李國華，辛諾，張蓓

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300457；2.中海油（天津）油田化工有限公司，天津 300457；3.中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津 300131)

0 引言

某化工企業(yè)以反應(yīng)釜的生產(chǎn)方式進行間歇性生產(chǎn)。根據(jù)清潔生產(chǎn)審核物料建立的要求[1-3]，選取正常生產(chǎn)狀態(tài)下三批次產(chǎn)品的操作記錄數(shù)據(jù)進行衡算[4]，完成物料平衡，用于測算分析生產(chǎn)過程中物質(zhì)的利用效率，并可進一步測算分析生產(chǎn)過程中成本構(gòu)成情況。

1 物料平衡的建立

根據(jù)某一反應(yīng)釜的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄，可測算得到該生產(chǎn)過程中的某一產(chǎn)品的物料平衡數(shù)據(jù)，詳見表 1。經(jīng)測算，總輸入(4 142 千克/批)與總輸出(4 099 千克/批)的相對偏差為1.0%，小于5%，故符合清潔生產(chǎn)審核平衡建立的要求。通過匯總，詳見表1，可知：總物料投入量為 4 142 千克/批、目標(biāo)產(chǎn)品量為3 966 千克/批、殘余物流量為133千克/批(注：主要以洗釜廢水的形式存在)，整個生產(chǎn)過程的物質(zhì)損耗量為43千克/批，計算方式如式(1)所示：

表1 生產(chǎn)過程物料平衡的數(shù)據(jù)匯總

在物料平衡建立的基礎(chǔ)上，可借助物料單價對物質(zhì)進行貨幣化[5-6]，進而獲得該反應(yīng)釜生產(chǎn)過程中的某一產(chǎn)品的物質(zhì)流成本情況，詳見表2，可知：原料成本為3 431.71元/批、洗釜成本為3.74元/批、電力消耗成本為227.97元/批，以物質(zhì)流形式進入到產(chǎn)品中成本為3 394.90元/批。

表2 生產(chǎn)過程物質(zhì)流成本情況的數(shù)據(jù)匯總

2 物料平衡的測算分析

通過建立物料平衡，可知：平衡建立期，目標(biāo)產(chǎn)品收率為99.7%，計算方式如式(2)所示：

由于產(chǎn)品生產(chǎn)工藝為單一工藝生產(chǎn)過程，故其原料利用效率亦為99.7%。其中，原料損失量為43千克/批，如式(3)所示；損失率為0.3%，計算方式如式(4)所示式。

主要來源于反應(yīng)釜內(nèi)壁殘留物、抽真空物料損失、計量環(huán)節(jié)的偏差等。

通過平衡建立基礎(chǔ)上進行的物質(zhì)流成本構(gòu)成分析，詳見如表3所示，可知：單位產(chǎn)品物料成本為866.0元/噸，計算方式如式(5)所示；物料成本是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最主要的成本構(gòu)成項，約占總成本構(gòu)成的99.9%，計算方式如式(6)所示；總物質(zhì)成本中進入目標(biāo)產(chǎn)品的物質(zhì)成本的比例為98.8%，計算方式如式(7)所示；未進入目標(biāo)產(chǎn)品的物質(zhì)成本的比例為1.2%，計算方式如式(8)所示，以有形損耗的形式存在并成為成本流失項，主要來源于反應(yīng)釜內(nèi)壁殘留物和抽真空物料損失等環(huán)節(jié)的物質(zhì)損耗。

表3 生產(chǎn)過程物質(zhì)流成本分析

3 物料平衡建立后的清潔生產(chǎn)機會排查

基于生產(chǎn)工藝的評估分析和物質(zhì)流成本構(gòu)成分析，可通過對影響單位產(chǎn)品的物耗/能耗的機會排查后，提出可供考慮的備選方案。主要包括：

