化工行业清洁生产案例分析课件

前言本套练习选取我国一家化工企业作为背景企业，结合其清洁生产审核过程，对清洁生产审核的每一个阶段进行逐步练习。

化工厂企业清洁生产审核培训练习第一章：筹划和组织工厂介绍

这家化工厂属于某化学工业集团公司，自从1956年建立以来，已经发展成为一家精细化学品工厂，生产塑料添加剂和其它有机化学品。该厂是高聚物材料(聚氯乙烯、聚烯烃、涂料等)添加剂的专业生产厂家。全厂约有2800名职工，其中包括630名工程师和技术人员。

厂里的主要设备建于1956年，现在仍然可以使用，但是工厂领导认为这设备已经过时，正在寻求资金更新设备。工厂的生产业务计划由厂里制订，整体战略计划则由总部制订;大的投资须由总部来批准；研究开发任务以及投资项目的准备工作由工厂承担完成。工厂主要根据长期订单来制订其生产计划。其它服务如维修等等，在工作分派上从属于生产，即根据生产需要进行安排。这家化工厂的产品主要分为6类：抗氧化剂、两种增塑剂、有机溶剂和两种聚烯烃，共约40种产品。在过去十年中，工厂为了达到政府制订的环境标准，已经实行了多项环保措施。目前工厂每天排放约7600吨污水，COD平均每天产7吨。一年交纳70万元排污费。为了达到地方环境部门制订的污染物排放标准，该厂认为需要扩大污水处理厂的能力，在两年内将COD排放总量降低20%。作业1:管理层的参与

·至少找出一条在审核前可能因工厂管理层的原因而遇到的障碍，对障碍进行分析并提出解决的办法。

答1.工厂管理层可能提出的障碍为：工厂老化、技术工艺落后，需要花费巨大的资金进行技术改造，现在工厂正为资金问题而发愁，更别说清洁生产审核费用了。面对这种障碍难题，首先向其介绍清洁生产的意义和作用，但更关键的是让其认识到清洁生产审核方案实施后所能带来的巨大经济收益。因为企业领导层都是最终使企业财政收入支出及经济效益问题了。通过向其解释清洁生产的目的是“节能、降耗、减污、增效”，通过清洁生产，对生产过程、产品和服务采用污染预防的战略，而非传统意义上的末端处理，这样就提高了原辅材料和能源利用效率，使生产过程合理化，通过员工培训和加强管理，优化工厂管理体系，尤其是减少了废弃物生产量，极大降低了后续处理量和处理费用。这些节省下来的资金要远远高于清洁生产审核费用。答：2.工厂领导层认为审核工作会影响全厂的生产。对此，应向其仔细介绍清洁生产审核的程序内容，审核工作由清洁生产领导小组、工作小组和聘请的审核专家及行业专家完成。通过对企业现状和审核重点的分析，得出切实可行的方案，不会阻碍企业的正常生产经营活动。

这家工厂有6个主要生产车间，直接受厂级领导管理，并设有辅助部门，例如财会部门、技术设备部门(包括维修科、实验室和研究开发科)和环保部门。该厂实行厂长负责制，总工程师负责配合厂长工作。每个辅助部门的领导直接向厂长汇报工作。每个车间设一名车间主任，并有一名技术主管负责协助管理工作，车间主任和技术主管分别向厂长和总工程师汇报工作。车间有各自的环保工程师、技术员和过程控制人员，工人被分为不同的班组轮班工作。图1给出了该化工厂的组织机构示意图。图1：化工厂组织机构示意图

厂级领导决定进行清洁生产审核后，成立了审核小组。审核小组的首要任务是使全厂认识到清洁生产审核的目的及其重要性，并选择一个车间进行重点审核，设立清洁生产目标。因此，审核小组首先对车间主任进行培训，向他们介绍清洁生产的概念以及清洁生产审核的相关知识。但是由于工作负担重，只有几个车间主任参加了此次培训。作业2：审核小组

