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磷化工：精細(xì)化、專(zhuān)用化和綠色化是主旋律
作者： 湖南固特瑞 瀏覽量：9766 發(fā)布時(shí)間：2014-02-15
目前，國(guó)內(nèi)磷化工主要包括磷復(fù)肥、黃磷等基礎(chǔ)磷化工和精細(xì)磷化工兩大類(lèi)產(chǎn)業(yè)。而作為發(fā)展高附加值磷化工產(chǎn)品的必須原料——黃行產(chǎn)業(yè)，就曾經(jīng)被很多人與“兩高一資”聯(lián)系起來(lái)。數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)黃磷生產(chǎn)企業(yè)有100多家，總產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到200萬(wàn)噸/年，以每生產(chǎn)1噸黃磷排放10噸磷渣為例，我國(guó)每年新增的磷渣量就多達(dá)800萬(wàn)噸。“雖然不像極少數(shù)不負(fù)責(zé)媒體說(shuō)的那么嚴(yán)重，但行業(yè)中存在的環(huán)保問(wèn)題確實(shí)不容忽視。”貢長(zhǎng)生如是說(shuō)。
談到尾氣污染問(wèn)題，中航工業(yè)株洲南方燃機(jī)成套制造安裝有限公司總工程師張成毅補(bǔ)充說(shuō)：“國(guó)內(nèi)黃磷企業(yè)主要分布在云南、貴州、四川、湖北四省，大多數(shù)黃磷生產(chǎn)企業(yè)將未凈化尾氣替代煤作原料，若以利用部分的有效熱量計(jì)算，尾氣有效利用率僅能達(dá)到20%。近年來(lái)，隨著黃磷生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，如何更好的利用這部分黃磷尾氣，減少由于黃磷生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染已經(jīng)變得非常緊迫了。”
不僅黃磷資源等上游產(chǎn)業(yè)鏈中的問(wèn)題有待解決，隨著化肥行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩局面的出現(xiàn)，下游磷肥生產(chǎn)中的磷石膏堆放也逐漸成為磷化工行業(yè)發(fā)展過(guò)程中的“攔路虎”。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)濕法磷酸的生產(chǎn)能力為1500萬(wàn)噸，每年排放的磷石膏也超過(guò)6000萬(wàn)噸，大部分企業(yè)采用堆存的辦法處理，勢(shì)必對(duì)環(huán)境造成一定的污染。
其實(shí)，磷石膏生產(chǎn)硫酸和水泥的工藝過(guò)程并不是十分復(fù)雜，而且也有不少?lài)?guó)內(nèi)企業(yè)花巨資投入到這一項(xiàng)目中，但為什么至今沒(méi)有形成大氣候？四川成都千礪金科技創(chuàng)新有限公司高工龔家竹解釋說(shuō)：“盡管有多種生產(chǎn)方法能將磷石膏加以利用處理，但因市場(chǎng)容量與運(yùn)輸半徑的局限，投入與產(chǎn)出比達(dá)不到投資要求。因此開(kāi)發(fā)切實(shí)可行的技術(shù)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(zhuǎn)化成難以被植物吸收的磷酸鹽形式，導(dǎo)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(gè)綜合多學(xué)科的環(huán)境工程問(wèn)題。近年來(lái)，歐洲非常重視磷的回收，一些國(guó)家甚至立法強(qiáng)制執(zhí)行，我國(guó)今后也應(yīng)重視起來(lái)。
談到行業(yè)的發(fā)展方向，貢長(zhǎng)生教授形象地總結(jié)說(shuō)：“創(chuàng)新資源利用方式是實(shí)現(xiàn)磷化工可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，21世紀(jì)是綠色技術(shù)快速發(fā)展的世紀(jì)。說(shuō)到底，創(chuàng)新就是要讓行業(yè)發(fā)展‘綠起來(lái)’。”
技術(shù)：行業(yè)變“綠”的引擎
尾氣利用離不開(kāi)技術(shù)、廢物利用離不開(kāi)技術(shù)，多位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家坦言，要想實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，國(guó)內(nèi)磷化工企業(yè)還需要在技術(shù)研發(fā)上多動(dòng)動(dòng)腦筋。
