生產(chǎn)過程的清潔生產(chǎn)習(xí)題VIP

1、第一章 籌劃和組織工廠介紹：這家化工廠屬于某化學(xué)工業(yè)公司，自從1956年建立以來，已經(jīng)發(fā)展成為一家精細(xì)化學(xué)品加工廠，生產(chǎn)塑料添加劑和其他的有機(jī)化學(xué)品。該廠是高聚物材料（聚氯乙烯、聚烯烴和涂料等）添加劑的專業(yè)生產(chǎn)廠家。全廠約有職工2800名，期中包括630名工程師和技術(shù)人員。 廠里的設(shè)備建于1956年，現(xiàn)在仍然可以使用，但是工廠領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為這批設(shè)備已經(jīng)過時(shí)，正在尋求資金更新設(shè)備。工廠的生產(chǎn)業(yè)務(wù)計(jì)劃由廠里定制，整體戰(zhàn)略由總部定制；大的投資須由總部來批準(zhǔn)；研究開發(fā)任務(wù)以及投資項(xiàng)目的準(zhǔn)備工作由工廠承擔(dān)完成。工廠主要根據(jù)長(zhǎng)期訂單來制定其生產(chǎn)計(jì)劃。其它任務(wù)如維修等等，在工作分派上從屬于生產(chǎn)，即根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行

2、安排。這家化工廠的產(chǎn)品主要分為6類：抗氧化劑、兩種增塑劑、有機(jī)溶劑和兩種聚烯烴，共40種產(chǎn)品。在過去十年中，工廠為了達(dá)到政府制定的國家環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)實(shí)行了多項(xiàng)環(huán)保措施。目前工廠每天排放約7600噸污水，COD產(chǎn)生量平均每天7噸。一年交納70萬元排污費(fèi)。為了達(dá)到地方環(huán)境部門制定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，該廠認(rèn)為需要擴(kuò)大污水處理廠的能力，在兩年內(nèi)將COD排放總量降低20%。作業(yè)1 管理層的參與至少找出一條在審核前可能因?yàn)楣S管理層的原因而遇到的障礙，對(duì)障礙進(jìn)行分析并提出解決的辦法。這家工廠有6個(gè)主要的生產(chǎn)車間，直接受廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)管理，并設(shè)有輔助部門，例如財(cái)會(huì)部門，技術(shù)設(shè)備部門（包括維修科，實(shí)驗(yàn)室和研究開發(fā)

3、科）和環(huán)保部門。該廠實(shí)行廠長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，總工程師負(fù)責(zé)配合廠長(zhǎng)工作。每個(gè)輔助部門的領(lǐng)導(dǎo)直接向廠長(zhǎng)匯報(bào)工作。每個(gè)車間設(shè)一名車間主任，并有一名技術(shù)主管負(fù)責(zé)協(xié)助管理工作。車間主任和技術(shù)主管分別向廠長(zhǎng)和總工程師匯報(bào)工作。車間有各自的環(huán)保工程師、技術(shù)人員和過程控制人員，工人被分為不同的班組輪流工作。圖一給出了該廠的組織結(jié)構(gòu)示意圖。廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)決定進(jìn)行清潔生產(chǎn)審核后，成立了審核小組。審核小組的首要任務(wù)是使全廠認(rèn)識(shí)到清潔生產(chǎn)審核的目的性和重要性，并選擇一個(gè)車間進(jìn)行重點(diǎn)審核，設(shè)定清潔生產(chǎn)目標(biāo)。因此，審核小組首先對(duì)車間主任進(jìn)行培訓(xùn)，向他們介紹清潔生產(chǎn)的概念以及清潔生產(chǎn)審核的相關(guān)知識(shí)。但是由于工作負(fù)擔(dān)重，只有幾個(gè)車間主任參

