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前不久結(jié)束的集團公司暨股份公司工作會議上,陳同??偨?jīng)理特別指出:中國石化下一步改革的突破口就是實施國有資產(chǎn)的戰(zhàn)略性重組,推進以改制分流為主要形 式的減員增效,帶動其他方面的改革。從上述兩個會議所傳達出來的精神來講,意味著要安排好富余人員和分流人員的出路問題,那么,怎樣另辟天地,再創(chuàng)新業(yè); 從科技角度看,如何配合解決這一重大問題,為此,筆者采訪了閔恩澤院士。
問:作為中國科學(xué)院、中國工程院院士,您對現(xiàn)在提出的必須抓住機遇,大力推進以改制分流為主要形式的減員增效這個問題有何感想?
答:在企業(yè)改制分流、減員增效過程中,安排好下崗人員再就業(yè),是一個重大問題。我近年下到工廠企業(yè),也有所感受。作為一名科技人員,能出謀劃策 的就是如何利用技術(shù)去形成一些新興產(chǎn)業(yè),培育和發(fā)展新的就業(yè)增長點,以增加新的就業(yè)和再就業(yè)崗位。這幾年來,我在綠色化學(xué)與化工領(lǐng)域做了一些工作,因此, 就這方面的進展,談一點設(shè)想。
去年,我在石家莊煉油廠也正是從這一思路出發(fā),與他們一起做了在煉廠生產(chǎn)生物柴油的調(diào)查研究。利用取之不盡,用之不竭的可再生資源來生產(chǎn)運輸業(yè)所需的燃料,是綠色化工的發(fā)展方向之一。
從植物油生產(chǎn)的柴油稱為生物柴油(Biodiesel),它是一種植物油中長鏈脂肪酸的單烷基酯。從植物油生產(chǎn)生物柴油,目前普遍采用酯交換 法,植物油與甲醇通過酸催化或堿催化進行酯交換反應(yīng),此外,還在開發(fā)生物酶催化、超臨界反應(yīng)等技術(shù)。生物柴油不含硫和芳烴,十六烷值高,并且潤滑性能好, 可生物降解,所以,它是一種優(yōu)質(zhì)清潔柴油。由于植物生長過程中吸收的二氧化碳大于生物柴油燃燒排放的二氧化碳,因而推動了歐洲共同體大力發(fā)展生物柴油,以 減少對地球的溫室效應(yīng)。目前,年產(chǎn)量達到120萬噸,規(guī)劃2010年可到830萬噸。美國從1992年開始發(fā)展生物柴油,目前已經(jīng)有40個州的許多城市使 用100%生物柴(B100)或20%生物柴油混對油(B20),正加速在公共交通運輸中推廣使用。
我國發(fā)展生物柴油,可以減少部分石油的進口,有利于增產(chǎn)環(huán)境友好清潔柴油,同時,還可為農(nóng)業(yè)、林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展增加就業(yè)和再就業(yè)崗位。去年以 來,中國工程院已召開兩次研討會,并向國務(wù)院提出了建議,大大推動了我國生物柴油的發(fā)展,原國家經(jīng)貿(mào)委已立項予以資助開發(fā)。目前,我國已有3家民營企業(yè)投 產(chǎn),正建的有6家,還有許多單位開發(fā)研究。
煉油企業(yè)興辦生物柴油具有下列優(yōu)勢:與石油柴油調(diào)配生產(chǎn)含20%的生物柴油,可使石油柴油大大減少顆粒物與SOx、CO等的排放,同時,利用銷 售渠道進入市場,主動供應(yīng)大、中城市公交系統(tǒng)的柴油車,相對于一些城市公交車改用液化天然氣等為燃料,不需改裝加油站等銷售、貯運系統(tǒng)。煉油廠生產(chǎn)生物柴 油可以利用現(xiàn)有的公用工程,污水處理設(shè)施,一些塔、釜等閑置設(shè)備,以及油品分析化驗實驗室,因而又可節(jié)省投資與成本。
發(fā)展生物柴油的關(guān)鍵是原料的數(shù)量與價格。需要大面積的種植,才能獲得一定數(shù)量的原料,因此,工廠規(guī)模受到限制,同時,原料的價格是影響生物柴油 的主要因素。我國有豐富的油桐、烏桕、黃連木、麻瘋樹等木本油料資源。據(jù)統(tǒng)計,山地、高原和丘陵約占我國國土總面積的69%。木本油料具有野生性,耐旱、 耐貧脊,結(jié)合我國西部退耕還林生態(tài)工程的進行,大面積營造生物柴油所需的原料林,一方面,可變荒山劣勢為優(yōu)勢,利用大量的勞動力來從事收集工作,獲得廉價 的生物柴油原料,同時,增加農(nóng)民、林業(yè)工人就業(yè)機會,這是中國發(fā)展生物柴油的獨特優(yōu)勢。我們已與石家莊煉油廠同志一起,對河北省及其附近省份的木本油料資 源作了調(diào)查。
