14再生纤维素纤维制造业粘胶法清洁生产评价指标体系征求意见稿编制说明Word格式.docx
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粘胶短纤维生产中产生的废气主要是二硫化碳和硫化氢。
排出点主要在纺丝、集束牵伸、切断、精炼机等部分,二硫化碳和硫化氢一部分源于尚未完全凝固的丝条带出纺丝浴,并汇集成粗丝束带到以后的工序去,另一部分则残留在纺丝浴中,待回流酸站后排出。
粘胶长丝与短纤维的纺丝原液制备工艺基本相同,但纺丝工艺有较大的差别,相比于粘胶短纤维,粘胶长丝由于工艺要求更高,纺丝组件部分单线生产能力相对较低,吨产品通风量更大,废气浓度低,不易收集处理。
因此,长丝生产产生的废气污染较为严重。
粘胶纤维生产中产生的固体废弃物可分为废丝、芒硝、纺练产生的胶块及废水处理产生的含有锌离子的污泥,其中前两者能够得到有效的回收利用,污泥则用于制砖或经有资质的企业做无害化处理。
近年来,粘胶纤维行业发展较快,企业装备水平差异较大,对生产的能耗和物耗产生影响。
清洁生产评价指标体系的建立,对促进粘胶纤维行业实现可持续发展和产业转型升级,淘汰落后的工艺与装备,提高资源利用效率,减少和避免污染物的产生,保护和改善环境,保障人体健康,促进经济与社会可持续发展具有重大意义。
2粘胶纤维行业发展概况
我国是世界最大的再生纤维素纤维生产国,主要生产粘胶纤维、醋酸纤维(用于烟草行业)、NMMO溶剂法纤维素纤维、低温尿素溶解纤维素纤维等。
其主要产品是粘胶纤维,约占世界粘胶纤维总量近三分之二。
原料采用进口木浆,进口棉短绒生产棉浆,国产木浆、棉浆、竹浆、纸改浆等品种,粘胶纤维是由木浆、棉浆、竹浆等溶解浆为主要原料经黄化、纺丝等工序生产的长丝或短纤维的再生纤维素纤维。
是构建资源节约型社会、环境友好型社会的重要手段,既能解决使用后的环境污染问题,又能实现资源循环利用、保护环境、节能减排,降低我国对石油进口的依赖程度,因此,再生纤维素纤维行业是典型的绿色、环保、循环经济的代表产业,符合国家可持续发展的战略方针。
我国陆续颁布了《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国循环经济促进法》、《中华人民共和国清洁生产促进法》等法律法规,出台了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》、《中国资源综合利用技术政策大纲》、《节能减排综合性工作方案》、《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》、《纺织工业调整和振兴计划》、《化纤工业“十二五”发展规划》等产业政策,使得我国的再生纤维素纤维行业一直处于高速发展状态之中。
目前,相对于国外的同行业企业而言,国内粘胶纤维制造业的设备更为先进,生产效率更高,成本优势明显,我国已经成为全球粘胶纤维的主要生产地及消费地(见表1)。
表1:
粘胶纤维生产企业产能(2015年)
单位:
万吨
序号
企业名称
长丝
短纤
1
吉林化纤股份有限公司
2.7
2.5
2
丹东五兴集团化纤有限责任公司
6
3
唐山三友集团公司
50
4
山东海龙股份有限公司
0.8
27
5
山东银鹰化纤股份有限公司
13
山东雅美化纤有限公司
28
7
新乡白鹭化纤集团有限责任公司
10
8
江苏澳洋科技股份有限公司
26
9
江苏翔盛粘胶纤维股份有限公司
兰精(南京)纤维有限公司
16
11
南京化纤股份有限公司
1.5
12
浙江富丽达股份有限公司
浙江中辉人造丝有限公司
0.5
14
安徽舒美特化纤有限公司
15
赛得利化纤有限公司
46
九江化纤股份有限公司
17
湖北金环股份有限公司
18
博拉经纬化纤有限公司
19
襄樊楚天化纤有限责任公司
20
