关于绿色无机盐工业的探讨

关于绿色无机盐工业的探讨 2001年l1月天津化工 关于绿色无机盐工业的探讨 张淑琴.霍子扬 (1.天津理工学院化学教育部,天津3004~;2.吉林大学环境工程系,吉林长春 130023) 摘要:绿色无机盐工业是化工企业可持续发展的必由之路,通过实例分析探讨绿色 无机盐 工业的标准,内容,及工艺方法. 关键词:绿色;无机盐;预防污染 中图分类号:X384文献标识码:A文章编号:1008—1267(2001)06—0O25—03 随着全球环境保护意识的觉醒,环保的代名词 "绿色"已成为全世界的流行色.本文将"绿色无 机盐工业"为主题,探讨无机盐工业的可持续发展 的方向. 1无机盐工业的发展及现状 中国的无机盐合成工作是工业生产为先导 的,1953年对候德榜改进和发展的制碱法,进行了 生产规模的设计.1964年开始推广.从此开始了 无机盐工业的大规模的发展.我国已能对60多种 品种近400 元素的化合物进行了不同规模的生产, 种,其中主导产品是三酸(硫酸,硝酸,盐酸)两碱 (纯碱,烧碱).无机盐工业的生产设备,原料,工艺 方法已趋于成熟.但随之而来的各种负面影响也 更加明显. 1.1原料 生产无机盐的原料大致可分为五大类:化学矿 物,各种天然含盐水,工业废料,化工原料,农副产 品其中,化学矿物,各种天然含盐水是生产无机 盐的主要原料. 1.2工艺方法 迄今为止,无机盐产品的生产工艺都是2o多 年前开发的.当时的工艺只考虑化学反应过程合 理,加工费用主要包括原材料,能耗和劳动力. 近年来各种天然原料日益减少,老的生产工艺 中很少考虑到污染的问题现在生产无机盐化工 产品的企业面临的是两难境地,一方面要多生产高 效益(原料价格上涨),一面又要投人大量资金治理 由此而产生的污染,这使得很多化工企业难以生 存. 2绿色无机盐工业 2.1什么是绿色无机盐工业 他的核心内涵应是设计研究 绿色无机盐工业, 没有或尽可能少的环境负作用,并在技术上经济上 可行的化学过程和化工产品.作为一个化学工程 师无论在何种化工产品的工艺设计中,都应考虑为 了预防污染我们能不能把原有的工艺方法,设备等 改革一下,使改革后的工艺与改革前相比较更加对 环境友好.即将污染消灭在产生的源头,变治理污 染为预防污染.这样我们每一个化学工程师都可 能成为绿色无机盐产品新工艺的创始人. 2.2绿色无机盐的具体内容及标准 化学工程师要用预防化学污染的新理念,指导 化工产品的工艺设计过程.追求反应过程的"绿色 化",化学反应要符台"原子经济性",即反应产率 高,副产物少,而且耗能低,节省原材料.同时还要 求反应条件温和,所用的化学原料和反应介质以及 所生成产物无毒无害,或低害与环境友善. 具体标准如下: 最好是防止废物的产生而不是产生后再来处 理.化学反应过程中充分利用原料,充分利用资 源,不产生污染节约资源预防污染.能量消耗越 小越好应能为环境和经济方面的考虑所接受.只 要技术上和经济上可行使用的原材料应是能再生 的(最好是工业代谢产物的循环再生和零排放系统 的设计).反应中使用和生成的物质应对人类健康 和环境无毒,或毒性很小. 收藕13期:2001一?一13 天津化工2001年第6期 2.3实倒{见表1)及范倒分析 表1绿色无机盐工艺实例 范例:氨法浸取铜包钢制取氯化亚铜. 2.3.1老生产工艺 原料:毛丝,铜灰. rn] 反应式:cu+Ha+NaC1Na[cu.2] Na[CuCI2]cuC1++NaC1 反应温度:T=100?,用锅炉蒸汽加热. 反应周期:12h. 用水量:母液/水=1/8. 铜的收率:85.4%(废水量大,铜流失多). 污染:废中含有cu2,C1一,H. 2.3.2新生产工艺 原料:工业废料铜包钢cu(Fe)等含铜废料. 反应式:Cu(Fe)+CuNH3]4Cl厂,cu[NH3]2cl+Fe Cu[NH312+HC1+H2s04一cuc?+NH4C1+ INJ2SO4 反应温度:T=3O一40?,化学反应中和热调节温 度. 反应周期:4h. 用水量:母液/水=1/3. 铜的收率:91.4%. 少量的NKO+[N]2s04可作为化肥使用. 2.3.3按照绿色无机盐工业的标准分析范倒 其一,使用的原材料是各种含铜的工业废料, 这种废料不是铜加工后的边角废料,如毛丝铜灰 等,而是一种曾经作为产品使用的工业线缆(铜包 钢),在使用一定的年后就要更换如美国这种铜包 钢在内华达山已堆积多年至今没有得到处理,而成 为了一种真正意义上的工业垃圾选择这种原料使 得铜成为再生的. 其二,工艺过程,选择的氨法较之酸法技术上 经济上更合理,并注意了节水节能,尽量利用化学 反应本身的热量提供能量,而不是从外界取能.老 工艺的水解反应,水的比例太大,造成水资源的浪 费,及污染的产生,新工艺的络合反应用水较少. 其三,在工艺设计中选择N,Na经过一 系列的循环又回到系统中,少量的[N]2SO4X可 作为肥料使用,这就是所谓零排放系统的设计. 3绿色工艺方法 近年来,绿色无机盐工艺主要围绕化学反应, 原料,溶剂和产品的绿色化开展的.