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物质流分析在化工企业中的应用

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《明胶科学与技术》2016年第3期

摘要:本文阐述了MFA在一个天然气化工生产系统中应用的案例,研究侧重在微观层次—中国某大型化工企业,为MFA应用于单独的公司层面分析自然资源流以及更好地理解和管理工业生产工序的经济、环境和社会经济效果提供了很好的借鉴,同时也为物质流分析在企业层次上应用提供了参考。

关键词:物质流分析;生态;管理;化工企业

一、引言

物质流分析方法能够有效追踪及估算国内及国际间对自然资源的使用情况。它的研究通常分3个层次——国家、区域和企业。目前研究大多集中在宏观的国家和微观的企业方面。本文研究侧重在微观层次—中国某大型化工企业,企业主导产品合成氨和尿素设计生产能力分别是30万t/a和52万t/a,生产工艺和设备在1993年投产时居于当时国际先进水平。多年来通过不断的技术改造和革新,化肥生产装置的运行和产品成本与国际同行相比仍保持着竞争优势。MFA主要确定成员之间的上下游关系,并根据物质供需方要求,运用过程集成技术对物质流动路线、流量和组成等分析、调整和匹配完成工业生态链的构建。J公司生态科技生产系统存在多种工业共生关系。如化工企业的合成氨尿素、甲醇和醋酸就存在着一定的共生关系,对这个共生关系的合理的耦合,就会产生有利的环境和经济影响,提高企业效益。共生单元是组成共生关系链的基本要素,共生耦合就是对这些共生单元进行整合,J公司的合成氨尿素、甲醇和醋酸等,它们之间存在共生耦合的潜力,称其为共生单元。J公司的尿素共生关系共生方式为通过甲醇弛放气通入合成氨二段转化炉作为原料气补充;再由甲醇造气工段生产的部分合成气供给醋酸产。最后,将甲醇、合成氨烟道气CO2回收,用于尿素合成、甲醇合成气碳氢比调节、醋酸生产。共生关系的目的是产生经济效益和环境效益。就经济效益而言,以J公司尿素共生关系为例,其大量增加了原料补充,节省原料,提高物质利用效率,降低生产成本。同时,解决了羰基化法合成醋酸路线的富氢问题。即减少了燃料CH4用量,从而减少CO2排放。又避免尾气燃烧放空的CO2排放;也避免燃料天然气燃烧的大量CO2排放,产生了一定的环境效益。

二、物质流分析项目汇总

(一)现阶段CO2的利用情况现阶段,原料天然气和燃料天然气,加上外购CO2,进行了合成氨生产和甲醇生产,最后合成DMC和尿素,烟气放空。

(二)中远期CO2的利用情况在现阶段基础上,烟道气又重回尿素合成工艺,有效地进行了回收。

(三)现阶段H2的利用情况现阶段经过氨合成和甲醇合成后,废气燃烧放空。

(四)中远期H2的利用情况中远期废气又回到氨合成的工艺过程。

三、结论

根据以上物质流分析结果,J公司中远期H2、CO2利用率变化情况如表2。在天然气化工生产系统中,CO2和H2是重要的基本物流。在J公司生态工业建设中,通过产业链的逐步延伸以及产业链间耦合关系的逐步建立,系统内CO2和H2的利用率将获到有效提高,原料更多的转化为产品,产生经济效益;同时减少对环境的排放,带来环境和社会效益。同时,本文案例为微观企业层次进行实测和清洁生产的物料平衡实际操作提供了参考与借鉴。

作者:王丽娜1;王奕潼2;孙秀英1;袁建林1;孙国帅1;马芳静3 单位:1.辽宁工业大学,辽宁大学广播影视学院,3.辽宁工业大学

明胶科学与技术杂志责任编辑:张雨    阅读:人次