宜宾丝丽雅集团有限公司
30
21
玛纳斯舜泉化纤有限公司
合计
18.8
359.5
2015年粘胶纤维产量344.19万吨,其中粘胶长丝18.33万吨,粘胶短纤维325.86万吨。
近年来通过加大科技投入,在消化吸收国外先进设备和技术基础上进行自主研发和创新,我国粘胶纤维国产化生产技术装备水平得到迅速发展,由唐山三友完成的8万吨粘胶短纤维生产线已经通过投产鉴定,实现了粘胶短纤维设备的大型化、柔性化,经鉴定其综合技术水平达到国际先进水平,装置综合能耗达到国际领先水平。
随着我国粘胶纤维工业的高速发展,部分能耗较高、污染治理不力的企业将面临更大的压力,根据《化纤工业“十三五”发展规划》,为实现我国由化纤生产大国向技术强国转变。
粘胶纤维行业平均吨产品综合能耗降低10%以上,行业平均吨产品节水10%以上。
粘胶短纤维行业平均吨产品消耗二硫化碳降低10%。
粘胶长丝生产有废气处理装置的企业,要求对有组织排放的废气进行收集处理。
废气排放达标,行业整体CS2回收水平达80%以上。
废水治理、COD排放100%达标(国家及当地标准)。
2.1粘胶纤维生产工艺
粘胶纤维的生产有粘胶长丝和粘胶短纤维,其工艺路线如图所示,粘胶长丝与粘胶短纤维的纺丝原液制备工艺基本相同,但纺丝工艺有较大的差别,相比于粘胶短纤维,粘胶长丝由于工艺要求更高,纺丝组件部分单线生产能力相对较低,吨产品通风量更大,废气浓度低,不易收集处理。
图1粘胶短纤维生产工艺流程图
图2粘胶长丝生产工艺流程图
由上图看出粘胶纤维生产工艺,主要分为三个工序:
原液工序、纺丝工序、后处理工序。
2.1.1原液
原液制备主要可分为三个主要阶段:
A.将浆粕浸渍于烧碱中生成碱纤维素,经压榨、粉碎、老成制成具有一定聚合度的碱纤维素。
B.使碱纤维素与二硫化碳进行反应,生成纤维素黄酸酯。
C.纤维素黄酸酯溶于稀碱液中,制成粘胶,再经过过滤、脱泡、熟成,送纺丝机成形。
2.1.2纺丝
纺丝液通过计量泵从喷丝板小孔中喷入凝固浴中进行湿法纺丝。
纺丝成型过程中经过适当拉伸后进入后处理工艺。
2.1.3后处理
粘胶短纤维经过集束、精炼后进行切断。
后经淋洗、上油、烘干等过程后打包入库。
粘胶长丝则在纺丝拉伸后经历压洗、脱硫、漂白、上油等工序后成筒,再经烘干后分级包装。
二硫化碳等废气在精炼及后道工序中进行收集回收。
纺丝凝固浴回流进酸站经历酸浴循环、脱气和过滤,蒸发、一步提硝闪蒸、干燥系统后进行回用。
2.2清洁生产现状分析
随着粘胶纤维行业的技术进步,粘胶纤维生产采用高效先进的节能、减排、节水、降耗的工艺、技术及装备。
1、先进设备装备比例进一步提高。
“十二五”期间我国部分短纤维生产企业已经开始装备年产10万吨高效低碳粘胶短纤维成套装备。
相比于业内普遍装备的4-8万吨生产线,该装备的表现为自动化程度最高,核心装备最优,综合能耗最低。
其中,能耗同比“十二五”行业平均数值下降28%以上,水耗同比“十二五”行业平均数值下降44%以上;
另外,粘胶短纤维年产5万吨以上生产线被63%以上的生产企业采用;
粘胶长丝连续纺装备能力占行业总产能的25%。
2、废气治理技术广泛采用。
活性碳吸附法:
该方法在国内外采用较多,其原理是通过活性炭表面的无数微孔的物理作用而吸附CS2,吸附CS2的活性炭再用蒸汽或加热来解吸。
活性炭吸附法的主要工艺流程是:
吸附过程:
废气→吸附器→排空。
解吸过程:
蒸汽→吸附器→冷凝→CS2计量→贮槽。
干燥过程:
空气→热风加热器→吸附器→排空。
硫化氢碱洗是利用NaOH与硫化氢反应生产NaHS的原理去除硫化氢,通常采用三段碱洗工艺,每段两座碱洗槽。
逆流的NaOH溶液在碱洗槽内喷淋,与H2S反应后生成NaHS,当循环碱液中NaHS的浓度达到22%时,全部排出。