很多人知道海水中有碘，所以現(xiàn)在有從海藻中提取碘的工藝，可磷礦中有沒(méi)有碘資源呢？大家就不一定知道了。甕福集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心副研究員胡宏向筆者介紹說(shuō)，現(xiàn)在全球碘市場(chǎng)的供應(yīng)越來(lái)越緊張。2011年，由于日本發(fā)生大地震，市場(chǎng)上碘的供應(yīng)大大減少，碘的價(jià)格從25萬(wàn)元/噸上升到65萬(wàn)元/噸。而磷礦共伴生碘資源回收技術(shù)恰好解決了這一難題。由于過(guò)去沒(méi)有這種工藝技術(shù)，在磷復(fù)合肥生產(chǎn)的過(guò)程中，磷礦石中的碘沒(méi)有經(jīng)過(guò)回收就直接進(jìn)入到生產(chǎn)流程中無(wú)序消耗，造成了磷化工企業(yè)對(duì)周邊環(huán)境的污染。而2005～2007這三年中，甕福集團(tuán)嘗試建成了一套5萬(wàn)噸/年碘回收的擴(kuò)大試驗(yàn)裝置，自2008年建成首套生產(chǎn)裝置后，公司還于2010年建成了第二套50萬(wàn)噸/年碘回收生產(chǎn)裝置。
其實(shí)，除了含有碘，磷礦石中還含有豐富的氟資源，正是由于開(kāi)發(fā)出了利用磷肥副產(chǎn)品氟硅酸為原料生產(chǎn)冰晶石，改變了國(guó)內(nèi)幾十年來(lái)以螢石為原料生產(chǎn)冰晶石的傳統(tǒng)工藝，不僅開(kāi)辟了新的氟資源來(lái)源，同時(shí)還解決了長(zhǎng)期以來(lái)困擾我國(guó)磷肥工業(yè)發(fā)展的“三廢”污染問(wèn)題。正是憑借這項(xiàng)技術(shù)起家，多氟多公司如今成為了全球最大的氟化工制造企業(yè)。
不僅在提高資源利用率上一顯身手，實(shí)現(xiàn)行業(yè)循環(huán)發(fā)展更是離不開(kāi)綠色技術(shù)的“引擎”。在國(guó)內(nèi)，黃磷粉礦和焦炭燒結(jié)成球工藝可以減少或替代部分塊礦，節(jié)省磷礦資源；在條件允許的情況下，濕法磷酸的生產(chǎn)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(guó)際上，美國(guó)孟山都公司是全球最大的草甘膦除草劑生產(chǎn)企業(yè)；以色列ICL是世界上最大的磷系阻燃劑生產(chǎn)企業(yè)；日本化學(xué)公司是全球最大的高純度電子級(jí)磷酸生產(chǎn)企業(yè)；羅地亞、Innophos等在全球精細(xì)磷化工市場(chǎng)份額中占有很大的份額的企業(yè)，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(lǐng)域加強(qiáng)研究開(kāi)發(fā)。這些在國(guó)際上知名的大公司無(wú)一不是通過(guò)自己的專(zhuān)利技術(shù)打造出產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
全國(guó)磷礦石P2O5大干30%的富礦只有16.57億噸，占磷礦資源儲(chǔ)量的9.4%。也就是說(shuō)，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(guān)鍵技術(shù)還未能得到根本突破。此外，目前工業(yè)制備有機(jī)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(jī)化合物進(jìn)行酯化反應(yīng)生成亞磷酸酯、磷酸酯等有機(jī)磷化合物，下一步要研究由黃磷直接催化合成有機(jī)磷化合物不產(chǎn)生有害的氣體和廢棄物的綠色合成路線(xiàn)。貢長(zhǎng)生告訴筆者：“綠色技術(shù)是實(shí)現(xiàn)資源一產(chǎn)品一再生資源的可持續(xù)循環(huán)發(fā)展模式，而這有助于從根本上解決國(guó)內(nèi)磷化工企業(yè)過(guò)分依賴(lài)資源的粗放型發(fā)展模式。”
有了技術(shù)在手，下一步磷化工企業(yè)具體該怎么走呢？筆者觀(guān)察到，通過(guò)采用綠色化工技術(shù)，整合相關(guān)產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)“以磷為主，多元發(fā)展”的耦合之路，逐漸成為了企業(yè)代表和專(zhuān)家們的共識(shí)。
磷化工與氯堿工業(yè)的耦合，不僅有助于解決有機(jī)磷化工生產(chǎn)中對(duì)氯氣的需求，用燒堿替代純堿生產(chǎn)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(yè)提供各種高技術(shù)含量的工業(yè)助劑，兩者的發(fā)展相得益彰……貢長(zhǎng)生表示，除了能在化工行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)耦合發(fā)展，磷化工還可以跨行業(yè)耦合，比如，利用冶金工業(yè)中的廢酸，與建材工業(yè)結(jié)合生產(chǎn)各種建筑材料等實(shí)現(xiàn)磷化工和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的互利共贏(yíng)模式。