4、加了這次培訓(xùn)。管理層財(cái)務(wù)部門聚烯烴一車間塑化劑車間抗氧劑車間溶劑車間實(shí)驗(yàn)室 研究開發(fā)科維修科技術(shù)設(shè)備部門環(huán)境部門聚烯烴二車間塑化劑一車間車間主任 技術(shù)主管 過程監(jiān)督員 操作工作業(yè)2 審核小組根據(jù)圖一 請(qǐng)組建一個(gè)審核小組，注明每個(gè)審核小組成員的專長(zhǎng)和職能，并且闡明審核小組為什么需要這種專長(zhǎng)和專項(xiàng)技能。至少找出一條審核小組在實(shí)施清潔生產(chǎn)審核過程中可能遇到的障礙，并提出克服障礙的辦法。采取何種措施才能使普通員工參與清潔生產(chǎn)并且確保廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)能夠持續(xù)參與支持清潔生產(chǎn)審核工作？第二章 預(yù)評(píng)估審核小組面臨的首要任務(wù)是減少廢水排放。審核小組在啟動(dòng)預(yù)評(píng)估后，根據(jù)所掌握的數(shù)據(jù)資料，對(duì)生產(chǎn)車間的產(chǎn)出、廢水排放和能耗

5、等情況進(jìn)行了比較分析，結(jié)果如下：1、 無論在數(shù)量上還是在質(zhì)量上，兩個(gè)聚烯烴車間的產(chǎn)出都是最高的；抗氧劑車間的產(chǎn)出最低；2、 聚烯烴一車間的COD產(chǎn)出量大約占全廠COD的產(chǎn)生量的50%；3、 抗氧劑車間的排放物數(shù)量少，但其最終產(chǎn)品（一種有毒的錫的金屬有機(jī)化合物）可能會(huì)隨廢水流失，造成排放物的毒性最大；4、 塑化劑一車間和溶劑車間的能耗較低，根據(jù)反應(yīng)計(jì)算，其能耗已經(jīng)接近于理論最佳值；5、 審核小組認(rèn)為兩個(gè)聚烯烴車間和溶劑車間都存在較大的清潔生產(chǎn)潛力；6、 清潔生產(chǎn)審核工作啟動(dòng)后，聚烯烴一車間和抗氧劑車間的工人都非常積極，表示愿意參加清潔生產(chǎn)工作。作業(yè)3 審核重點(diǎn)根據(jù)所給信息，確定三個(gè)本論清潔生產(chǎn)審

6、核的備選審核重點(diǎn)，并從中篩選出本輪清潔生產(chǎn)的審核重點(diǎn)。要求說明做出這種選擇的原因。作業(yè)4 清潔生產(chǎn)目標(biāo)如果工廠污水處理廠的處理效率不變，為了使COD的排放總量降低20%，必須將COD產(chǎn)生量減低20%。請(qǐng)為工廠和審核重點(diǎn)設(shè)定具體的、定量的清潔生產(chǎn)目標(biāo)。第三章 評(píng)估 聚烯烴一車間由若干單元操作組成。第一部是合成反應(yīng)，后面是粗品的蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶、離心過濾、干燥、形成最終產(chǎn)品。整個(gè)生產(chǎn)過程用到4種原料（A、B、C、D）。在配料單元，這四種原來首先與工藝水進(jìn)行混合，之后被送到合成反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)放熱的，用新鮮的冷卻水進(jìn)行間接冷卻。反應(yīng)結(jié)束后，合成溶液被送到一次蒸發(fā)器中，蒸發(fā)出的液體進(jìn)入回收單元，

7、該液體含有未完全反應(yīng)的原料A，經(jīng)過回收單元處理后，一部分送回到配料單元，其余的直接排掉。一次蒸發(fā)單元的產(chǎn)物（一次母液）進(jìn)入二次蒸發(fā)器。（后續(xù)過程省略）。作業(yè)5 畫出聚烯烴一車間的工藝流程圖（部分），包括配料、合成、一次蒸發(fā)和回收單元這幾部分單元操作，指出可能的污染物排放點(diǎn)。下面的表（1-3）中給出化工廠合成反應(yīng)及部分后續(xù)單元的生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯總，操作單元包括配料、合成、一次蒸發(fā)以及回收。這些數(shù)據(jù)都是正常生產(chǎn)過程中通過實(shí)測(cè)得到的。 表1 合成反應(yīng)單元的總輸入輸入數(shù)量單位價(jià)格1原料A新輸入730.0 kg/h2.7 Y/kg回收單元回收部分300.0 kg/h2 原料B226.4 kg/h4.4 Y/k