湍球塔碱洗设备目前发展较快,废气在湍球塔中呈湍流状态,废气与稀碱液的接触表面积加大,提高了反应效率,与传统的碱洗槽工艺相比,设备投资节省30%以上,装置占地面积节省40%以上。
经过改进的活性碳吸附工艺,实际运行监测数据,H2S的去除率为98.6%,CS2的回收率达97.9%。
活性碳吸附工艺回收的产品是CS2和NaHS,CS2可以回用生产,NaHS则多做为产品销售。
燃烧法:
通过专门研制的催化剂将废气中的H2S、CS2转化为SO2,再用另一种催化剂将SO2转化为SO3,之后用稀硫酸或其它介质吸收而最终转化为H2SO4,硫酸可回用生产或对外销售。
燃烧法目前衍生出适用于浓度不同的粘胶纤维生产废气,燃烧法H2S和CS2的转化率均在98%以上。
生化法:
生化处理工艺是近几年发展起来的新型工艺。
该工艺的工艺流程为:
从废气源点收集的废气被引入到生化塔中,在生化塔中微生物将气态的CS2和H2S首先转化成液态。
液态的CS2和H2S通过以下反应氧化成SO4进而转化成稀硫酸:
H2S+2O2→SO4+2H
CS2+4O3+H2O→2SO4+4H+CO2
微生物为噬硫杆菌群,这种细菌以CS2和H2S为能量来源。
生化处理工艺对于浓度较低、气量稳定的废气具有较大的优越性,一般在粘胶长丝和部分尾气的废气处理中得到应用。
3、节水技术,梯级利用为绝大多数企业广泛采用。
节电方面,各企业在节能电锭装备、电机变频调速节能装备、中央控制模块变频节电系统等方面都有一定程度的应用。
在余热利用上,企业采用换热器对高温废水等余热进行利用。
4、废水处理回收技术被广泛采用。
粘胶纤维废水通常仅需经过曝气、中和、沉淀的常规处理法即可达到三级排放标准,为达到当地环保标准采用各种深层次的处理技术。
为实现废水中有效成分再利用需要针对各组分废水研发独特的处理技术,如高温酸性水生化技术,酸、碱性水中和技术,膜分离半纤维素技术,废碱液回用技术,废水中有效成分再利用技术等。
5、一步提硝技术装备发展成熟。
目前该技术目前已经在约六分之一的短纤产能中得到应用,另有部分企业已经考虑改造。
随着产业的不断升级,将会得到更广泛的应用。
6、多项节能减排技术得到应用推广(见表2)。
表2:
粘胶纤维行业已经推广应用的节能减排工艺装备技术
编号
技术名称
主要功效
技术原理
节能电锭装备
节电
新型电锭能够在电流低下平稳运行,节电率高
电机变频调速节能装备
按工艺参数要求,通过加装变频器实施变频调速控制,减少能源浪费。
中央控制模块变频节电系统
通过软件+节电模块+变频器的组合,在信息采集---控制模块---电机控制流程中实现随着负荷的变化,系统自动调整设备功率的效果,适用楼宇空调系统、工矿企业风机系统、工矿企业循环水泵系统等,最大节电潜力40%左右,平均节电率18%以上。
蒸汽发电后再利用技术
用小型汽轮发电机获得低压蒸汽,同时获得电能,这样既满足生产需求又充分利用了蒸汽。
此类技术在化纤行业首次使用,对技术进步、降低电耗都有重大意义。
脱泡闭式冷却塔应用
在秋、冬季时期利用闭式冷却塔将水和风从循环系统中抽出吸收热量排放至大气中,降低制胶车间中冷冻水的用量,降低脱泡循环水温度。
废水余热回收再利用技术
节汽
利用高温废水通过换热器加热淋洗水,使高温淋洗废水和新鲜常温软水在列管式加热器内进行热交换
结晶机酸冷改造
用一定浓度的硫酸吸收结晶室内酸浴水蒸汽,代替蒸汽喷射泵抽真空,降低蒸汽消耗。
将K2-K4结晶室蒸汽喷射泵抽真空改为用一定浓度的硫酸吸收结晶室内水蒸汽抽真空,原冷却水通过换热器用于间接冷却硫酸溶液,浓硫酸循环使用,当浓度降低时可用于酸站的酸浴调配,低浓度硫酸进入酸浴系统调配纺丝浴。
酸碱性水换热器
利用板式换热器装置,将高温酸性、碱性水通过外排泵打入换热器,使冷软水与高温酸性、碱性水在换热器内部通过翅型换热片交叉反复交替进行换热,保证将高温酸、碱性废水冷却后外排的同时将冷软水温度提高,有效的利用酸、碱性废水中的热能,改换热系统配备自动控制系统,有效的保生产稳定的同时提高热能利用,改系统使用后热能利用可达到60%以上,大幅度减少各浴液系统蒸汽用量。
