的过程；当实验压力大于杏酚酸和叶绿素等杂质的过程；当实验压力大于10MPa10MPa并稳定时，进行银杏叶有效成分的萃取分离和并稳定时，进行银杏叶有效成分的萃取分离和收集。收集。66将将SCFESCFE方法和溶剂萃取法进行比较可知：方法和溶剂萃取法进行比较可知：uSCFESCFE的萃取率的萃取率(3.4(3.4) )高，比溶剂萃取法高高，比溶剂萃取法高2 2倍倍; ;uSCFESCFE流程短，萃取分离一次完成，萃取操作时间比溶流程短，萃取

49、分离一次完成，萃取操作时间比溶剂萃取法缩短了剂萃取法缩短了1111倍，提高了效率；倍，提高了效率；u银杏有效成分质量银杏有效成分质量( (银杏黄酮含量为银杏黄酮含量为2828，银杏内酯，银杏内酯含量含量7.27.2) )高于国际上公认的标准。高于国际上公认的标准。uSCFESCFE采用了二氧化碳为萃取介质，在采用了二氧化碳为萃取介质，在35354040进行萃进行萃取操作，保持了银杏叶有效成分的天然品质，没有重金取操作，保持了银杏叶有效成分的天然品质，没有重金属和有毒溶剂残留。属和有毒溶剂残留。u与溶剂法相比，与溶剂法相比，SCFESCFE提取银杏有效成分是一条较好的提取银杏有效成分是一条较好的

50、清洁化工艺。清洁化工艺。67n 传统工业与生态危机传统工业与生态危机n 可持续发展与循环经济可持续发展与循环经济n 循环经济实施实例循环经济实施实例68当代科技的迅速发展，加速推进了物质文明的进程。但当代科技的迅速发展，加速推进了物质文明的进程。但人们对自然资源进行掠夺式的开发和利用，忽视了资源人们对自然资源进行掠夺式的开发和利用，忽视了资源和生态的可持续发展。企业对产品的设计与生产过程的和生态的可持续发展。企业对产品的设计与生产过程的设计，其基本流程是开环性的，即走的是资源产品排放设计，其基本流程是开环性的，即走的是资源产品排放的基本模式。这种传统现代工业的开环性开发利用，导的基本模式。这种

51、传统现代工业的开环性开发利用，导致了全球性资源浪费和耗竭及生态环境的严重恶化，形致了全球性资源浪费和耗竭及生态环境的严重恶化，形成了严重的生态危机。普遍性的大气污染、淡水资源短成了严重的生态危机。普遍性的大气污染、淡水资源短缺、土地沙化、以石油为代表的资源日益枯竭等等，已缺、土地沙化、以石油为代表的资源日益枯竭等等，已经给人类的可持续生存和发展带来了严重威胁。经给人类的可持续生存和发展带来了严重威胁。69n 传统工业与生态危机传统工业与生态危机n 可持续发展与循环经济可持续发展与循环经济n 循环经济实施实例循环经济实施实例70u可持续发展可持续发展是指既满足现代人的需求又不损害后代人是指既满足

52、现代人的需求又不损害后代人需求的发展。换句话说，就是指经济、社会、资源和环需求的发展。换句话说，就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。代能够永续发展和安居乐业。u可持续发展战略的核心是经济发展与保护资源、保护可持续发展战略的核心是经济发展与保护资源、保护生态环境的协调一致，是为了子孙后代能够享有充

53、分的生态环境的协调一致，是为了子孙后代能够享有充分的资源和良好的自然环境。就化学工业而言，可持续发展资源和良好的自然环境。就化学工业而言，可持续发展的含义应该是尽可能降低工业本身对自然和社会环境的的含义应该是尽可能降低工业本身对自然和社会环境的影响。影响。71u循环经济循环经济是围绕资源的高效利用和循环利用所进行的是围绕资源的高效利用和循环利用所进行的社会生产和再生产活动，形成社会生产和再生产活动，形成“资源资源- -产品产品- -再生资源再生资源”的物质反馈过程，以尽可能少的资源环境代价获得最大的物质反馈过程，以尽可能少的资源环境代价获得最大的发展效益。循环经济遵循的发展效益。循环经济遵循减

54、量化减量化、再利用再利用、资源化资源化的的3R(Reduce3R(Reduce，ReuseReuse，Recycle)Recycle)原则。原则。u与传统现代工业的与传统现代工业的“开环性开环性”模式相对应，其基本特模式相对应，其基本特点是点是“闭环性闭环性”。72u减量化减量化，是指减少资源消耗和废弃物排放，改变单纯，是指减少资源消耗和废弃物排放，改变单纯依赖外延发展，走内涵发展道路，不断提高资源利用效依赖外延发展，走内涵发展道路，不断提高资源利用效率，降低消耗，减少污染，提高经济增长的质量和效益。率，降低消耗，减少污染，提高经济增长的质量和效益。u再利用再利用，是指产品多次循环使用或修复、翻新后继续，是指产品多次循环使用或修复、翻新后继续使用，以延长产品的生命周期，防止产品过早地成为废使用，以延长产品的生命周期，防止产品过早地成为废品，以节约生产这些产品的各种要素资源的投入。品，以节约生产这些产品的各种要素资源的投入。u资源化资源化，