此外,我國也有豐富的植物油資源,如大豆油、棉籽油、菜籽油等,這類油料的畝產(chǎn)量比野生木本油料高,更利于大量提供生物柴油原料,但是,這類原 料價格較高,必須綜合利用,以降低生產(chǎn)成本。以菜籽油來發(fā)展生物柴油為例,要采用優(yōu)質(zhì)品種,如低芥酸、低硫甙、高油收率的品種,提供優(yōu)質(zhì)生物柴油原料。還 能副產(chǎn)動物飼料蛋白以及甘油等高附加值產(chǎn)品。還要與農(nóng)作物生產(chǎn)結(jié)合,組織起油菜種植與加工一體化的生物柴油生產(chǎn)基地來實現(xiàn)。我國已培育出世界含油量最高的 甘藍(lán)型油菜,處于世界領(lǐng)先水平,這也是我國發(fā)展生物柴油的一個有利條件。
采用餐飲業(yè)廢油以及榨油廠下腳料生產(chǎn)生物柴油,目前國內(nèi)已有了幾家企業(yè),建有1萬~2萬噸/年級生產(chǎn)生物柴油的工廠。利用廢油生產(chǎn)生物柴油,可 以防止骯臟的、含過氧化類脂等致癌物質(zhì)及其他污染物排入環(huán)境或重新進入食用油系統(tǒng),對于大中型城市的綠色化具有重要意義。但是,這類原料的質(zhì)量不穩(wěn),價格 波動,收集也困難。
對于生產(chǎn)100%生物柴油,國外對原料有嚴(yán)格的要求,規(guī)定了飽和脂肪酸、亞麻酸、油酸等的含量。在生物柴油規(guī)格中,除包括一般石油柴油的規(guī)格標(biāo) 準(zhǔn)外,還增加了總甘油、游離甘油、甲醇含量等項目,這樣才能保障在柴油發(fā)動機中的使用。生物柴油往往與石油柴油調(diào)配使用,有利于改善生物柴油的冷啟動性 能、減少噴嘴結(jié)焦和對橡塑部件的溶脹,生物柴油比例可占2%、5%、10%、20%不等。
發(fā)展生物柴油生產(chǎn)這一新興產(chǎn)業(yè),除要開展油料作物的研究外,還需要大力開發(fā)生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)。由于生物柴油的原料多種多樣,產(chǎn)品除生物柴油 外,還可副產(chǎn)甘油和其他可生物降解的精細(xì)化工產(chǎn)品。工廠規(guī)模受一個地區(qū)原料供應(yīng)量的限制,可為1萬~2萬噸/年到10萬噸/年。所以,可能有幾種類型的工 廠,如生物柴油型、生物柴油—甘油型、生物柴油—精細(xì)化工產(chǎn)品型等,而且,原料的預(yù)處理各異,因此,各有不同的加工流程。生產(chǎn)生物柴油的甲酯化、酯交換技 術(shù),還可以進一步開發(fā)新型固體酸、固體堿催化劑替代硫酸和KOH以減少對環(huán)境的污染,開發(fā)酯交換—分離集成技術(shù),采用超臨界反應(yīng)工程等以減少甲醇用量和降 低能耗。此外還要開展與石油產(chǎn)品的調(diào)配方案、模擬評價、臺架試驗、行車試驗,制定生物柴油的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)等科研工作。以生物柴油為原料,研究生物降解潤滑油、 液壓油、表面活性劑、溶劑等多種精細(xì)化工產(chǎn)品以增加經(jīng)濟效益。這樣,延長生物柴油生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈,將增加許多的就業(yè)和再就業(yè)機會。目前,石科院正在結(jié)合石家 莊煉油廠的原料,開發(fā)獨特、先進的生物柴油成套生產(chǎn)技術(shù),期望在明年內(nèi)有所突破。
問:剛才聽了您對生物柴油新興產(chǎn)業(yè)的介紹,非常吸引人??!這可是就業(yè)再就業(yè)容量大的新興產(chǎn)業(yè)。那么,在綠色化工領(lǐng)域里,還有其他哪些綠色化工技術(shù),可以興辦新興產(chǎn)業(yè),增加就業(yè)再就業(yè)的崗位呢?