废气综合治理技术
废气治理
经废气→除酸→碱洗→吸附槽→蒸发罐→冷凝器→二硫化碳储罐流程,使用烧碱溶液吸附H2S气体产成NaHS;
通过活性炭吸附、解吸、冷凝等工序回收CS2
污泥综合利用技术
固废处理
将原有带式压滤机污泥脱水间改为板框压滤机污泥脱水间,将压滤后的污泥交给环保手续齐全的钢铁烟尘清洁利用的企业,作为低品位烟道灰资源进行冶炼,提取其中的锌。
粘胶纤维生产三废来源及组成(见表3)。
表3生产企业废水来源及组成
生产工艺
废水来源
废水组成
pH
COD(mg/L)
SS(mg/L)
S2-(mg/)
短纤维
纺丝、集束、酸站酸性废水,精练弱酸性废水,熟成碱性废水
2-4
11-13
120-680
80-150
1-30
纺丝、酸站酸性废水,熟成、压洗碱性废水
1.5-4
10-12
170-500
80-250
5-26
表4生产企业废气来源及组成
废气来源
废气组成
黄化、纺丝、酸站
CS2、H2S
表5生产企业固体废物来源及组成
废物来源
废物组成
污水处理污泥
除水外碳酸钙、硫酸钙、氢氧化锌之和占90%以上,另有少量有机质
粘胶纤维的废水处理工艺较为成熟,粘胶纤维生产废水的处理大多数工艺与常规的废水处理工艺相同,但针对废水中含锌离子的特点,局部工艺需重点研究改造,如低锌纺丝工艺,部分企业也进行了针对锌的回收的尝试。
就废水处理而言,部分粘胶纤维生产企业有自建污水处理厂,部分企业则根据要求将污水排入工业园区污水处理厂统一处理。
最终排放的废水均符合国家环保标准要求。
粘胶短纤维:
由于“十二五”期间粘胶短纤维生产企业设备升级换代幅度较大,许多企业采用了节水的新工艺,产品吨耗水量由2010年的83吨/吨下降到2015年的65吨/吨,降幅达21.69%。
由于吨产品耗水量减少,处理前废水COD浓度有所增加。
粘胶长丝:
“十二五”期间水耗由2010年的263吨/吨下降到2015年的250吨/吨,降幅为4.94%,废水中氨氮组分得到了有效处理,由25.21mg/L下降为13.80mg/L。
粘胶短纤维生产线中废气产生量较大的环节的局部控制技术已经逐渐成熟,对重点区域污染源已经能够做到收集、回收再利用。
废气排放量有了较大改观。
具体而言,废气排放量由2010年的12万NM3/吨下降到目前的6万NM3/吨,二硫化碳排放量由2010年的101.05公斤/吨下降到2015年的14.86公斤/吨,硫化氢由2010年的30.96公斤/吨下降到2015年的5.04公斤/吨,短纤维废气回收率由2010年的60%上升到目前的90%以上。
粘胶长丝废气治理目前尚未有效开展,企业主要采用扩散稀释法进行废气处理。
废气排放约100万NM3/吨,二硫化碳排放量为227.36公斤/吨,硫化氢排放量为69.62公斤/吨,部分企业在纺丝、酸站等废气浓度较高的位置对废气进行了收集和处理。
目前行业总体废气去除率约10%。
粘胶纤维生产固废基本得到回用和无害化处理。
2.3粘胶纤维行业清洁生产技术发展趋势
主要推广以下装备技术:
高效低碳粘胶纤维生产成套技术与装备;
酸站闪蒸一步提硝技术与装备;
粘胶纤维生产H2S废气富集技术;
制浆、制胶一体化工艺生产技术与装备;
生物倍增污水处理技术与装备。
鼓励开发研究在精密制造、可靠性、智能控制(通过在线的检测及时根据原料的变化和生产能力的变化进行生产线全过程的智能控制)、自动化和节能方面与尖端水平产品相比仍有差距的设备。
主要包括几个方面:
1.个性化设备:
应用于不同种类的再生纤维素纤维原料的处理及产品生产装备,例如大容量浸渍桶的动平衡和效率、粘胶长丝废气收集和富集技术和装备等。
2.高程度自动化设备:
