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    磷化工:精細化、專用化和綠色化是主旋律

    作者: 長沙固特瑞  瀏覽量:5657  發布時間:2014-02-15

           從小到牙膏組成成分的精細磷酸鹽,大到擁有千噸級裝置的大宗磷肥產品,作為國民經濟發展的基礎工業,磷化工產業與人們的生活息息相關。日前,在由中國化工信心中心和全國化工節能減排中心共同舉辦的2013國際精細磷化工技術交流會上,武漢工程大學化工與制藥學院貢長生教授在接受筆者采訪時這樣描述行業的特點:“磷化工產品品種繁多,應用面廣,是對資源和能源依賴性很強的產業。但由于廢水、廢氣、廢渣排放量大,容易造成環境污染,這就決定了磷化工產業不僅最有條件、最具潛力,而且也最需要發展循環經濟,推動綠色發展。”
      目前,國內磷化工主要包括磷復肥、黃磷等基礎磷化工和精細磷化工兩大類產業。而作為發展高附加值磷化工產品的必須原料——黃行產業,就曾經被很多人與“兩高一資”聯系起來。數據顯示,國內黃磷生產企業有100多家,總產能已經達到200萬噸/年,以每生產1噸黃磷排放10噸磷渣為例,我國每年新增的磷渣量就多達800萬噸。“雖然不像極少數不負責媒體說的那么嚴重,但行業中存在的環保問題確實不容忽視。”貢長生如是說。
      談到尾氣污染問題,中航工業株洲南方燃機成套制造安裝有限公司總工程師張成毅補充說:“國內黃磷企業主要分布在云南、貴州、四川、湖北四省,大多數黃磷生產企業將未凈化尾氣替代煤作原料,若以利用部分的有效熱量計算,尾氣有效利用率僅能達到20%。近年來,隨著黃磷生產規模的不斷擴大,如何更好的利用這部分黃磷尾氣,減少由于黃磷生產帶來的環境污染已經變得非常緊迫了。”
      不僅黃磷資源等上游產業鏈中的問題有待解決,隨著化肥行業產能過剩局面的出現,下游磷肥生產中的磷石膏堆放也逐漸成為磷化工行業發展過程中的“攔路虎”。數據顯示,我國濕法磷酸的生產能力為1500萬噸,每年排放的磷石膏也超過6000萬噸,大部分企業采用堆存的辦法處理,勢必對環境造成一定的污染。
      其實,磷石膏生產硫酸和水泥的工藝過程并不是十分復雜,而且也有不少國內企業花巨資投入到這一項目中,但為什么至今沒有形成大氣候?四川成都千礪金科技創新有限公司高工龔家竹解釋說:“盡管有多種生產方法能將磷石膏加以利用處理,但因市場容量與運輸半徑的局限,投入與產出比達不到投資要求。因此開發切實可行的技術就顯得很重要了。”
      目前磷肥的利用率僅為10%-25%,其余部分主要被轉化成難以被植物吸收的磷酸鹽形式,導致土壤中的總磷平均約為有效磷的100~600倍。從污水中回收磷除了涉及化工外,還是一個綜合多學科的環境工程問題。近年來,歐洲非常重視磷的回收,一些國家甚至立法強制執行,我國今后也應重視起來。
      談到行業的發展方向,貢長生教授形象地總結說:“創新資源利用方式是實現磷化工可持續發展的關鍵,21世紀是綠色技術快速發展的世紀。說到底,創新就是要讓行業發展‘綠起來’。”
      技術:行業變“綠”的引擎
      尾氣利用離不開技術、廢物利用離不開技術,多位業內專家坦言,要想實現綠色發展,國內磷化工企業還需要在技術研發上多動動腦筋。
      很多人知道海水中有碘,所以現在有從海藻中提取碘的工藝,可磷礦中有沒有碘資源呢?大家就不一定知道了。甕福集團有限責任公司技術中心副研究員胡宏向筆者介紹說,現在全球碘市場的供應越來越緊張。2011年,由于日本發生大地震,市場上碘的供應大大減少,碘的價格從25萬元/噸上升到65萬元/噸。而磷礦共伴生碘資源回收技術恰好解決了這一難題。由于過去沒有這種工藝技術,在磷復合肥生產的過程中,磷礦石中的碘沒有經過回收就直接進入到生產流程中無序消耗,造成了磷化工企業對周邊環境的污染。而2005~2007這三年中,甕福集團嘗試建成了一套5萬噸/年碘回收的擴大試驗裝置,自2008年建成首套生產裝置后,公司還于2010年建成了第二套50萬噸/年碘回收生產裝置。
      其實,除了含有碘,磷礦石中還含有豐富的氟資源,正是由于開發出了利用磷肥副產品氟硅酸為原料生產冰晶石,改變了國內幾十年來以螢石為原料生產冰晶石的傳統工藝,不僅開辟了新的氟資源來源,同時還解決了長期以來困擾我國磷肥工業發展的“三廢”污染問題。正是憑借這項技術起家,多氟多公司如今成為了全球最大的氟化工制造企業。