(1)原輔料/能源方面。針對產(chǎn)品配方中涉及的原輔料為固含量較低的物質(zhì)，將增大生產(chǎn)過程中單元操作環(huán)節(jié)可揮發(fā)物質(zhì)逸散的可能性，進而降低單位產(chǎn)品物耗，可考慮在確保產(chǎn)品質(zhì)量和效果的基礎(chǔ)上，優(yōu)化產(chǎn)品配方，優(yōu)先選擇固含量高的原輔料以減少可揮發(fā)物質(zhì)損耗。針對產(chǎn)品配方中的原輔料均為有機物，一旦發(fā)生漏失，則直接增大生產(chǎn)廢水的COD值，進而造成污水處理系統(tǒng)的運行波動，可考慮在確保產(chǎn)品質(zhì)量和效果的基礎(chǔ)上，優(yōu)化產(chǎn)品配方減少因物料漏失對污水處理系統(tǒng)的運行波動。

(2)在設(shè)備方面。針對大宗原料使用IL塑料桶儲存，增加了塑料桶作為危險品處置的產(chǎn)生量。因此，增加大宗原料儲罐的建設(shè)和使用，并配置相應(yīng)的管線，減少投料環(huán)節(jié)操作，進而降低物耗，可考慮增加大宗原料儲罐的建設(shè)和使用，并配置相應(yīng)的管線。針對生產(chǎn)過程中需要人工進行計時完成生產(chǎn)操作，如攪拌操作的開啟或停止，存在因個體操作差異而造成無法及時關(guān)閉的狀況，進而間接影響單位產(chǎn)品物耗水平，可考慮增加自動計時設(shè)備，并設(shè)置提醒功能，實現(xiàn)自動化管控。針對生產(chǎn)過程出料為人工出料方式，存在因個體操作差異而出現(xiàn)產(chǎn)品冒出罐、未倒管操作等情況，進而間接影響單位產(chǎn)品物耗水平，可考慮增加灌裝設(shè)備，變?nèi)斯こ隽蠟榘胱詣映隽稀?/p>

(3)在過程控制方面。針對現(xiàn)有質(zhì)量測定設(shè)備因為生產(chǎn)過程產(chǎn)生的振動而存計量偏差，進而間接影響單位產(chǎn)品物耗水平，可考慮制定計劃，定期校準(zhǔn)計量設(shè)備。

(4)在管理方面。針對整個生產(chǎn)過程存在因搶工時而不按操作規(guī)程操作的情況，使得操作記錄中的時間記錄節(jié)點存在波動，間接影響單位產(chǎn)品物耗水平，可考慮增加現(xiàn)場操作的定期抽查環(huán)節(jié)。

(5)在員工方面。針對員工操作狀態(tài)是否存在節(jié)水意識或/和操作技能不足或/和責(zé)任心不強等所導(dǎo)致的操作不到位/操作失誤等將間接造成水資源的浪費，從而增大單位產(chǎn)品用水量，可考慮通過員工培訓(xùn)或/和班組經(jīng)驗交流改進卸料操作過程、保證卸料充分徹底，定期組織員工進行經(jīng)驗交流，增加員工的責(zé)任心和清潔生產(chǎn)意識。

(6)在產(chǎn)品方面。針對產(chǎn)品為化工類產(chǎn)品，其在使用過程中存在增大水體COD濃度的可能性，可考慮優(yōu)化產(chǎn)品配方，生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品。

(7)在殘余物方面。存在洗釜廢水存在直接排放情況，增加了污水處理系統(tǒng)的處理負(fù)荷壓力，而且影響單位產(chǎn)品物耗/能耗水平，可考慮強化洗釜操作。