“在實(shí)現(xiàn)行業(yè)之間耦合發(fā)展的過(guò)程中，還要注意把行業(yè)自身發(fā)展好，特別是做精、做深”。云天化集團(tuán)副總工程師梅毅表示，重慶川東化工集團(tuán)率先用磷爐尾氣制甲酸鈉，再用甲酸鈉制甲酸聯(lián)產(chǎn)磷酸鈉鹽，實(shí)現(xiàn)了磷爐從單一產(chǎn)磷向黃磷聯(lián)產(chǎn)CO氣體制一碳化工產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，黃磷尾氣和黃磷爐渣均被100%利用，尾氣副產(chǎn)物的價(jià)值超越了黃磷自身的價(jià)值。這為黃磷企業(yè)開(kāi)了一個(gè)好頭，今后基礎(chǔ)磷化工行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)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(zhǎng)副產(chǎn)物的加工鏈。
對(duì)此，全國(guó)化工節(jié)能（減排）中心主任王武也表示，目前我國(guó)磷化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不合理，按照單位磷酸鹽產(chǎn)品五氧化二磷價(jià)值比的大小來(lái)分，磷化工產(chǎn)業(yè)的布局分為上中下三層結(jié)構(gòu)。黃磷、磷肥等初級(jí)產(chǎn)品為底層，大宗磷酸鹽為中層，有機(jī)、精細(xì)、高純度等磷產(chǎn)品為高層。我國(guó)磷化工產(chǎn)品基本集中在底層和中層，精細(xì)化工產(chǎn)品很少，附加值低。此外，這幾年中低端產(chǎn)品嚴(yán)重過(guò)剩并大量出口，且因?yàn)閮r(jià)格上不去還頻頻遭受?chē)?guó)外反傾銷(xiāo)調(diào)查，貿(mào)易摩擦不斷。而我國(guó)高端產(chǎn)品上又顯現(xiàn)弱勢(shì)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)急需的電子級(jí)磷酸及磷酸鹽等高檔產(chǎn)品則需大量進(jìn)口。
這種低檔產(chǎn)品出口到國(guó)外，國(guó)外公司通過(guò)深加工成精細(xì)化工產(chǎn)品又高價(jià)賣(mài)回國(guó)內(nèi)的不合理局面應(yīng)該怎么改變呢？答案是我國(guó)磷化工企業(yè)只有向精細(xì)化中高端磷化工轉(zhuǎn)型。但磷精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，企業(yè)一定要從整體來(lái)考慮，這樣有利于打通銷(xiāo)售和使用環(huán)節(jié)。比如企業(yè)可以從產(chǎn)業(yè)分類(lèi)的角度來(lái)選擇生產(chǎn)某一類(lèi)產(chǎn)品，比如要做阻燃劑，就在無(wú)機(jī)磷阻燃劑、有機(jī)磷反應(yīng)型阻燃劑或添加型阻燃劑選擇一類(lèi)做精做細(xì)，這樣便于企業(yè)整體掌握該產(chǎn)品的應(yīng)用、推廣和服務(wù)。
貢長(zhǎng)生最后還建議說(shuō)，生態(tài)工業(yè)園是發(fā)展綠色磷化工、磷化工與其他產(chǎn)業(yè)耦合的很好方式。生態(tài)工業(yè)園是近年來(lái)國(guó)際化工發(fā)展的主流，也是我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的新型模式，是繼工業(yè)園區(qū)和高新技術(shù)園區(qū)的第三代工業(yè)園區(qū)。它是依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念、工業(yè)生態(tài)學(xué)基本原理和清潔生產(chǎn)的要求而設(shè)計(jì)構(gòu)建的一種區(qū)域新型工業(yè)發(fā)展模式，使生產(chǎn)發(fā)展、資源利用和環(huán)境保護(hù)形成良性循環(huán)的工業(yè)園區(qū)建設(shè)模式。例如，山東魯北國(guó)家生態(tài)示范園區(qū)就是發(fā)展綠色磷化工產(chǎn)業(yè)的重要實(shí)踐。其重要意義在于，生態(tài)工業(yè)園內(nèi)模擬生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)物流或能流傳遞等方式把不同企業(yè)或工廠(chǎng)連接起來(lái)，形成共享資源和互換副產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)相互組合，我們可完全可以嘗試構(gòu)建以磷化工為龍頭的生態(tài)工業(yè)集群，搞好橫向多品種的耦合共生和縱向產(chǎn)業(yè)鏈的拓展延伸，使磷化工產(chǎn)業(yè)向集約化和集群化發(fā)展。