答:去年,我去參加了遼寧省與國家環(huán)??偩种鞒终匍_的“遼寧省循環(huán)經(jīng)濟試點方案”的研討會。會上從綠色化工新興產(chǎn)業(yè)出發(fā),我提了兩點意見: (1)利用煉廠、合成氨廠排放的二氧化碳作無毒、無害的溶劑;(2)廢塑料、化纖等的“閉路循環(huán)”。這在國外,已經(jīng)形成了新興的產(chǎn)業(yè)了。這種技術(shù)的開發(fā)和 應(yīng)用,對減少環(huán)境污染有利,也可增加新的就業(yè)崗位。
目前,廣泛用作涂料和油漆的溶劑,泡沫塑料的發(fā)泡劑,機械、電子工業(yè)中微電子器件,光學(xué)器件和電路板的精密清洗以及服務(wù)業(yè)中服裝干洗的清洗劑, 都是揮發(fā)性有機溶劑。它們是一類有害的空氣污染物。當(dāng)其進入空氣后,容易在地面上空附近形成光化學(xué)煙霧,引起和加劇多種呼吸系統(tǒng)疾病,增加癌癥的發(fā)病率, 還能導(dǎo)致谷物減產(chǎn)、橡膠硬化和織物退色。它們還會進一步污染海洋食品、飲用水,毒害水生動物。二氟二氯甲烷和二氟一氯甲烷能破壞地球大氣中的臭氧層,加強 了太陽光中紫外線的輻射,增加皮膚癌和白內(nèi)障的發(fā)病率。
二氧化碳在常溫下是氣體,無色、無味、不燃燒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不會形成光化學(xué)煙霧,也不會破壞臭氧層。而且,二氧化碳來源豐富,它是合成氨廠和 煉廠制氫裝置的可回收副產(chǎn)物,價格便宜,因此,以它作溶劑來取代揮發(fā)性有機溶劑具有顯著的優(yōu)勢。當(dāng)二氧化碳的溫度超過31℃、壓力超過7.38MPa時, 二氧化碳就被稱為超臨界二氧化碳。它可以很好地溶解一般的有機化合物,再加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?,便可以增加許多工業(yè)材料在超臨界二氧化碳中的溶解量,這已 在一些行業(yè)中得到了推廣應(yīng)用。
超臨界二氧化碳噴漆已在國外開發(fā)成功。該過程采用對環(huán)境友好的超臨界二氧化碳來代替?zhèn)鹘y(tǒng)噴漆過程中的快揮發(fā)性溶劑,而保留僅為原溶劑總量 1/3~1/5的慢揮發(fā)溶劑,以獲得良好的噴漆質(zhì)量,甚至有可能不再使用慢揮發(fā)溶劑了。此外,還開發(fā)了在二氧化碳溶劑中的新型反應(yīng)性液體聚合物噴漆系統(tǒng), 從而可以實現(xiàn)零揮發(fā)性有機溶劑排放的噴漆過程。
生產(chǎn)聚苯乙烯泡沫塑料所用發(fā)泡劑采用二氧化碳的新技術(shù)國外已經(jīng)工業(yè)化了,完全消除了CFC-12或HCFC-22和正戊烷、石油醚等有機溶劑帶 來的環(huán)境危害和安全問題。聚苯乙烯與發(fā)泡劑經(jīng)二級擠塑機成型為泡沫塑料薄板,再經(jīng)過加熱成型,即可得到各種形狀的最終消費品。此外,使用純二氧化碳作發(fā)泡 劑生產(chǎn)的聚苯乙烯泡沫塑料,柔性更好,不易破裂,具有更好的經(jīng)濟效果。
