產業(yè)觀察|新材料助力原油污染治理
- 2018-11-24 08:41:00
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在石化產業(yè)中,原油從油田到煉油廠,常常需要通過油氣集輸管道、原油儲罐、油輪、原油罐車等設施進行運輸,稍有不慎易造泄露污染。另一方面,在海上采油作業(yè)中,油井溢流、井噴等事故也會引起原油泄漏。然而,石化下游的產品——新材料也可以協(xié)助提升原油泄漏治理水平?;ぎa業(yè)有可能制造污染,化工產品也可以治理污染,運用之妙,存乎一心。
1、原油或化學品泄漏該如何救援?
目前的處理方法主要是兩方面,既要截斷增量,又要治理好存量。
截斷增量
石化、天然氣管道一般帶有較強壓力,因此發(fā)生泄漏時進行修補的難度較大,好在針對不同泄漏形態(tài),國內外已有成熟的帶壓堵漏技術,如鋼帶拉緊技術、低壓粘補技術、注劑式密封技術、堆焊技術等等。這是在源頭堵住泄漏的通道。
治理存量
大氣污染治理:對已經釋放到環(huán)境中的石化物質,治理起來難度更大,因此這個環(huán)節(jié)是相關技術的集中體現(xiàn)。以VOCs污染物治理為例,目前技術有十余種,主要包括冷凝、吸附、蓄熱燃燒(RTO)、催化燃燒(RCO)、生物降解等傳統(tǒng)技術,以及膜分離、光催化降解、等離子體等新興技術。此外諸如轉輪濃縮+蓄熱催化燃燒、冷凝吸收+UV光解光催化氧化、噴淋+UV光催化氧化+活性炭吸附/脫附、噴淋+低溫等離子+活性炭吸附/脫附這類集成式、組合式工藝技術也是當前研究與應用的熱點。
水體污染治理:處理溢油常用的物理方法(圍油欄、吸油氈等)和化學方法(溢油分散劑、凝固劑等),本次泉州方面就是采用的物理方法,采取吸油氈和圍油欄隔離等措施,對海面泄漏油品進行緊急處理。
2、新材料帶來的新水體處理辦法
近代以來,人類相繼走過三次工業(yè)革命的歷程,從蒸汽時代、電氣時代,直到信息時代,現(xiàn)今又開始向智能時代進發(fā),所有這些變革的底層支撐都與當時新興的材料技術有關。行至今年,在中美貿易摩擦升級時期,兩國產業(yè)實力比較成為熱門話題,然后越來越多人發(fā)現(xiàn),我國產業(yè)的短板,也就是最容易被掐脖子的領域有兩個:一個是高端制造裝備,另一個就是新材料。加快發(fā)展新材料,對推動技術創(chuàng)新,支撐產業(yè)升級,建設制造強國具有重要戰(zhàn)略意義。隨著新材料技術的進步,近來也涌現(xiàn)出一批新的水體處理方法:
(1) 中科院寧波材料所智能高分子材料團隊通過抽濾制備出碳納米管(CNTs)薄膜,在其表面修飾疏水性聚苯乙烯,結合薄膜的粗糙表面,獲得超疏水膜材料,能夠快速分離油包水型乳液。(見下圖,J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 15268)
中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室團隊首次將焦耳熱效應引入到多孔疏水親油吸油材料中,設計并研制出可快速降低水面上原油粘度的石墨烯功能化海綿組裝體材料和連續(xù)收集環(huán)境中泄漏的原油的收集裝置,大幅提高了吸油材料對高粘度浮油的吸附速度,顯著降低了浮油清理時間。(見下圖,Nature Nanotechnology,12, 434–440 (2017))
中國科學院新疆理化技術研究所11月6日消息,該所環(huán)境科學與技術研究室科研人員研發(fā)出麥麩基凝油材料。該材料能有效地將水面浮油吸引、凝聚并與之形成固體狀聚集體,凝油聚集體可通過金屬網將其與水分開,從而實現(xiàn)快速油水分離過程。(Mater. Chem. Front., 2018,2, 1784)
污染治理的基礎是材料科學,上面提到各種治理技術,其實也都是材料在其中發(fā)揮作用。比如分離膜,本質上是由PVC(聚氯乙烯)、PI(聚酰亞胺)、 PS(聚苯乙烯)、 聚苯醚(PPO)這樣一些化工原材料精加工而成?;ぎa業(yè)有可能制造污染,化工產品也可以治理污染,運用之妙,存乎一心
3、不能因噎廢食,生活離不開石油化工
石油化工產業(yè)因為原料和生存工藝的特殊性,留給人們的標簽往往是”污染”、”危險”、”事故”,老百姓往往談“化”色變。而另一方面石化行業(yè)的投資熱度在2018年又創(chuàng)新高。4月,北歐化工計劃在廣東惠州生產全球領先的高品質化工終端產品;7月,巴斯夫宣布將投資100億美元在廣東湛江獨資建設運營精細化工一體化基地;9月,埃克森美孚宣布了在廣東惠州的100億美元獨資石化項目;隨后,沙特基礎工業(yè)公司(SABIC)與福建省政府就投資“世界規(guī)?!鼻f噸級石化項目簽署了諒解備忘錄;殼牌也計劃擴大與中國海油合作,建設惠州煉化三期項目。如此戲劇性的反差正是因為在現(xiàn)代生活的衣食住行幾乎都離不開化工產品。