(8)循環(huán)回用方面。針對出料軟管內(nèi)的殘留物料若沒有進行倒管操作或/和利用小體積容器進行回收，影響單位產(chǎn)品物耗水平，可考慮對出料進行導(dǎo)管操作或/和配備小體積容器以對出料軟管內(nèi)殘留的產(chǎn)品進行收集回收。針對存在洗釜廢水未按操作規(guī)程進行回收利用情況，不僅增加了污水處理系統(tǒng)的處理負(fù)荷壓力，而且影響單位產(chǎn)品物耗水平，可考慮強化洗釜操作。

4 備選清潔生產(chǎn)方案的提出

針對生產(chǎn)過程流程的物料平衡和物質(zhì)流成本構(gòu)成分析，基于生產(chǎn)工藝的評估分析和物質(zhì)流成本構(gòu)成分析所反映出的問題，產(chǎn)生的清潔生產(chǎn)方案主要包括：

(1)回收出料/進料軟管的殘留物料。在完成產(chǎn)品出料裝生產(chǎn)作業(yè)完成后，部分出料/進料軟管的殘留液體。目前暫沒有進行回收而直接直排至污水處理系統(tǒng)，在一定程度上既增加了污水處理系統(tǒng)的處理負(fù)荷量，又增大了廢水COD產(chǎn)生量。因此，可通過增加小容積容器，并采取增加倒管作業(yè)的方式對出料軟管中的殘留物料進行回收，從而減少產(chǎn)品損失量、降低污水處理系統(tǒng)處理負(fù)荷、減少廢水產(chǎn)生量。實施本方案后，預(yù)計可減少產(chǎn)品損失量約為12 噸/年，由此可增加經(jīng)濟收益約為12 000 元/年可減少廢水產(chǎn)生量約為12 噸/年，由此可節(jié)約運行成本約為240 元/年；減少廢水COD產(chǎn)生量約為0.016 噸/年。

(2)提高儲罐儲存大宗原料的使用。大宗原料使用IL塑料桶儲存，增加了塑料桶作為危險品處置的產(chǎn)生量。因此，增加大宗原料儲罐的建設(shè)和使用，并配置相應(yīng)的管線并配置相應(yīng)的管線，減少投料環(huán)節(jié)操作，進而降低物耗/能耗。實施本方案后，減少危險廢物產(chǎn)生量約為6.192 噸/年，由此可節(jié)約運行成本約為 6 192 元 /年。

(3)優(yōu)化產(chǎn)品配方。產(chǎn)品配方中涉及的原輔料為固含量較低的物質(zhì)，將增大生產(chǎn)過程中單元操作環(huán)節(jié)可揮發(fā)物質(zhì)逸散的可能性，進而降低單位產(chǎn)品物耗。此外，產(chǎn)品配方中的原輔料均為有機物，一旦發(fā)生漏失，則直接增大生產(chǎn)廢水的COD值，進而造成污水處理系統(tǒng)的運行波動。因此，在確保產(chǎn)品質(zhì)量和效果的基礎(chǔ)上，優(yōu)化產(chǎn)品配方，優(yōu)先選擇固含量高的原輔料以減少可揮發(fā)物質(zhì)損耗、優(yōu)先選擇有機物含量較低的原輔料以減少因物料漏失對污水處理系統(tǒng)的運行波動，實現(xiàn)精細(xì)化管理。

(4)定期開展相關(guān)培訓(xùn)。員工清潔生產(chǎn)意識的提高可通過持續(xù)性培訓(xùn)計劃的開展加以推進，提高員工清潔生產(chǎn)意識、提升企業(yè)管理水平。為持續(xù)推進清潔生產(chǎn)，可采取的措施包括：①通過清潔生產(chǎn)培訓(xùn)、節(jié)能減排培訓(xùn)、安全生產(chǎn)培訓(xùn)，逐步使員工樹立清潔生產(chǎn)意識，實現(xiàn)節(jié)能減排。②通過員工培訓(xùn)或/和班組經(jīng)驗交流改進卸料操作過程、保證卸料充分徹底，避免或減少物料浪費。③通過開展員工專項培訓(xùn)、以老帶新培訓(xùn)的方式，增加新員工的操作技能，地提高工作質(zhì)量與效率。④定期組織員工進行經(jīng)驗交流，增加責(zé)任心、提高清潔生產(chǎn)意識。