近年,國外設(shè)計合成了一種新的氟化聚合物表面活性劑,使大多數(shù)原來不溶于超臨界或液態(tài)二氧化碳中的化合物能夠被溶解,從而可以使用二氧化碳來替 代在機械、電子、醫(yī)藥和干洗等行業(yè)中普遍采用的揮發(fā)性有機清洗劑,從而減輕對環(huán)境的污染和人體的危害。這項新技術(shù)已用于服裝干洗,用二氧化碳代替原來的全 氯乙烯(一種地表水污染物和可能的致癌物)作清洗劑。并且,一種利用二氧化碳和表面活性劑的金屬清洗系統(tǒng)正在開發(fā)中,以取代傳統(tǒng)的鹵代烴金屬清洗系統(tǒng)。
此外,采用超臨界二氧化碳,作為替代溶劑進行催化反應(yīng)也是一個迅速發(fā)展的領(lǐng)域。例如,美國DuPont公司正建一家在超臨界二氧化碳中生產(chǎn)聚四氟乙烯單體和聚合物的工廠。
我國化肥工業(yè)的合成氨廠、煉油廠中的制氫裝置均副產(chǎn)二氧化碳,可以首先開發(fā)超臨界二氧化碳代替有機溶劑在房屋裝修、泡沫塑料加工、服裝干洗等方 面的應(yīng)用,其市場大有發(fā)展前景,可能形成解決分流人員就業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)。在這一新興產(chǎn)業(yè)中,我們石化企業(yè)具有二氧化碳原料,技術(shù)關(guān)鍵在開發(fā)二氧化碳新的應(yīng)用 技術(shù)和市場開拓上。
問:聽了閔院士對超臨界二氧化碳的介紹后,收獲頗多。是否請您再介紹一下關(guān)于廢塑料、化纖等的“閉路循環(huán)”,并結(jié)合國外發(fā)展動態(tài),談一下我國這方面的發(fā)展方向。
答:綠色化學(xué)的另一項重要內(nèi)容是廢物的重復(fù)利用,是節(jié)約資源的一條重要途徑。對化學(xué)工業(yè)所產(chǎn)生的大量廢塑料、纖維等的回收利用,首先,需將它們 從垃圾中分離出來,這往往是十分復(fù)雜和麻煩的,而且是不經(jīng)濟的。如果城市對垃圾有成功的管理系統(tǒng)而將這些廢料分類回收,就可為它們的重復(fù)利用提供基礎(chǔ)。由 于所回收的廢料品種、門類復(fù)雜,一般也只能加工成質(zhì)量規(guī)格要求不嚴(yán)格的產(chǎn)品,如塑料木材、絕緣塑料等,對于一些高分子聚合物產(chǎn)品,如能回收到原來的單體, 這一直是化學(xué)家和生產(chǎn)企業(yè)的理想。近年來,已實現(xiàn)了對某些聚合材料的“閉路循環(huán)”回收,從尼龍地毯中回收己內(nèi)酰胺即是一例。傳統(tǒng)處理廢地毯是深埋于地下。 DuPont公司地板裝飾系統(tǒng)在美國組建了80個分銷處,在鋪設(shè)新地毯同時也回收舊地毯,然后將其送回工廠,首先,從底層除去地毯纖維,再將其碾碎成尼龍 細(xì)絨,與新的尼龍66混合成型為汽車的空氣清潔器外殼,或作隔音材料等。Allied Signal和DSM公司采用的是化學(xué)法,將整個舊地毯放入反應(yīng)器,反應(yīng)后聚丙烯和乳膠襯里、填充物硫酸鈣留在反應(yīng)器中,取出送去水泥廠作為熱源燒掉,但 其詳細(xì)流程未透露。目前,幾家大公司均建有從事閉路循環(huán)尼龍回收業(yè)務(wù)的工廠。
