【摘 要】
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石化行业是典型的高消耗、高污染行业,节水、节能、减污是石化行业的关键目标,因此在该行业挖掘改善潜力以及实施清洁生产技术是十分重要的。由于石化生产过程中水和能源消耗
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石化行业是典型的高消耗、高污染行业,节水、节能、减污是石化行业的关键目标,因此在该行业挖掘改善潜力以及实施清洁生产技术是十分重要的。由于石化生产过程中水和能源消耗以及污染物的产生之间存在显著的耦合关系,传统的单独考核节水、节能、减污指标的方法无法准确识别改善潜力,筛选出最优技术。基于耦合关系和水-能源-环境污染物(WEEN)系统整体的视角,综合评价系统节水、节能、减污潜力进而指导筛选和实施最优清洁生产技术的方法是缺乏的。本研究从耦合关系的综合分析、清洁生产技术的评价及筛选两个方面开展,并以我国某典型石化企业为案例,识别企业节水、节能、减污潜力,制定改善策略,筛选最优清洁生产技术。论文主要内容和结果如下:(1)建立了“3M”综合分析方法识别和量化石化企业WEEN耦合关系。“3M”指石化行业通用WEEN模型、物质流和能量流分析、WEEN分析矩阵。建立了三个基于“3M”方法的量化指标,包括WEEN相关比例、耦合关系数对、耦合关联强度,分别从系统、要素、装置层面量化分析耦合关系。案例研究结果表明,在系统层面,95.87%的水耗、61.97%的能耗和54.99%的污染物产生具有耦合关系,能源子系统在WEEN中占主导地位,是高消耗和高污染的根源,具有最高优化优先级;在要素层面,根据要素间的协同和权衡效应,9种要素被划分到3个优化优先级,即高优先级(除氧水和燃料)、中优先级(蒸汽、循环水、废水)和低优先级(新鲜水、除盐水、废气、电能);在装置层面,按照对企业整体节水、节能、减污潜力的大小将10套装置分成3个等级,并基于耦合关系制定了改善策略,与不考虑耦合关系的传统方法对比发现后者存在潜力的高估(加氢装置和延迟焦化装置)和低估(常减压蒸馏装置)现象。(2)建立了基于耦合关系的石化行业清洁生产技术评价方法。包括构建耦合关系分析框架,利用物质流和能量流分析量化耦合关系并计算技术的直接和间接节水、节能、减污量,以及建立环境和经济效益评价指标筛选最优清洁生产技术。根据中国和欧盟颁布的节水、节能、减污推荐技术,建立了包含37项技术的石化行业清洁生产技术清单。针对案例企业,共筛选出分布于7个成本区间的11项最优清洁生产技术。具有最大综合效益的技术每年可节水894.96万t,节能2.70万toe,减排废气35.44万t,减排废水32.67 万 t,其中 SO2、NOx、烟尘、COD、氨氮分别减排 4.47、12.57、2.41、16.66、0.19 t,环境效益为0.62;可节省操作费用1.2亿元/a,经济效益(效益-成本比)为1.41 a-1。
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