(5)在控制系統(tǒng)中增加自動計時設(shè)備。生產(chǎn)過程中需要人工進行計時完成生產(chǎn)操作，如攪拌操作的開啟或停止，存在因個體操作差異而造成無法及時關(guān)閉的狀況，進而間接影響單位產(chǎn)品物耗水平。因此，可增加自動計時設(shè)備，并設(shè)置提醒功能，實現(xiàn)自動化管控，進而實現(xiàn)精細(xì)化管理。

(6)增加灌裝設(shè)備。生產(chǎn)過程出料為人工出料方式，存在因個體操作差異而出現(xiàn)產(chǎn)品冒出罐、未倒管操作等情況，進而間接影響單位產(chǎn)品物耗水平。因此，增加灌裝設(shè)備，變?nèi)斯こ隽蠟榘胱詣映隽?，進而實現(xiàn)精細(xì)化管理。

(7)增加現(xiàn)場定期抽查環(huán)節(jié)。整個生產(chǎn)過程存在因搶工時而不按操作規(guī)程操作的情況，使得操作記錄中的時間記錄節(jié)點存在波動，間接影響單位產(chǎn)品物耗水平。因此，可通過增加現(xiàn)場操作的定期抽查環(huán)節(jié)，提升員工責(zé)任心，進而實現(xiàn)精細(xì)化管理。

(8)校準(zhǔn)計量儀表。通過對蒸汽計量儀表、循環(huán)水計量儀表進行校準(zhǔn)，進而保證生產(chǎn)過程控制精確，進而實現(xiàn)精細(xì)化管理。

(9)強化洗釜操作。在完成產(chǎn)品出料后，根據(jù)操作規(guī)程要求會存在洗釜操作環(huán)節(jié)。盡管現(xiàn)場配置了洗釜廢水暫存桶以作為工藝水使用，但實際操作中仍存在洗釜廢水直接排放的情況，進而增加了污水處理系統(tǒng)的處理壓力，而且影響單位產(chǎn)品物耗/能耗水平。因此，可通過強化洗釜操作，減少洗釜廢水產(chǎn)生量。方案實施后，可減少生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量約為80 噸/年，由此可節(jié)約運行成本約為1 596 元/年；可減少水資源消耗量約為80 噸/年，由此減少經(jīng)濟運行成本約為646 元/年；可減少廢水COD產(chǎn)生量約為0.104 噸/年。

5 結(jié)語

通過對清潔生產(chǎn)審核中建立物料平衡過程的實踐，可得到以下主要結(jié)論：清潔生產(chǎn)審核過程中的物料平衡建立需要以正常生產(chǎn)的實際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)日常生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可建立生產(chǎn)過程的物料平衡以及物料平衡基礎(chǔ)上的物質(zhì)流成本構(gòu)成，并在此基礎(chǔ)上通過清潔生產(chǎn)機會排查提出清潔生產(chǎn)方案。文章通過某化工企業(yè)清潔生產(chǎn)審核中的物料平衡建立，表明：該生產(chǎn)過程的目標(biāo)產(chǎn)品收率為99.7%，損失率為0.3%，物料損失主要來源于反應(yīng)釜內(nèi)壁殘留物、抽真空物料損失、計量環(huán)節(jié)的偏差等，并以有形損耗的形式存在而成為成本流失項?；谏a(chǎn)工藝的評估分析和物質(zhì)流成本構(gòu)成分析，降低單位產(chǎn)品的物耗是現(xiàn)階段生產(chǎn)過程中存在的主要問題，據(jù)此可提出清潔生產(chǎn)方案，為持續(xù)改進生產(chǎn)過程奠定基礎(chǔ)。