·根据图l，请组建一个审核小组，注明每个审核小组成员的专长和职能，并且阐明审核小组为什么需要这种专长和这项职能。

拟组建的清洁生产审核小组如下表：

·至少找出一条审核小组在实施清洁生产审核过程中可能遇到的障碍，并提出克服障碍的方法。采取何种措施才能够使普通员工参与清洁生产审核工作并且确保厂级领导能够持续参与支持清洁生产审核工作?答：可能的障碍有：1.认为清洁生产审核工作比较复杂，担心会影响生产。解决方案：讲清审核工作量和它所能带来的各种效益之间的关系，在审核过程中会有外部清洁生产审核专家进行咨询、培训、指导。2.企业6个车间独立性强，协调困难。解决方案：审核小组由厂长亲自担任组长，由各部门各车间主要领导与技术骨干组成，厂长便于发挥其组织协调作用，另外，审核小组也有相应的职权。通过广泛持久的关于清洁生产审核过程、内容及意义的大力宣传，不仅让领导能够参与并长期支持审核工作，而且让全厂上下，特别是普通员工将清洁生产思想自觉地转化为指导本岗位生产操作实践的行动。另外，向领导展示同行业其他企业通过审核提出的方案获得的巨大经济、环境效益，那更能打动其内心，让其更加主动参与支持。第二章：预评估

审核小组所面临的首要任务是减少废水排放。审核小组在启动预评估后，根据所掌握的数据资料，对各生产车间的产出、废水排放和能耗等情况进行了比较分析，结果如下：无论在数量上还是价值上，两个聚烯烃车间的产出都是最高的；抗氧剂车间的产出最低。聚烯烃一车间的COD排放量大约占全厂COD排放总量的50%。抗氧剂车间的排放物数量少，但其最终产品(一种有毒的锡的金属有机化合物)可能会随废水流失，造成其排放物的毒性最大。塑化剂一车间和溶剂车间的能耗较低，根据反应计量、计算，其能耗已接近于理论最佳值。审核小组认为两个聚烯烃车间和抗氧剂车间都存在较大的清洁生产潜力。清洁生产审核工作启动后，聚烯烃一车间和抗氧剂车间的工人都非常积极，表示愿意参加清洁生产审核工作。作业3：审核重点

·根据所给信息，确定三个本轮清洁生产审核的备选审核重点，并从中筛选出本轮清洁生产审核的审核重点。要求说明做出这种选择的原因。答：三个被选审核重点及其原因如下：聚烯烃车间：产量最高；COD排放大；清洁生产潜力大；员工积极性高。抗氧剂车间：毒性大；员工积极性高。溶剂车间：清洁生产潜力大，机会多。综合考察后，聚烯烃车间由于入选原因最多，机会更大，故被选定为本论审核重点。作业4:清洁生产目标

·为审核重点设定具体的、定量的清洁生产目标。答：综合考虑前面叙述，从减少企业负担及运行费用，和目标的可达性、时限性出发，将COD（7t）削减20%设定为清洁生产目标。即：削减COD20%，折合为重量为7t×20%=1.4t第三章：评估

聚烯烃一车间由5个单元操作组成（产品为季戊四醇，用作可溶性涂料的分散剂）。第一部是合成反应，后面四步是将聚烯烃精制、浓缩成最终产品。整个生产过程用到四种原料（A、B、C和D）。在配料单元，这四种原料首先与工艺水进行混合，之后被送到合成反应器中进行反应。合成反应是放热的，用冷却水进行间接冷却。反应结束后，合成溶液被输送到一次蒸发器中，蒸发出的液体进入回收单元，该液体含有未反应的原料A，经过回收单元处理后，一部分送回配料单元，其余的直接排掉。一次蒸发单元的产物(一次母液)进入二次蒸发器。二次蒸发器蒸出的液体也随着废水一起排掉，产物(二次母液)被送到澄清槽(冷却以加快沉降速度)，沉降下来的产品被送到洗涤站，剩下的产物(沉降母液)作为副产品出售。洗涤在一个离心机上进行，洗后的水和干燥器中的粉尘送回到二次蒸发器中(产品回收)。