大规模快速调节、稳定运行自动化控制装备,如全自动分级打包机及出入库系统、全自动拆包喂粕系统、酸浴自动过滤机等。
3.高性能纤维生产设备:
大容量,高速度,均一化生产设备,如大幅宽精炼机和烘干机等。
4.高品质设备:
耐用、生产优质、高附加值产品设备,如高压差粘胶纤维过滤机等。
3适用范围
本指标体系规定了粘胶纤维生产企业清洁生产的一般要求。
主要包括了生产工艺及装备指标、资源能源消耗指标、资源综合利用指标、污染物产生指标(末端处理前)及排放指标(处理后)、产品特征指标和清洁生产管理要求等六类。
本指标体系适用于粘胶纤维生产企业清洁生产水平评价、清洁生产审核,也适用于新扩改建粘胶纤维生产项目环境影响评价、环保核查、排污许可证和行业准入等资源能源消耗清洁生产管理需求。
4工艺流程及产污节点图
图3粘胶纤维生产排污节点图
5指标体系的编制
5.1编制原则
第一、依据法律、相应标准制定的原则;
第二、反映粘胶纤维生产特点的原则;
第三、促进粘胶纤维清洁生产和技术进步的原则;
第四、设立粘胶纤维生产行业标杆,淘汰落后企业的原则;
第五、促进粘胶纤维生产行业新建企业或新建项目满足国家与地方政府主管对项目核准和市场准入的要求;
第六、促进现有粘胶纤维生产企业完善清洁生产长效机制,持续提升粘胶纤维生产企业清洁生产水平的要求。
5.2编制方法
根据《清洁生产评价指标体系编制通则》(试行稿)(国家发展改革委、环境保护部、工业和信息化部2013年第33号公告)要求,组成由代表企业和行业管理部门参与的编写工作组,清洁生产评价指标体系的编制结构和格式应符合GB/T1.1的要求,评价体系能够有效引导企业开展源头减量、过程清洁和产品绿色的活动。
指标选取具有前瞻性、科学合理、可操作性强,指标数据易于获取。
以定量指标为主,对一些技术、工艺、管理等指标不能定量时,可采用定性指标。
对数据来源、收集、指标计算方法作出相应的明确规定,选取有利于真实衡量企业清洁生产状态的指标权重值和基准值。
定量指标选取具有代表性、能反映“节能”、“降耗”、“减污”和“增效”等有关清洁生产最终目标的指标,综合考评企业实施清洁生产的状况和企业清洁生产水平。
定性指标根据国家有关推行清洁生产的产业发展和技术进步政策、资源环境保护政策规定以及行业发展规划等选取,用于考核企业执行相关法律法规和标准政策情况。
5.3技术路线
本指标体系按以下编制技术路线组织编写工作,有关编制技术路线内容详见图3。
图4再生纤维素纤维制造业(粘胶法)清洁生产评价指标体系路线图
5.4编制过程
5.4.1成立指标体系起草小组
2016年5月,中国化学纤维工业协会组织开展粘胶纤维生产评价指标体系的制定工作。
起草组由中国化学纤维工业协会节能环保办公室、纤维素纤维分会、粘胶纤维生产企业为主要起草单位进行的指标体系起草工作。
5.4.2资料收集调研
起草小组实地调研与发函调研相结合,针对粘胶纤维生产流程特点、《清洁生产评价指标体系编制通则》等有关编制要求,确定了本指标体系的框架指标体系。
本次调查表,共收到唐山三友集团公司、浙江富丽达股份有限公司、宜宾丝丽雅集团有限公司、山东雅美化纤有限公司、山东海龙股份有限公司、新乡白鹭化纤集团有限责任公司、山东银鹰化纤股份有限公司、博拉经纬化纤有限公司、九江化纤股份有限公司、湖北金环股份有限公司、保定天鹅新型纤维制造有限公司11家企业能耗数据。
5.4.3标准制定过程
1)2016年5月,中国化学纤维工业协会、北京服装学院执笔,负责起草《再生纤维素纤维制造业(粘胶法)清洁生产评价指标体系》。
2)2016年5月,在中国化学纤维工业协会纤维素纤维分会支持与指导下,经过前期准备成立了《再生纤维素纤维制造业(粘胶法)清洁生产评价指标体系》工
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