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“联碱法”是解决“氨碱法”生产纯碱污染问题的有效方法

2021-09-04 11:58:29    来源:财讯网

100多年前,在国外对索尔维制碱法采取技术封锁的情况下,化工前驱侯德榜博士自主创新,发明了“侯氏制碱法”即“联碱法”,为世界制碱技术开辟了一条新的途径。如今,面对“氨碱法”无法解决的大量排放废液废渣世纪难题,“联碱法”这一中国化工先驱创新成果,仍然是解决这一难题的正确选择。

随着国家生态环境部对“氨碱法”生产纯碱污染情况展开调研,国家相关部门再一次将目光聚焦在中国“氨碱法”纯碱工业领域,"联碱法”再一次被历史所垂目!

作为基础的大宗化工产品,自19世纪末诞生以来,纯碱就对世界工业的进步贡献了巨大力量。然而,自诞生那一刻起,"氨碱法"纯碱生产过程中伴生的废液和废渣排放成了企业的沉重负担。在绿色高质量发展的新时代,废液废渣的处理问题仍然深深困扰着“氨碱法”生产纯碱企业。目前,我国纯碱产能45%的“氨碱法”生产纯碱企业,每年都有将近1.5亿立方米的废渣废液排放,污染物规模之大、隐患之深、影响之重,都是前所未有的。在生态文明作为中华民族伟大复兴车载体的新发展时期,这一污染问题更显得与时代格格不入,迫切需要国家和企业提出解决办法。

世纪难题是工艺缺陷造成的

1892年,比利时工程师索尔维发明了氨碱法制纯碱。1926年,我国著名化学家侯德榜在天津塘沽永利碱厂发明了"联碱法"并生产出合格纯碱。

早期采用"氨碱法"生产纯碱的企业都将生产废液废渣直接排入大海。直到上世纪初期,随着人类环保意识的增强,碱厂才将碱渣直排改为在滩涂上围堤筑坝、自然澄清、清液排海,固形物多用来增高渣场堤坝。而随着时间的延续和生产规模的不断扩张,久而久之,在每个碱厂背后的海滩上,一个个巨型渣场高高耸立。它们俯视着大海,表面看似平静的白色膏状废液内部却蕴含着巨大的张力与能量,暗暗与地基搭建在松软沙滩上的围堤较劲,威胁周边安全。

经过近百年的努力,中国纯碱工业以3300万吨的巨大产能,成为世界第一纯碱生产大国。与“全球老大”光环相伴相随的,是碱渣排放量第一。据了解,虽然我国氨碱法纯碱的比重已逐渐下降,但产量占比仍近45%。业内普遍认为,每生产1吨纯碱要排放10立方米废液废渣,其中固体含量(干基)约3%。如此,即便按我国氨碱法纯碱产能为1500万吨测算,全国每年要产生15000万立方米废液,其中固体废物近500万吨。

显然,这不是个小数字,而处置碱渣也并非易事。即使不做任何治理,只是为储存源源不断的废液,纯碱企业就需经常扩大渣场容量;如果要回收处理废液和碱渣,售价2000元左右一吨的纯碱,无法承载处理10立方米废液废渣高昂的费用。后天的努力,无法改变工艺先天的不足,如今废液废渣不治理,环保难过,治理废液废渣,资金是摆在氨碱法企业面前的头号难题。

近10多年来,欧美等发达国家与地区的氨碱法纯碱生产正在快速退出,也因此不再受到废液废渣之累。比如,美国已于1986年彻底终结了氨碱生产,改用天然碱;有着丰富海盐资源和滩涂的日本,也于2004年关闭了本国最后一座氨碱厂,改为进口纯碱;即使是氨碱法鼻祖比利时索尔维公司,近年也开始转行,目前公司氨碱产能已被削减至20%以内。

环保隐患像达摩之剑高悬头上

当初,为就近取得海盐资源和便于排放废液,我国不少氨碱厂依海而建,多座大型纯碱企业自北向南布局在东部沿海地区。天长日久,这种布局的风险开始慢慢显现。

潜在的垮坝风险是可怕的。采用筑坝方式围起的体积庞大的渣场,坝基大多建立在松软的滩涂淤泥上,且越筑越高,普遍都超过十余米,而巨量废液产生的压强作用于坝体上,风险不言自明。特别是每当汛期来临,溃坝的危险成倍增加。这种处理方式,与其说是囤积废液,不如说是豢养囚兽,时刻都有“破笼而出”危害海洋环境的风险。

其实,因碱渣堆存造成的污染事故并不鲜见。即使在非汛期,碱渣、碱液入海污染事件也时有发生。而除了对海洋环境产生威胁外,碱渣的资源浪费也是惊人的。

首先是滩涂资源不断被蚕食侵占。由于碱渣得不到及时处理,不少渣场被迫不断扩容。如一个100万吨级的氨碱企业,为便于自然晾晒废液,要轮流使用渣场,为此一般至少要配套建设4~6个渣场,总面积近200公顷。而300万吨级的企业,对滩涂的需求更大。须知,滩涂作为宝贵自然资源,对沿海开发利用、生态环境保护有着越来越重要的作用,而一旦被渣场征用,将失去使用价值。

世纪之初,中国纯碱工业在巨大的环保压力下由沿海向西部转移,但西部脆弱的生态环境如何承载转移而来环保的压力!在三江源之地,又有数百万吨级的大碱厂采用“氨碱法”工艺建成投产。