8、g3 原料C261.6 kg/h1.7 Y/kg4 原料 D20.4 kg/h4.8 Y/kg5新鮮水工藝水與冷卻水8.4 t/h0.7 Y/kg6、回收單元回收回收單元回收部分4000 kg/h7、電190.0KWh0.4 Y/ KWh表2合成反應(yīng)器的輸出（合成溶液的成分）表3 一次蒸發(fā)器的輸出（一次母液的成分）合成反應(yīng)器的輸出數(shù)量一次蒸發(fā)后的輸出送到二次蒸發(fā)器（一次母液）送到回收單元（蒸出液）1產(chǎn)品626 kg/h1產(chǎn)品566 kg/h2副產(chǎn)品444 kg/h2副產(chǎn)品398 kg/h3原料A436 kg/h3原料A7.8 kg/h384kg/h4原料D9.7 kg/h4原料D0.2 kg/

9、h8.5 kg/h5水7300 kg/h5水1645 kg/h4927kg/h作業(yè)6 物料平衡 將輸入-輸出數(shù)據(jù)納入到工藝流程圖中，利用物料平衡計(jì)算出下列數(shù)據(jù)：1 合成反應(yīng)器冷卻系統(tǒng)的冷卻水用量；2 回收單元排出廢水的成分；3 一次蒸發(fā)器中的損失輸入的原料A、B和C是液體，批量運(yùn)輸；原料D是固體，裝在5kg的袋中運(yùn)送。在配料區(qū)，每種原料分別同新加入的工藝水和回收單元的回收液（原料A）混合。合成反應(yīng)時(shí)放熱反應(yīng)，因此要用水冷卻，反應(yīng)產(chǎn)率依賴于反應(yīng)溫度。一次蒸發(fā)器是用來除去多余的水和未反應(yīng)的原料A和D。因?yàn)槿鄙倬S修，一次蒸發(fā)器的狀況較差，檢測(cè)到幾處泄漏和溢流。在回收過程中，部分過量（未反應(yīng)）的原料A

10、循環(huán)回到配料區(qū)，但由于回收反應(yīng)器冷卻系統(tǒng)的制冷效率低，目前只有一部分被循環(huán)重復(fù)使用。在單元操作之間，液體原料通過管道運(yùn)送，固體原料用傳送帶運(yùn)送。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)管道上有幾處泄漏。在操作過程中，速記抽取樣品，手動(dòng)控制生產(chǎn)過程。合成、澄清工序同最終產(chǎn)物的洗滌都是分批進(jìn)行的，其余工序的步驟都是連續(xù)進(jìn)行。工廠的生產(chǎn)一天24小時(shí)分3班連續(xù)進(jìn)行。合成工序的產(chǎn)率在80%-90之間。車間負(fù)責(zé)組織安排生產(chǎn)過程的各項(xiàng)操作，在車間的要求下負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。作業(yè)7 分析原因分析上面聯(lián)系體重說明廢棄物產(chǎn)生的原因。參照以下8條提示，從前面給出的信息中推出可能的原因：1 原輔材料和能源是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？2 技術(shù)

11、工藝是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？3 設(shè)備是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？4 過程控制是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？5 產(chǎn)品是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響6 廢棄物本身特性是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響7 管理是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響8 員工素質(zhì)是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響第四章 方案的產(chǎn)生和篩選作業(yè)8 方案產(chǎn)生根據(jù)工藝說明、物料平衡和相關(guān)的分析，產(chǎn)生清潔生產(chǎn)方案。從八個(gè)方面著手研究相應(yīng)的工藝，并就方案簡(jiǎn)明寫在表中（表4）1 如何改進(jìn)原輔材料和能源才能盡量減少或消除廢棄物？2 如何技術(shù)工藝才能盡量減少或消除廢棄物？3 如何改進(jìn)原輔材料和能源才能盡量減少或消除廢棄物？4 如何改進(jìn)設(shè)備