      不僅在提高資源利用率上一顯身手,實現行業循環發展更是離不開綠色技術的“引擎”。在國內,黃磷粉礦和焦炭燒結成球工藝可以減少或替代部分塊礦,節省磷礦資源;在條件允許的情況下,濕法磷酸的生產逐步用半水法取代二水法工藝,可以使硫酸的消耗減少2%,而P2O5的收率卻能提高2%……;在國際上,美國孟山都公司是全球最大的草甘膦除草劑生產企業;以色列ICL是世界上最大的磷系阻燃劑生產企業;日本化學公司是全球最大的高純度電子級磷酸生產企業;羅地亞、Innophos等在全球精細磷化工市場份額中占有很大的份額的企業,在阻燃劑、水處理劑、磷系催化劑、含磷藥物以及中間體、表面活性劑等領域加強研究開發。這些在國際上知名的大公司無一不是通過自己的專利技術打造出產品的競爭力。
      全國磷礦石P2O5大干30%的富礦只有16.57億噸,占磷礦資源儲量的9.4%。也就是說,90%以上的磷礦為中低品位磷礦,而中低品位磷礦的高效加工與綜合利用的關鍵技術還未能得到根本突破。此外,目前工業制備有機磷化合物是將黃磷和氯氣作用生成中間體PCl3或POCl3,然后PCL2或POCl3和脂肪醇、烷基酚、聚氧乙烯醚等有機化合物進行酯化反應生成亞磷酸酯、磷酸酯等有機磷化合物,下一步要研究由黃磷直接催化合成有機磷化合物不產生有害的氣體和廢棄物的綠色合成路線。貢長生告訴筆者:“綠色技術是實現資源一產品一再生資源的可持續循環發展模式,而這有助于從根本上解決國內磷化工企業過分依賴資源的粗放型發展模式。”
    有了技術在手,下一步磷化工企業具體該怎么走呢?筆者觀察到,通過采用綠色化工技術,整合相關產業,實現“以磷為主,多元發展”的耦合之路,逐漸成為了企業代表和專家們的共識。
      磷化工與氯堿工業的耦合,不僅有助于解決有機磷化工生產中對氯氣的需求,用燒堿替代純堿生產磷酸鹽還有助于減少二氧化碳等溫室氣體的排放;石油化工為磷化工提供原料和中間體,磷化工為合成材料工業提供各種高技術含量的工業助劑,兩者的發展相得益彰……貢長生表示,除了能在化工行業內實現耦合發展,磷化工還可以跨行業耦合,比如,利用冶金工業中的廢酸,與建材工業結合生產各種建筑材料等實現磷化工和相關產業的互利共贏模式。
      “在實現行業之間耦合發展的過程中,還要注意把行業自身發展好,特別是做精、做深”。云天化集團副總工程師梅毅表示,重慶川東化工集團率先用磷爐尾氣制甲酸鈉,再用甲酸鈉制甲酸聯產磷酸鈉鹽,實現了磷爐從單一產磷向黃磷聯產CO氣體制一碳化工產品的轉化,黃磷尾氣和黃磷爐渣均被100%利用,尾氣副產物的價值超越了黃磷自身的價值。這為黃磷企業開了一個好頭,今后基礎磷化工行業的競爭力主要取決于資源有效再利用的能力,因此要盡可能的延長副產物的加工鏈。
      對此,全國化工節能(減排)中心主任王武也表示,目前我國磷化工產業結構嚴重不合理,按照單位磷酸鹽產品五氧化二磷價值比的大小來分,磷化工產業的布局分為上中下三層結構。黃磷、磷肥等初級產品為底層,大宗磷酸鹽為中層,有機、精細、高純度等磷產品為高層。我國磷化工產品基本集中在底層和中層,精細化工產品很少,附加值低。此外,這幾年中低端產品嚴重過剩并大量出口,且因為價格上不去還頻頻遭受國外反傾銷調查,貿易摩擦不斷。而我國高端產品上又顯現弱勢,國民經濟急需的電子級磷酸及磷酸鹽等高檔產品則需大量進口。
      這種低檔產品出口到國外,國外公司通過深加工成精細化工產品又高價賣回國內的不合理局面應該怎么改變呢?答案是我國磷化工企業只有向精細化中高端磷化工轉型。但磷精細化工產品的生產,企業一定要從整體來考慮,這樣有利于打通銷售和使用環節。比如企業可以從產業分類的角度來選擇生產某一類產品,比如要做阻燃劑,就在無機磷阻燃劑、有機磷反應型阻燃劑或添加型阻燃劑選擇一類做精做細,這樣便于企業整體掌握該產品的應用、推廣和服務。
      貢長生最后還建議說,生態工業園是發展綠色磷化工、磷化工與其他產業耦合的很好方式。生態工業園是近年來國際化工發展的主流,也是我國化學工業發展的新型模式,是繼工業園區和高新技術園區的第三代工業園區。它是依據循環經濟發展理念、工業生態學基本原理和清潔生產的要求而設計構建的一種區域新型工業發展模式,使生產發展、資源利用和環境保護形成良性循環的工業園區建設模式。例如,山東魯北國家生態示范園區就是發展綠色磷化工產業的重要實踐。其重要意義在于,生態工業園內模擬生態系統,通過物流或能流傳遞等方式把不同企業或工廠連接起來,形成共享資源和互換副產品的產業相互組合,我們可完全可以嘗試構建以磷化工為龍頭的生態工業集群,搞好橫向多品種的耦合共生和縱向產業鏈的拓展延伸,使磷化工產業向集約化和集群化發展。

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