青海是"三江之源”,也被称为“中华水塔”、"中华之肺”。保护“中华水塔”"中华之肺”,于中国而言,意义不言而喻。

在距离青海德令哈市西南方向约50公里的戈壁滩上,一个一眼望不到边的“废碱白湖”在茫茫戈壁中显得格外扎眼。这个废碱“白湖”是由纯碱生产企业排放的废碱、废液、废渣所致。

每年几千万立方米,已经累积到几亿立方米,这些废液废渣像达摩利剑一样悬在中华水塔之上,如果不加以处理,长期任由其排放下去,可能会对地下水造成污染,甚至会严重影响到“中华水塔”的安全。

彻底解决“氨碱法”纯碱生产势在必行

制备纯碱最为著名的技术有三种。一种是氨碱法制纯碱,由比利时人索尔维研制,又名索氏制碱法,索尔维制碱法的基本原理并不复杂:用饱和食盐水吸收氨气,再向其中通入二氧化碳,制得溶解度较小的碳酸氢钠,过滤出碳酸氢钠后煅烧即可制得纯净洁白的碳酸钠固体。该方法的突出优点是技术成熟,原料来源丰富且廉价,一次性投入较少;但其致命的缺点是,大量排放废液废渣。另一种是联合制碱法,由我国的侯德榜博士研制,又名侯氏制碱法。侯氏制碱法主要针对氨碱法的不足,对此法进行了重大改进,创造性地将制碱和合成氨结合起来,成功地发明了联合制碱法。其基本化学原理与索尔维制碱法相同,但革除了用石灰石生产CO2这一工序,CO2来源于合成氨的造气(水煤气转化)工序。侯氏制碱法的另一成果是解决了索尔维法产生的废液废渣排放,规辟了氯化钙占地毁田、污染环境的弊端。制碱的副产品是化肥氯化铵。再就是天然碱加工纯碱,因为利用自然资源,天然碱加工纯碱已经实现了零排放,是最为绿色的纯碱加工方法。

我们建议“氨碱法”生产纯碱企业向“联碱法”过渡,这是解决“氨碱法”废液废渣污染问题的根本出路。就排污一项来说,“氨碱法”每生产一吨纯碱,废液废渣排放10立方米、盐泥排放0.5立方米,而“联碱法”此两项均为零。

绿色发展是高质量发展的必然抉择,现有“氨碱法”纯碱企业联产化肥是企业生存和发展的必然选择。

生态环境是无法替代的自然资产,也是人类社会繁衍壮大的基础支撑。中国雄踞东亚大陆,为世界独一无二的“绿水青山大国”和“生物多样性大国”。从东到西、从南到北,地理环境丰富多彩,给经济社会发展以丰润的机会和广阔的回旋余地,生态环境是我们立足于世界民族之林的宝贵财富,更是实现中华民族伟大复兴中国梦的浑厚载体!

我们必须把“氨碱法”纯碱工业的改造放在这一恢弘背景下来思考。

2020年6月16日,工信部印发的《纯碱行业准入条件》予以废止,预示着除天然碱加工纯碱做为绿色化工的代表列入鼓励项目外,其它纯碱项目则不再审批建设。这是面对纯碱产能出超、“氨碱法”纯碱工业污染采取的重大举措。同时,发改委也要制定"氨碱法"纯碱逐步退出的《纯碱行业退出要求》,对污染企业提出明确的退出政策、退出支持条件、退出时间要求。中国纯碱工业的行业组织也要制定纯碱绿色发展标准,明确工艺要求,平衡布局,科学发展,对纯碱工业的生产方式做出合理调整。环保部门要按照引导和倒逼的要求,因地制宜,制定更为严格的排放标准,严格考核、严格督查,对达不到排放标准的,对威胁重要生态地区的、对严重影响新时代生态文明建设的企业,要坚决改造、关停,有序退出。

截至2020年底,我国纯碱产能约 3340 万吨/年,采用"氨碱场"的总产能为 1530 万吨,鉴于目前中国纯碱产能出超30%的实际情况,"氨碱法”纯碱的逐步退出,对中国纯碱市场需求影响不大。

据悉,我国井盐加工纯碱已经实现了“井下循环盐—碱—钙联合生产”全流程零排放,该工艺流程设计做到了符合减量化、再利用、资源化原则,不仅节水节能,而且大幅度提高了资源利用效率;减少污染物排放,实现了资源的循环利用,这也为"氨碱法"指明了技术改造路径。天佑中华,内蒙古阿拉善发现了10亿吨级的天然碱矿,可连续50年向市场提供千万吨绿色纯碱产品,这就为我国逐步替代“氨碱法”纯碱提供了历史机遇。

加强环境保护是发展所需、民生所盼。

中国纯碱工业在崛起的发展中,始终没有忘记中国的责任和历史担当,相信,中国纯碱人一定会维护大局,做出有利于国家、民族和人民的正确选择!

做生态文明思想坚定信仰者、忠实践行者、不懈奋斗者。在中华民族伟大复兴的历史进程中,企业家应始终把国家和人民的利益放在第一位!相信,为了国家和民族的利益,为了中华民族伟大复兴中国梦的实现,“氨碱法”纯碱生产企业一定会未雨绸缪、早做准备!

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