作业5：工艺流程图

·画出烯烃一车间的工艺流程图(部分)，包括配料、合成、一次蒸发和回收单元这几部分单元操作，指出可能的污染物排放点。

作业5：工艺流程图

·画出烯烃一车间的工艺流程图(部分)，包括配料、合成、一次蒸发和回收单元这几部分单元操作，指出可能的污染物排放点。答：本处画的是整个流程，只需一车间即可。

下面的表(1-3)中给出了化工厂合成反应及部分后续单元的生产数据汇总，操作单元包括配料、合成、一次蒸发以及回收。这些数据都是在正常生产过程中通过实测得到的。

表1：合成反应单元的总输入表二：反应器的输出（合成溶液的成分）表三：一次蒸发器的输出（一次母液的成分）

作业6：物料平衡·将输入-输出数据纳入工艺流程图中，利用物料平衡计算出下列数据：1.合成反应器冷却系统的冷却水用量；2.回收单元排出废水的成分；3.一次蒸发器中的损失。③一次蒸发器中的损失（单位：kg/h）

输入的原料A,B和C是液体，批量运输；原料D是固体，装在5kg的袋中运送。在配料区，每种原料分别同新加的工艺水和回收单元中的回收液(原料A)混和。合成反应是放热的，因此要用水冷却，反应产率依赖于反应温度。一次蒸发是用来除去多余的水和未反应的原料A和D。因为缺少维修，一次蒸发器的状况较差，检测到几处泄漏和溢流。在回收过程中，部分过量(未反应)的原料A循环回到配料区，但由于合成反应器冷却系统的制冷量低，目前只有其中的一部分被重复使用。在单元操作之间，液体原料通过管道运送，固体原料用传送带运送。现场调查发现管道上有几处泄漏。在操作中，随机抽取样品，手动控制生产过程。合成、澄清工序同最终产物的洗涤都是分批进行的，其余工序的步骤都是连续进行的。工厂的生产一天24小时分3班连续进行。合成工序的产率在80%到90%之间。车间负责组织安排生产过程的各项操作，在车间的要求下维修组负责对设备进行维修。

作业7：原因分析

·分析上面练习中说明的废弃物产生的原因。参照以下8条提示，从前面给出的信息推出可能原因：1.原辅料及能源是否对废弃物的数量或成分有影响?答：输送原材料时有泄漏现象，装D的5kg包装袋太小，造成废弃物（包装袋）增加。

2.技术工艺是否对废弃排放物的数量或成分有影响?答：80%-90%产率波动太大，不稳定，应研发使其稳定的工艺。3.设备是否对废弃物的数有影响?答：设备老化，造成一次蒸发器上有漏泄和溢流现象，提高合成反应器制冷效果。4.过程控制是否对废弃物的数量或成分有影响?答：手动控制不精确，造成浪费与损失。5.产品是否对废弃物的数量或成分有影响?答：提高产品转化率可减少废弃物的产生。6.废物本身特性是否对废弃物的数量或成分有影响?答：废弃物可回收、循环利用，减少后续处理。7.管理是否对废弃物的数量或成分有影响?答：加强管理、维修，减少跑冒滴漏。8.员工素质是否对废弃排放物的数量或成分有影响?答：提高员工素质与积极性，会减少废弃物产生。第四章方案产生和筛选

作业8：方案产生·根据工艺说明、物料平衡及相关的分析，产生清洁生产方案。从八个方面着手产生相应的方案，并将方案简要写在表中(表4)。如何改进原辅料及能源才能尽量减少或消除废弃物?2.如何改进技术工艺才能尽量减少或消除废弃物?3.如何改进设备才能尽量减少或消除废弃物?4.如何改进过程控制才能尽量减少或消除废弃物?5.如何改进产品才能尽量减少或消除废弃物?6.如何利用废弃物本身特性才能尽量减少或消除废弃物?7如何加强管理才能尽量减少或消除废弃物?8.如何提高员工素质才能尽量减少或消除废弃物?表4：方案产生第五章：可行性分析

