化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的度量方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、化學(xué)工業(yè)既是能源、資源消耗大戶，也是環(huán)境污染大戶，依靠傳統(tǒng)的大量消耗資源和能源以及嚴(yán)重污染環(huán)境的方式來(lái)發(fā)展化工產(chǎn)業(yè)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。為推行化學(xué)工業(yè)的清潔生產(chǎn)，從源頭削減廢物和污染物的產(chǎn)生，本論文對(duì)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的度量方法進(jìn)行宏觀層次和產(chǎn)品層次的理論分析與研究，旨在建立一套比較完整的化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從產(chǎn)業(yè)宏觀和具體產(chǎn)品兩個(gè)層次對(duì)化工產(chǎn)業(yè)的環(huán)境協(xié)調(diào)性進(jìn)行合理化評(píng)價(jià)，以指導(dǎo)化工產(chǎn)業(yè)的清潔生產(chǎn)與可持續(xù)化設(shè)

2、計(jì)與改造。 在宏觀層次，論文將物質(zhì)流分析方法和生態(tài)足跡分析法引入化學(xué)工業(yè)，對(duì)我國(guó)能源化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)行分析，研究范圍包括煉焦工業(yè)、制氣工業(yè)和煉油工業(yè)，將產(chǎn)業(yè)層次的物質(zhì)流動(dòng)狀況、生態(tài)足跡與該產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)特征相聯(lián)系，分析全國(guó)能源化工產(chǎn)業(yè)的直接物質(zhì)投入量和總物質(zhì)投入量，計(jì)算其生產(chǎn)過(guò)程的能源利用效率，并用時(shí)間序列方法來(lái)分析近年來(lái)的能效利用情況，考察在全國(guó)整個(gè)經(jīng)濟(jì)體系中所處的地位和可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。研究結(jié)果表明，從1993年到2002年，我國(guó)能源化

3、工產(chǎn)業(yè)的直接物質(zhì)投入量和物質(zhì)總投入量總體上都呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的趨勢(shì)，分別從3．12億t、8.99億t增加到4.50億t、12.67億t，同時(shí)生產(chǎn)效率不斷提高，資源生產(chǎn)力逐步增長(zhǎng)，廢棄物的排放強(qiáng)度總體上呈下降的趨勢(shì)。同一時(shí)期，能源化工產(chǎn)業(yè)對(duì)土地資源的占用不斷增加，從1993年的12 386.05萬(wàn)hm<'2>增加到2002年的19601.86萬(wàn)hm<'2>，而生態(tài)占用強(qiáng)度基本上呈下降趨勢(shì)，從15.44hm<'2>/萬(wàn)RMB降到9.17hm<'2

4、>/萬(wàn)RMB，表明能源化工產(chǎn)業(yè)的生態(tài)效率在不斷提高。該分析結(jié)果可為能源化工產(chǎn)品相關(guān)生命周期分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考，對(duì)物質(zhì)流分析和生態(tài)足跡分析方法本身及其在產(chǎn)業(yè)層次上的應(yīng)用也具有推動(dòng)作用。 在產(chǎn)品層次，對(duì)化工產(chǎn)品進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)(LCA)，從生命周期的各個(gè)階段入手、全面評(píng)價(jià)生產(chǎn)過(guò)程的生態(tài)影響潛力，已經(jīng)成為對(duì)化工產(chǎn)業(yè)及其產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)的重要方法。論文建立了一套比較完整的化學(xué)工業(yè)LCA指標(biāo)體系，包括目的與范圍確定、清單分析、環(huán)

