清洁生产审核练习.doc

清洁生产审核练习

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他有机化学品。该厂是高聚合物材料（聚氯乙稀、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批设备已经过时，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。其他任务如维修等等，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、有机容积和两种聚烯烃，公共约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排放量降低20％。

作业1：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。

这家工厂由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。
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。
管理层
财务部门
环境部门
技术设备部门
溶剂
车间
抗氧剂
车间
塑化剂
二车间
聚烯烃
一车间
聚烯烃
二车间
塑化剂一车间

车间主任
技术主管
过程监督员
操纵工
实验室
研究开发科
维修科

图1 化工厂组织机构示意图
作业2：审核小组
（1）根据图1，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。
（2）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？

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：
（1）无论在数量上还是在价值上，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。
（2）聚烯烃一车间的COD排放量大约占全厂COD排放总量的50％。
（3）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。
（4）塑化剂一车间和溶剂车间的能耗较低，根据反应计量、计算，其能耗已接近于理想最近值。
（5）审核小组认为两个聚烯烃车间和溶剂车间都存在较大的清洁生产潜力。
（6）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：
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。要求说明作出这种选择的原因。
作业4：
为审核重点设定具体的、定量的清洁生产目标。

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）。第一步是合成反应，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液随着废水一起排掉，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
画出聚烯烃一车间的工艺流程图（部分），包括配料、合成、一次蒸发和回收这几部分单元操作，指出可能的污染物排放点。

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

总输入
数量
单位价格
1.原料A
新输入
730.0kg/小时
2.7元/kg
回收单元中回收利用部分
300.0 kg/小时
在4000kg/h的水中
2.原料B
226.4 kg/小时
4.4元/kg
3.原料C
261.6 kg/小时
1.7元/kg
4.原料D
20.4 kg/小时
4.8元/kg
5.水（包括工艺水和冷却水）
8.4 t/小时
0.7元/吨
6.电
190.0 kWh/小时
0.4元/kWh
表2：合成反应器的输出（合成溶液的成分）
合成反应器的输出
数量
1.产品
626 kg/小时
2.副产品
444 kg/小时
3.原料A
436 kg/小时
4.原料D
9.7 kg/小时
5.水
7300 kg/小时
表3：一次蒸发器的输出（一次母液的成分）
一次蒸发后的输出
送到二次蒸发器（一次母液）
送到回收单元（蒸出液）
1.产品
566 kg/小时

2.副产品
398 kg/小时

3.原料A
7.8 kg/小时
384 kg/小时
4.原料D
0.2 kg/小时
8.5 kg/小时
5.水
1645 kg/小时
4927 kg/小时

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）一次蒸发器中损失。

输入的原料A、B、C是液体，批量输送；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：
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：

清洁生产审核过程中提出了“冷却系统改造”、“安装电脑控制的反应器装料和过程控制系统”、“将原料D的5kg包装桶改为可重复使用的200kg包装桶”、“修补漏洞和改进维修程序”等四个方案。
厂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，结果审核重点的产出提高了5％，回收单元的废水量（折成水量，不包括A和D）减少了3％。

作业8：实施有效的车间管理方案
利用上述改进车间管理方案的实施所取得的经济效益，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4中。
表4：有效车间管理实施前后的经济效益对比
项目（价格）
实施前
实施后
差别
数量/h
价值Y/h
数量/h
价值Y/h
经济收益Y/h
输出
产品(10Y/kg)

副产品(50Y/t)

废水量
(0.004Y/kg)

总收益

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，增加反应器的进料量约12％，回收单元回收的原料A的重复使用率达到100％，总产出也增加了12％，耗水量增加到18t/h。由于提高了原料A的重复使用率，COD减少了100kg/h。配料、合成、冷却、蒸发和回收操作的耗电量从190kWh/h增加到200kWh/h。

作业9：技术评估：节约的证明
（1）估算冷却系统的改造引起的物料平衡的变化
（2）利用这条信息计算节省的操作成本
表5.：冷却系统的改造对物料平衡的影响和预计节省费用

项目（价格）
实施前
实施后
差别
数量/h
价值Y/h
数量/h
价值Y/h
经济收益Y/h
输入
输入原料
A(2.7Y/kg)
B(4.4Y/kg)
C(1.7Y/kg)
D(4.8Y/kg)

水(0.7Y/t)

电(0.4Y/kWh)

输出
产品(10Y/kg)

副产品(50Y/t)

废水COD
(0.4Y/kg)

总收益

冷却系统的改造扩容所需投资91万元（包括管道和设备）

作业10：经济评估
利用表6中的数据，评估改造冷却系统的经济（财务）可行性。要求至少计算出投资偿还期、净现值。
总投资费用
91万元
节省的年操作成本（每年）*
作业8的结果
增加的操作和维修
无
年净现金流量
371.13万元
贴现率
12％
折旧年限
10年
工厂税率
11％
*一年300个工作日