而从传统方法 (湿法,干法,电化学法)分析一下应首选哪种方法: 湿法:在水溶液中进行,特别是很多水解反应, 大量用水,且跑冒滴漏再所难免.在当今水资源极 其有限的情况下,积极探寻工业节水之路,已成为 一 项紧迫的任务. 干法:一般在高温融熔状态下进行,且加热手 段为燃料燃烧直接加热.燃料的不完全燃烧造成 能源的浪费,燃烧产生c()2又污染了环境.因此改 (下转第42页) 42天津化I2001年第6期 微波一HACH结合快速测定水的COD值…-…-? ……-…--…………-……-- 郭壮,姜军(4—33) 电位滴定法测工业硼酸的含量………--…-……--- ……………………… 34) 张金萍,静宝元(4— 工业废水中酚类的处理方法比较…………--…-… -…-…-……--. 刘丽兰,张浩霞,赵锡彬(4—36) 2一叔丁基对甲酚色谱分析中固定相的选择…-一 …-----……--………" 高桂荣,李寇伟(6—32) 甲苯二异氰酸酯含量测定的研究…-…-…--…-…? --……-…-……---……----……- 杨立亚(6—34) 电位滴定法测水中氯化物最佳条件的探讨……… --…---…----…………-…-……? 霍建中(6—35) 生物膜胞外聚合物在废水处理中的作用………… …-………-…---- 蒋巍,刘艳杰,钟方丽(6—36) ? 化工设计- 几何法设计共沸精馏塔…-…………--……--……? ……-…----…-… 杨永超,张妍,钱惠琳(1—29) 固定床反应器设计中若干问题的探讨-…--…-…-? -…--……-……-……--……--…--? 张妍(1—32) 低温净化车间空调设计……………-…-…………? ……………… 赵友华,刘桂茂,郭振明(6—38) ? 企业管理? 浅谈固定资产投资统计基础工作规范化………… --…--…………--………………-? 杨茜(1—39) 浅谈企业统计改革………-………-?杨茜(2—32) 企业档案信息资源的开发利用…胡宝珍(2—34) 企业信息化-………………---…-…-王伟(2—36) 企业经营管理之客户关系………王立强(3—36) 会计软件在企业中的应用…-…-…-王伟(3—37) 论企业经营的机遇与挑战---…-………--………… --……-…--一?--……… 汤春祥,王立强(4—38) t 教学研究? 定性分析实验的教改实践……-……--…………… ……-……………-. 王娟,胡潋文,陈婧(2—38) 物理化学教育在网络中的尝试--…-……………--- ……………-…---………--… 赵二茹(2—34) 电环化反应选择规则教学浅谈…-………-………? -…-……--……-…………? 许琳,张颖(5—35) 由乙酸乙酯的制法谈有机实验课改革…………… …-……--……--…-……… 朱宏,王蕊(5—36) 课程改革呼唤教师角色的转变…黄鹏群(5—38) (上接第26页) 善煤的燃烧,提高热效率,并消除对大气的污染已 刻不容缓. 电化学法:(清洁工艺)我们知道,化学反应可 以分为:酸碱反应,沉淀反应,配合反应,氧化还原 反应.氧化还原反应是电化学的基础.很多无机 化工产品都可以设计成氧化还原反应它是利用 电子与溶液有关的氧化还原反应提供清洁,通用和 有效的试剂,它是最强的氧化还原剂,可用于自发 的化学过程也可用于非自发的化学过程. 用电化学法生产无机化工产品主要优点:?利 用电化学反应选择电解质的路线替代有毒的反应 物和苛刻的反应条件.以此预防环境污染物的产 生.过去自来水的净化和杀菌一般采用次氯酸盐 或氯气,但水中易产生如氯代烃等新的污染物而危 害人体健康现在普遍采用电化学方法产生臭氧. 这一好处是既起到了a2起的作用又避免了二次污 染.太大提高了自来水的档次.?电化学法可提 高已存在反应的选择性,使某此特殊的化学反应成 为可能.例如:电化学法制备氧化亚铜.氧化亚铜 可通过烧结法,亚硫酸盐或葡萄糖还原法,电化学 法制得.其中电化学法以其流程短,成本低,操作 简单,产量高,工作环境良好和产品质量高等诸多 优点而最具工业化前景.?电化学法的运转条件 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 不高,一般在较低温度和压力下进行,容易控 制.例如电解食盐水制取烧碱,氯气,氢气已成为 化学工业的基础工业. 电力来源:水利发电提供大量的廉价的电能; 原子能发电也是将来电能的主要来源.电化学法 生产无机盐产品应是首选工艺(清洁工艺). 综上所述,绿色无机盐工业是21世纪化工企 业可持续发展的必由之路.绿色化工产品,绿色化 学工艺,已成为企业,政府和学术界重要研究与开 发方向.对于化学家与化学工程师既是严峻的挑 战,又是难得的发展机遇. 参考文献: 【1]天津化工研究院.化工产品手册[M].北京:化工出版 社,1989. 【2]汪志勇等氯化亚钢氧气的综合综合利用[J].化学研 究,2001.12(1). 【3]蒋馥华等.酿法回收无水硫酸钠[J].环境保护.1994, (11). 【4.张淑琴氯法生产氯化亚铜的研究[J].无机盐工业 1997,(2).