國外從廢聚苯乙烯泡沫塑料回收苯乙烯單體正在進行中試,日本Toshida Plant Kensetsu公司已在建設(shè)1000噸/年規(guī)模的工廠,其方法是,將融化后的塑料送入一個管式反應(yīng)器,高溫高壓條件下分解,然后進入兩個真空蒸餾塔,分 離純度為99.83%的苯乙烯單體,收率約70%,同時得到重油約30%,可作燃料。估計處理3000噸/年廢泡沫塑料的工廠,需投資約300萬美元。此 外,從聚脂廢料回收其原料對苯二甲酸和乙二醇的技術(shù)也正在大力開發(fā)中,化學(xué)回收聚脂廢料的途徑包括甲醇醇解法、多元醇醇解法和水解法三種,目前,更多的研 究集中于水解法?,F(xiàn)正在建設(shè)一套廢聚酯瓶回收對苯二甲酸和乙二醇的裝置,采用糖化法并輔以脫氧處理,另有除去雜質(zhì)的保密技術(shù),但回收產(chǎn)品要與新聚酯原料混 用。采用雙誘導(dǎo)等離子體反應(yīng)器從聚丙烯中直接回收丙烯的方法,國外也在研究中。
我國應(yīng)從一些容易收集的廢高分子聚合物產(chǎn)品中回收其有效組分,如與銷售部門聯(lián)合起來回收電冰箱、洗衣機、電視機等家電產(chǎn)品的聚苯乙烯泡沫塑料; 與飲料廠合作回收廢聚酯飲料瓶。另外,國外從尼龍地毯中回收己內(nèi)酰胺,已成為己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工廠的業(yè)務(wù)發(fā)展方向之一,但我國目前己內(nèi)酰胺極少量用于地毯,這 也屬己丙酰胺生產(chǎn)企業(yè)將來要組織起來開展的業(yè)務(wù)。
問:剛才從生物柴油,無毒、無害二氧化碳溶劑,廢塑料“閉路循環(huán)”方面談了綠色化學(xué),再請您把綠色化學(xué)的內(nèi)容,包括與其相關(guān)技術(shù)的興起全面地介紹一下,好嗎?
答:這方面只是談?wù)勎覀€人的看法和所了解的國外情況。這樣吧,我們再回過頭來談?wù)劸G色化學(xué)研究的興起和圍繞哪些方面開展。
1990年美國頒布的《污染防止條例》宣稱:環(huán)境保護的首選對策是從源頭防止廢物的生成,這標(biāo)志著“從源頭消除環(huán)境污染”新時代的開始,此后不 久,便出現(xiàn)了綠色化學(xué)(Green Chemistry)一詞。化學(xué)工業(yè)開始由“先污染后治理”轉(zhuǎn)向“從源頭上根治環(huán)境污染”,于是,綠色化學(xué)與相關(guān)的技術(shù)便迅速興起來了。它的興起,不僅是 環(huán)境保護的推動,同時也是合理利用資源、降低生產(chǎn)成本,特別是降低日益增加的環(huán)境監(jiān)測廢物處理、人身保健、社區(qū)安全保險等費用的推動。關(guān)于綠色化學(xué)的內(nèi) 容,Anastas等在《Green Chemistry:Theory and Practice》一書中,提出了綠色化學(xué)的已被國際化學(xué)界公認(rèn)的12條原則。綠色化學(xué)的研究與開發(fā),主要是圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠 色化而展開的。化學(xué)反應(yīng)是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的核心,反應(yīng)綠色化包括采用“原子經(jīng)濟”反應(yīng),使用無毒、無害催化劑和溶劑;原料的綠色化包括采用無毒、無害的原料 和可再生資源;產(chǎn)品的綠色化包括生產(chǎn)可生物降解的化工產(chǎn)品和可回收廢產(chǎn)品的重復(fù)利用。我與吳巍曾編著了一本《綠色化學(xué)與化工》,是化學(xué)工業(yè)出版的第一批高 新技術(shù)科普叢書之一,其中有比較全面的介紹。