12、才能盡量減少或消除廢棄物？5 如何改進(jìn)過程控制才能盡量減少或消除廢棄物？6 如何改進(jìn)產(chǎn)品才能盡量減少或消除廢棄物？7 如何改進(jìn)廢棄物本身特性才能盡量減少或消除廢棄物？8 如何提高員工素質(zhì)才能盡量減少或消除廢棄物？表4 方案產(chǎn)生方案產(chǎn)生清潔生產(chǎn)方案描述原輔材料和能源技術(shù)工藝設(shè)備過程控制產(chǎn)品廢棄物管理員工第五章 可行性分析為了說明可行性分析的過程，下面就四個(gè)清潔生產(chǎn)方案進(jìn)行詳細(xì)分析。這四個(gè)方案是從審核小組產(chǎn)生的眾多方案中挑選出來的。1 冷卻系統(tǒng)的改造為了提高冷卻系統(tǒng)的制冷能力，必須安裝第二臺(tái)制冷設(shè)備，這樣可以增加合成反應(yīng)器的進(jìn)料量，進(jìn)而使一次蒸發(fā)器出來的原料A可以達(dá)到全部的循環(huán)利用。安裝第二套循環(huán)

13、系統(tǒng)需呀新的冷卻水管道，反應(yīng)器本身只需要在管道方面做出有限的改進(jìn)。市場(chǎng)是很容易找到關(guān)于冷卻系統(tǒng)的技術(shù)，技術(shù)設(shè)備部門的工程師也熟悉這些技術(shù)。反應(yīng)器旁邊有容納制冷設(shè)備的空間。不需要額外的培訓(xùn)，但是由于反應(yīng)器的進(jìn)料量增加，必須為操作工制定新的操作規(guī)程并進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)和管理。2 安裝電腦控制的反應(yīng)器裝料和過程控制系統(tǒng) 可以安裝一臺(tái)微電腦控制器對(duì)過程進(jìn)行優(yōu)化控制。合成反應(yīng)器上需要增加連線。以內(nèi)原料B在合成過程中完全轉(zhuǎn)化，其流量可用來作為反應(yīng)過程的控制參數(shù)，還要增加連線和管道從而控制原料B的流量。這方面的技術(shù)相當(dāng)簡(jiǎn)單，但是還沒有應(yīng)用于工廠化，操作工和技術(shù)設(shè)備部門將進(jìn)行額外的培訓(xùn)。3 將原料D的5kg包裝桶

14、改為可重復(fù)使用的200kg包裝桶 這樣會(huì)較少包裝浪費(fèi)，避免向混料箱（配料）裝料時(shí)的灑落。因?yàn)樨?cái)務(wù)部門負(fù)責(zé)訂購，所以必須通知該部門。需要制定新的操作規(guī)程，并對(duì)操作工人進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，同時(shí)還要添置新的操作設(shè)備。4 修補(bǔ)漏洞和改進(jìn)維修程序 在實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)很多漏洞、管路阻塞、物料灑落等問題，大部分立即做了修復(fù)。目前維修工作僅是在需要的時(shí)候才進(jìn)行，也就是說設(shè)備在維修時(shí)已經(jīng)無法使用了。作為技術(shù)設(shè)備部門的一部分，維修科愿意重新安排工作程序，以滿足陳建持續(xù)預(yù)防性維修計(jì)劃的需要。因?yàn)榧哟罅斯ぷ髁?，所以需要增加技術(shù)人員和操作工人，但是財(cái)務(wù)部門不同意雇用新的人員，因?yàn)樵黾拥墓ぷ懔恐荒苡捎嘘P(guān)部門和車間承擔(dān)，各方面商定