5、境影響評(píng)價(jià)和最終的結(jié)果解釋，總結(jié)并提出具體的實(shí)施方法和模型。本論文提出的評(píng)價(jià)體系在理論水平上與國(guó)際水平掛鉤，在應(yīng)用實(shí)踐上要結(jié)合我國(guó)實(shí)際國(guó)情，有助于促進(jìn)LCA評(píng)價(jià)在我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品尺度上的實(shí)際應(yīng)用，并對(duì)有關(guān)法規(guī)和規(guī)劃的制定與實(shí)施提供支持，對(duì)于清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)在我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的具體實(shí)施具有現(xiàn)實(shí)意義。 建立化石能源及其主要次級(jí)能源生產(chǎn)的生命周期清單，是開(kāi)展材料和產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。論文研究原煤、原油和天然氣在開(kāi)采過(guò)程中所需

6、要的能量消耗以及產(chǎn)生的環(huán)境排放，分析原煤與原油的幾種主要下游產(chǎn)品的能量消耗及其環(huán)境排放，涉及到的二次能源包括洗煤、焦炭、煤氣、汽油、柴油、燃料油等。計(jì)算得到了2002年中國(guó)原煤、原油和天然氣開(kāi)采的生命周期總負(fù)荷和單位產(chǎn)品生產(chǎn)的生命周期清單，涉及到的污染物排放包括液態(tài)污染物、固體廢棄物和CO<,2>、SO<,2>、NO<,x>、CH<,4>、CO、煙塵等氣態(tài)排放物。本生命周期清單是“從源頭到大門”的完整清單，不僅可以應(yīng)用于化工產(chǎn)業(yè)，而且是

7、材料與產(chǎn)品生命周期清單或生命周期評(píng)價(jià)分析都必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。采用本文所提出的生命周期評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)我國(guó)某乙烯生產(chǎn)工業(yè)進(jìn)行了生命周期清單分析和影響評(píng)價(jià)，對(duì)該評(píng)價(jià)體系在化工生產(chǎn)系統(tǒng)或產(chǎn)品的生命周期評(píng)價(jià)中的推廣應(yīng)用進(jìn)行了研究探討。研究結(jié)果表明，我國(guó)單位量乙烯生產(chǎn)相關(guān)原煤、原油和天然氣的生命周期消耗量分別為106.96 kg/t、1849.00 kg/t和438.14 m<'3>/t，相關(guān)CO><,2>、SO<,2>、NO<,x>、CO、CH<,

8、4>、乙烯和煙塵的生命周期排放量分別為1929.03、 7.36、8.41、11.67、7.08、5.30和12.08 kg/t，乙烯生產(chǎn)的生命周期影響評(píng)價(jià)單一指標(biāo)結(jié)果為1.10×10<'-10>年。在其生命周期影響中，不可再生資源消耗占據(jù)主要位置，在總負(fù)荷中所占的份額超過(guò)50％，而污染物的直接排放在環(huán)境排放類影響類型中占據(jù)主要位置。評(píng)價(jià)結(jié)果還顯示，對(duì)各污染物的直接排放進(jìn)行單項(xiàng)影響評(píng)價(jià)，生產(chǎn)過(guò)程中的乙烯、CO<,2>和NO<,x>排放是

9、主要問(wèn)題。與國(guó)外典型乙烯生產(chǎn)工藝過(guò)程相比，我國(guó)先進(jìn)工藝A的單位乙烯生產(chǎn)相關(guān)生命周期環(huán)境負(fù)荷明顯高于國(guó)外先進(jìn)水平，高出50％以上。本評(píng)價(jià)結(jié)果能為乙烯工業(yè)的清潔生產(chǎn)和可持續(xù)化提供技術(shù)支持，為相關(guān)管理與決策部門提供參考和依據(jù)。 論文最后總結(jié)了化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展度量方法在我國(guó)廣泛實(shí)施的主要障礙，對(duì)物質(zhì)流分析方法、生態(tài)足跡分析法和LCA方法的自身理論與應(yīng)用研究、我國(guó)相應(yīng)基礎(chǔ)性評(píng)價(jià)參數(shù)的確定、我國(guó)基礎(chǔ)性生命周期清單的編制以及其在化學(xué)工業(yè)的具