綠色化學(xué)的核心“原子經(jīng)濟”反應(yīng),是由美國Stanford大學(xué)的Trost教授在1991年首先提出的,因此獲得了1998年度美國“總統(tǒng)綠 色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”的學(xué)術(shù)獎。“原子經(jīng)濟性”概念是考慮化學(xué)反應(yīng)的原料中究竟有多少原子進入到了產(chǎn)品之中,即被利用原子的質(zhì)量占反應(yīng)中所使用全部反應(yīng)物原子的 質(zhì)量比例。這一標(biāo)準(zhǔn)既要求盡可能地節(jié)約原料資源,又要求最大限度地減少廢物排放。
己內(nèi)酰胺是生產(chǎn)尼龍6的單體,其重要的中間體是環(huán)己酮肟,巴陵石化公司引進的己內(nèi)酰胺裝置采用的是DSM/HPO法。此工藝流程復(fù)雜,還產(chǎn)生 NOx對環(huán)境的污染。若采用“原子經(jīng)濟”反應(yīng),一步工藝即可生產(chǎn)環(huán)己酮肟,副產(chǎn)清潔的水,從而實現(xiàn)了廢物的“零排放”。意大利建有工業(yè)示范裝置,日本也正 在建設(shè)工業(yè)化生產(chǎn)裝置,我國已有一套工業(yè)裝置建成,正在投入生產(chǎn)。此外,石化企業(yè)中的環(huán)氧丙烷生產(chǎn),目前采用的是氯醇法,它要消耗大量的石灰和氯氣,設(shè)備 腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重,我國也正在開發(fā)丙烯與雙氧水環(huán)氧化的“原子經(jīng)濟”反應(yīng),不用危險的氯氣為原料,環(huán)境友好,因而可實現(xiàn)廢物的“零排放”。
我們知道,綠色化學(xué)的內(nèi)容之一,就是在反應(yīng)中要使用無毒、無害的催化劑。而石油煉制和石油化工基本原料的生產(chǎn)過程中,大多數(shù)要使用催化劑,目 前,我國已成功地采用固體分子篩催化劑代替腐蝕性強、污染環(huán)境的三氯化鋁催化劑來生產(chǎn)乙苯和異丙苯,但是,仍有一些過程還要使用危險、污染環(huán)境的氫氟酸作 催化劑,如異丁烯/丁烯烷基化生產(chǎn)高辛烷值汽油組份工業(yè)異辛烷、長鏈α—烯烴與苯烷基化生產(chǎn)洗滌劑原料長鏈烷基苯,我們也正在開發(fā)固體酸催化劑來代替之。
采訪結(jié)束時,兩院院士閔恩澤同志滿懷信心、充滿希望地說:20世紀(jì)90年代綠色化學(xué)的興起,為解決石化工業(yè)對環(huán)境的污染,實現(xiàn)經(jīng)濟和社會的可持 續(xù)發(fā)展提供了有效的手段,同時也擴展就業(yè)和再就業(yè)領(lǐng)域。相信在中國石化集團的領(lǐng)導(dǎo)下,通過生產(chǎn)企業(yè)、科研院校的努力,普及綠色化學(xué)知識,大力開發(fā)和應(yīng)用綠 色化學(xué)與化工技術(shù),培養(yǎng)綠色化學(xué)與化工人才,我們有能力在不久的將來,開發(fā)出綠色化學(xué)新技術(shù)的同時,形成更多綠色化工新興產(chǎn)業(yè)。
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