为了说明可行性分析的过程，下面就四个清洁生产方案进行了详细分析。这四个方案是从审核小组产生的众多方案中挑选出来的。1.冷却系统的改造

为了提高制冷能力，必须安装第二台制冷设备，这样可以增加合成反应器的进料量，进而使一次蒸发器中出来的原料A可以得到全部的循环利用。安装第二套循环系统需要新的冷却水管道，反应器本身只需要在管道方面做有限的改动。市场上很容易找到关于冷却系统的技术，技术设备部门的工程师也熟悉这些技术。反应器旁边有容纳制冷设备的空间。不需要额外的培训，但是由于反应器的进料量增加，必须为操作工制订新的操作规程并进行相应的培训和管理。2.安装电脑控制的反应器装料和过程控制系统

可以安装一台微电脑控制器对过程进行最优化控制。合成反应器上需要增加连线。因为原料B在合成反应中完全转化，其流量可用来作为反应过程的控制参数，还要增加连线和管道从而控制原料B的流量。这方面的技术相当简单，但是还没有应用于化工厂，操作工和技术设备部门将需要进行额外的培训。3.将原料D的5kg包装桶改为可重复使用的200kg包装桶

这会减少包装浪费，避免向混料箱(配料)装料时的撒落。因为财务部门负责定购，所以必须通知该部门。需要制定新的操作规程，并对操作工人进行相关培训，同时还要添置新的操作设备。

4.修补漏洞和改进维修程序

在实地调查中发现很多泄漏、管路阻塞、物料撒落等问题，大部分立即做了修复。目前维修工作仅仅在需要的时候才进行，也就是说设备在维修时已经无法使用了。作为技术设备部门的一部分，维修科愿意重新安排工作程序，以满足车间持续预防性维修计划的需要。因为加大了人工工作量，所以需要增加技术人员和操作工人，但是财务部门不同意雇用新的人员，因此增加的维修工作量只能由有关部门和车间承担。各方面商定了一个试验期，在此期间由技术设备部门的技术人员、维修组和聚烯烃一车间共同负责预防性维修，希望增加的维修工作量能够减少设备的修理从而降低技术部门的工作量。此项方案不需要进行额外的培训，但必须列出一份任务清单并按照清单严格执行。作业9：初步分析

•对这些方案的初步分析是用来确定哪些方案需要详细的技术、经济和环境评估，通过下表5可以完成初步分析。方案涉及的变动实施难易投资成本所需进一步评估估计实施时间人员设备简单复杂低高技术环境经济短中长冷却系统的改造√√√√√√√电脑控制√√√√√√√√改用200kg包装桶√√√√改进维修程序√√√√厂级领导根据审核小组的方案筛选结果，决定立即改变包装和进行预防性维修结果审核重点的一次蒸发器产出(含产品和副产品)提高了5%，回收单元排出的废水中的COD减少了3%。作业10：实施有效的车间管理方案

•利用上述改进车间管理类方案的实施所取得的经济收益，估算这些方案的实施对物料平衡的影响，并将计算结果填入表6中：表6：有效车间管理实施前后的经济效益对比

扩大制冷量需要安装一套氨冷却系统，这样在保持同样的反应效率(相同的产率)和产品质量的情况下，反应器的进料量可增加约12%，总产出也可增加约12%，耗水量增加到I8t/h。同时，回收单元回收的原料A的重复使用率可达到100%。由于提高了原料A的重复使用率，COD可减少100kg/h,而配料、合成、冷却、蒸发和回收操作的耗电量则从190kWh/h增加到200kWh/h。作业11：技术评估：节约的证明•估算冷却系统的改动引起的物料平衡的变化。(在作业10的基础上做)•利用这条信息计算节省的操作成本。完成下表(表7)。答：冷却系统改进后，A在回收单元可达100%重复利用率，故开始配料单之中A的投入量就可减少一定的数值（84kg/h），其他原料未变。表7：冷却系统的改动对物料平衡的影响和预计节省费用冷却系统的改动扩容所需投资91万元（包括管道和设备）作业12：经济评估•利用表8中的数据，评估改动冷却系统的经济（财务）可行性。要求至少计算出投资偿还期和净现值。NPV=F=年净现金流量n=项目寿命周期I=总投资费用i=贴现率j=年份注：表8：财务数据费用Y总投资910，000节省的操作成本（每年）*作业11的结果增加的操作的和维修无年度总节省贴现率12%折旧年限10年工厂税率11%*：一年300个工作日答：年运行费用总节省（P）=578×24h×300天=4163760元=416.376万元年增加现金流量（F）=净利润+年折旧费