衣:衣服的面料中,尼絨,皮革,化纖等面料生產過程與化工聯(lián)系緊密。比如上個世紀風靡一時的“的確良”面料,就是三大合成纖維中的滌綸,是由石化產品聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)紡絲而得。而現(xiàn)在流行的日本服裝品牌優(yōu)衣庫,也是長期和日本化纖巨頭東麗合作,推出了一系列功能性合成面料形成品牌特色。
食:食物的味道和鮮艷的顏色就是化工的功勞。諸多的食品添加劑為我們豐富的食物增添諸多光彩,食品添加劑有23個類別,2000多個品種。另一方面,農作物的產量也和農化密不可分,直接影響了國家糧食安全。
?。?/strong>房子所用的建筑材料,如混凝土,板磚,砂石和涂料,都涉及化工。
行:不用說石化的直接產品汽油和柴油了,就連汽車自行車的輪胎、電動汽車的電池材料、飛機輕量化的復合材料,這些都是化工產品。在交通基礎建設方面,10月24日正式通車運營的港珠澳大橋,其建造包含了基建、防銹、防腐、防水、抗臺風等多方面內容,瀝青、涂料、防水材料等石化產品在其中發(fā)揮了巨大作用。
4、既然離不開它,那應該如何發(fā)展呢?
(1)合理規(guī)劃,嚴格管理
對于
新建產能,2008年,國務院頒布了《國務院安委會辦公室關于進一步加強危險化學品安全生產工作的指導意見》,規(guī)定了“新的化工建設項目必須進入產業(yè)集中區(qū)或化工園區(qū),逐步推動現(xiàn)有化工企業(yè)進區(qū)入園”,而這些園區(qū)在規(guī)劃時,就已經遠離水源和居民區(qū),并考慮風向影響。集中入園還有助于對入園企業(yè)的污水排放、大氣排放、危險品倉儲等重要環(huán)節(jié)進行規(guī)范化管理。
對于
存量產能,江蘇、湖北、安徽等長江沿岸地區(qū)正在對沿江化工企業(yè)進行干預。在湖北,初步摸底沿江1公里范圍內化工企業(yè)105家,1公里至15公里范圍化工企業(yè)455家,而這些企業(yè)將分別在2020年底前和2025年底前完成“關改搬轉”。在江西,要求2018年依法取締位于各類保護區(qū)及其他環(huán)境敏感區(qū)域內的化工園區(qū)、化工企業(yè),限期整改有排污問題的化工企業(yè),推動化工企業(yè)搬遷進入合規(guī)園區(qū)。在江蘇,計劃到2018年底沿江關 停約1700家化工企業(yè),至2020年底轉移約200家,同時全省化工園區(qū)(集中區(qū))數(shù)量將進一步壓縮至不超過50家。
(2)推行綠色制造
生產過程綠色化是化工行業(yè)未來發(fā)展的重要趨勢之一?;て髽I(yè)應推行
綠色制造,充分考慮環(huán)境影響和資源效率。為此,工信部頒布了《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》和《綠色制造工程實施指南(2016-2020年)》,并定期《綠色制造名單》,銜接相關產業(yè)政策,充分發(fā)揮以點帶面的示范作用,引領制造業(yè)綠色轉型。
同時,可充分發(fā)揮
智能制造和工業(yè)互聯(lián)網的技術特色,不僅大幅提高效益和管理水平,還可以全面提升安全保障,及時發(fā)現(xiàn)并排除事故隱患。泉州本次事故的原因是由于油品裝卸作業(yè),其油船連接至碼頭的軟管法蘭墊片老化、破損,導致部分油品泄漏,油氣逸散至空氣,如果在關鍵部位有智能傳感器進行監(jiān)控,有可能避免事故。
(3)加強國際產能合作
在中美貿易戰(zhàn)等因素影響下,從環(huán)境、成本等角度,可以加大國際產能合作的力度,不僅可以減少我國人口資源過重的環(huán)境負荷,降低成本,也可以通過多元化來降低貿易摩擦帶來的風險。
當前,全球新材料產業(yè)競爭格局正在發(fā)生重大調整,新材料產品創(chuàng)新步伐持續(xù)加快,材料結構功能一體化、功能材料智能化、材料與器件集成化、制備及應用過程綠色化成為材料發(fā)展的重要方向。隨著我國制造業(yè)轉型升級的深入推進,制造業(yè)轉型加快,材料消費向中高端、綠色化升級提速,為新材料產業(yè)發(fā)展提供了廣闊空間。新材料及其他的化工產品將為我們帶來怎樣的美好生活,讓我們拭目以待。
(來源:新材料在線)