美国环保署案例研究:在工业生产过程的设计和运行环节使用绿色工程
编译:工业和信息化部国际经济技术合作中心 高浚淇
译自:美国环境保护署(EPA)
编者按:随着世界工业的不断升级转型,绿色发展、绿色制造、绿色生产正成为一种时代主流。美国环保署提出了实施绿色工程,特别是在工业生产过程的设计和运行环节。通过美国环保署提供的绿色工程的案例研究,可以看到绿色工程的确降低了生产危险,减少了产生的废物,带来了经济效益和环保效益。
前 言
绿色工程正在被合并入化学加工工业中,以便降低危险,减少废物和提升化学产品制造业的经济性。为了朝这方面努力,美国环保署的绿色工程项目提供了案例研究,以推广绿色工程原则应用到工业生产过程中。
这些案例研究目的主要是:
1.为在化学加工业感兴趣的企业提供垫脚石,以便在他们特定的行业中运用绿色工程;
2.成为一种在政府和非政府实体提升绿色工程原则的知识和广泛应用的方法。
案例研究:在工业生产过程的绿色工程
一、反应精馏
美国马萨诸塞大学化学工程系的M. Doherty 和M. Malone教授探索了课题“在反应精馏领域的最新进展”。他在乙酸甲酯的生产过程中,对传统方法和反应精馏方法进行了比较,发现后者有很多优势:
1.提升选择度:减少原材料的使用,减少副产物的相关污染;
2.减少能源使用;
3.可以处理有难度的分离:避开了分离反应物,消除/减少溶剂;
4.提高整体生产率
5.“击败”低的平衡常数
二、汽车排放——减少汽车排放和节约能源
William Obenchain 和Marcel,通过Schaik美国钢铁协会和Pete Peterson的美国钢铁集团,对前进概念车(ULSAB-AVC)实施一个案例研究。在这个案例中,可以看到在车的制造过程中使用轻钢会带来汽车排放的减少和汽油里程数的提升。
ULSAB-AVC是一个对密集使用钢铁的中小型轿车的完整的概念设计。这些设计是通过来自全世界的33个钢铁制造商财团发展出来的。这些设计要指明汽油和柴油动力模型;在美国,这些设计结合中型轿车行驶循环,在汽油发动机提供驱动的情况下将能达到52每加仑英里数,而在柴油发电机驱动的情况下将能达到68每加仑英里数。这相当于仅仅需要0.32 (柴油)-0.38(汽油)磅的CO2每英里。
三、有毒化学物——减少造纸业的有害化学物
美国农业部森林产品服务和美国威斯康星大学麦迪逊分校的Carl Houtman,对造纸行业减小使用有害化学物实施一个案例研究。为了在漂白过程中消除使用和接触有害化学物质,一种新的原料代替物(一种多金属氧酸盐,或者简称POM)被用于作为衣服研磨漂白技术的基础。
这个技术在维护有效去除木质素的过程中,能消除使用有毒化学物质。下面两个图比较了传统漂洗过程和全新的使用POM的“绿色”过程。
虽然这种去木质素过程完全消除了漂白废水,但是它在新资本设备中需要增加蒸汽和能源使用。因此在下表2中可以表明,有一点是需要权衡的,这就是POM过程需要更高的过程流温度,以及需要一个高蒸汽来运行氧化反应器。
此外,不断增加的在工厂的资本成本已经产生了影响。所面临的挑战将是减少过程温度和消除氧化反应器减少蒸汽的需求。
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