=年度总节省-年折旧费-各项税金总和+年折旧费

=年度总节省-（年度总节省-年折旧）×工厂税率

=4163760-（4163760-910000/10）×11%=3715756.4元所以NPV==5.6502×3715756.4-910000=2008.48万

N（偿还期）=I/F=910000/3715756.4=0.2449年第六章：清洁生产方案的实施

清洁生产方案产生和筛选，并对部分初步可行的中高费方案进行了可行性分析之后，根据评估结果，审核小组认为所提出的这四项中高费方案均可行，即冷却系统的改造、实现电脑控制、采用200kg新包装和实施预防性维护。审核小组决定将本轮清洁生产审核得主要成果向厂级领导进行汇报。作业13：环境评估

•这项方案的环境效益是什么？聚烯烃一车间是否已经达到其制定的清洁生产目标？

答：聚烯烃一车间削减COD负荷约10kg/h(24吨/d)。全厂COD符合7t/d,由此计算削减全厂34.29%负荷，车间68.58%负荷。超过近期内削减全厂20%COD负荷，重点削减聚烯烃车间40%COD负荷的目标。作业14：重要结论

•本轮清洁生产审核最重要的结论是什么?答：1.不需要大的投入，有非常显著的收益

2.可以大量减少污染负荷第七章：持续清洁生产

持续清洁生产工作目的是使清洁生产工作在企业长期、持续地推行下去。本阶段工作后重点是建立和推行、管理清洁生产工作的组织机构、建立和完善清洁生产管理制度，制定持续清洁生产计划，并编写清洁生产审核报告。作业15：持续清洁生产

•提出几条明显应该实施的措施，使该化工厂的清洁生产能够持续下去。答1.在其他部门实施清洁生产审核2.改进物料精算机制3.引入预防性维修4.建立员工奖励机制

近期可能的行动制定长期清洁生产计划：将清洁生产与研发工作和新产品、新设备的规划结合起来。头脑风暴法(brainstorming)美国学者阿历克斯·奥斯本于1938年首次提出头脑风暴法,brainstorming原指精神病患者头脑中短时间出现的思维紊乱现象,病人会产生大量的胡思乱想.奥斯本借用这个概念来比喻思维高度活跃,打破常规的思维方式而产生大量创造性设想的状况.头脑风暴的特点是让与会者敞开思想,使各种设想在相互碰撞中激起脑海的创造性风暴.直接头脑风暴,在专家群体决策基础上尽可能激发创造性,产生尽可能多的设想的方法质疑头脑风暴法.是对前者提出的设想,方案逐一质疑,发行其现实可行性的方法.这是一种集体开发创造性思维的方法.头脑风暴法应遵守如下原则：庭外判决原则。对各种意见、方案的评判必须放到最后阶段，此前不能对别人的意见提出批评和评价。认真对待任何一种设想，而不管其是否适当和可行

。欢迎各抒己见，自由鸣放。创造一种自由的气氛，激发参加者提出各种荒诞的想法。追求数量。意见越多，产生好意见的可能性越大.探索取长补短和改进办法。除提出自己的意见外，鼓励参加者对他人已经提出的设想进行补充、改进和综合。

专家的人选应严格限制如果参加者相互认识，要从同一职位（职称或级别）的人员中选取。领导人员不应参加，否则可能对参加者造成某种压力如果参加者互不认识，可从不同职位（职称或级别）的人员中选取。这时不应宣布参加人员职称，不论成员的职称或级别的高低，都应同等对待。参加者的专业应力求与所论及的决策问题相一致，这并不是专家组成员的必要条件。但是，专家中最好包括一些学识渊博，对所论及问题有较深理解的其它领域的专家。

头脑风暴法专家小组构成头脑风暴法的主持工作，最好由对决策问题的背景比较了解并熟悉头脑风暴法的处理程序和处理方法的人担任。头脑风暴法专家小组应由下列人员组成：

方法论学者——专家会议的主持者；

设想产生者