15、了一個(gè)試驗(yàn)期，在此期間由技術(shù)設(shè)備部門的技術(shù)人員、維修組和聚烯烴一車間共同負(fù)責(zé)預(yù)防性維修，希望增加的維修工作量能夠減少設(shè)備的修理從而減低技術(shù)部門的工作量。次防范不需要增加額外的培訓(xùn)，但必須列出一分任務(wù)清單并按照清單嚴(yán)格執(zhí)行。作業(yè)9 初步分析對(duì)這些方案的初步分析師用來確定哪些方案需要詳細(xì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境評(píng)估，通過下表5可以完成初步的分析。表5 清潔生產(chǎn)方案的初步分析方案涉及的變動(dòng)實(shí)施難易投資成本所需進(jìn)一步評(píng)估預(yù)計(jì)實(shí)施時(shí)間人員設(shè)備簡(jiǎn)單復(fù)雜低高技術(shù)環(huán)境經(jīng)濟(jì)短中長(zhǎng)冷卻系統(tǒng)的改造電腦控制改用200kg包裝桶改進(jìn)維修的程序廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)根絕審核小組的方案篩選結(jié)果，決定立即改變包裝和進(jìn)行預(yù)防性維修，結(jié)果審核重點(diǎn)的

16、一次蒸發(fā)器產(chǎn)出的（含產(chǎn)品和副產(chǎn)品）提高5%，審核重點(diǎn)排出的COD減少了3%。作業(yè)10：實(shí)施有效的環(huán)境管理方案利用上述改進(jìn)車間管理方案的實(shí)施所取得的經(jīng)濟(jì)收益，估算這些方案的實(shí)施對(duì)物料平衡的影響，并將結(jié)果填入表6中：表6 有效車間管理實(shí)施后的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比項(xiàng)目實(shí)施前實(shí)施后差別數(shù)量（/h）價(jià)值（Y/h）數(shù)量（/h）價(jià)值（Y/h）經(jīng)濟(jì)收益（Y/h）輸出產(chǎn)品（10Y/kg）副產(chǎn)品（50Y/t）COD（0.4Y/kg）總收益擴(kuò)大制冷系統(tǒng)需要安裝一套氨制冷系統(tǒng)，這樣在保持同樣的反應(yīng)速率（相同的產(chǎn)率）和產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，反應(yīng)器的進(jìn)料量可增加約12%，總產(chǎn)出也可增加約12%，耗新鮮水量增加到8t/h。同時(shí)，回收單

17、元回收的原料A的重復(fù)使用率可達(dá)到100%。由于提高了原料A的重復(fù)使用率，COD可減少100kg/h。而配料、合成、冷卻、蒸發(fā)和回收操作的耗電量則從190hWh增加到200kWh。作業(yè)11 技術(shù)評(píng)估：節(jié)約的證明估算冷卻系統(tǒng)的改動(dòng)引起物料平衡的變化；利用這條信息計(jì)算節(jié)約的操作成本。完成下表（表7）表7 冷卻系統(tǒng)的改動(dòng)對(duì)物料平衡的影響和預(yù)計(jì)節(jié)省的費(fèi)用項(xiàng)目（價(jià)格）實(shí)施前實(shí)施后差別數(shù)量（/h）價(jià)值（Y/h）數(shù)量（/h）價(jià)值（Y/h）經(jīng)濟(jì)收益（Y/h）輸入A（2.7Y/kg）B（4.4Y/kg）C（1.7Y/kg）D（4.8Y/kg）新鮮水（0.7Y/t）電（0.4Y/kWh）輸出產(chǎn)品（10Y/kg）副產(chǎn)品（50Y/t）COD（0.4Y/kg）總收益冷卻系統(tǒng)的改動(dòng)擴(kuò)容所需投資為91萬元（包括管道和設(shè)備）。作業(yè) 12經(jīng)濟(jì)評(píng)估利用表8中數(shù)據(jù)，評(píng)估冷卻水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性。要求至少計(jì)算出投資償還期和凈現(xiàn)值。表8 財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)費(fèi)用Y總投資910，000年度總節(jié)省貼現(xiàn)率12%折舊年限10年工廠稅率1