PTA企业的循环经济评价指标体系研究

【摘 要】 本文通过对pta企业生产工艺流程的物质流特点和物质循环规律的分析研究,提出建立适应PTA企业的循环经济评价指标体系的设想。

【关键词】 PTA; 循环经济; 物质流分析; 评价指标体系

一、引言

随着我国聚酯及涤纶的迅速发展,作为其主要原料的PTA(精对苯二甲酸)的需求量急剧上升,中国成为世界上最大的PTA消费市场,2007年中国PTA产量为550万吨,消费量超过1 000万吨,预计到2010年需求量将达到1 700万吨,中国已经开始建设世界级的大规模PTA生产装置,PTA产能和产量得到大幅度增长。PTA产业的高速发展,为满足我国经济建设,提高人民生活水平作出了突出贡献,但同时也消耗了大量资源,产生了大量污染物。这种高投入、高消耗、高排放、低效率、资源利用效率低下的状况,成为制约我国经济社会发展的突出矛盾。因此,在推进PTA企业可持续发展的进程中,运用科技手段提高资源利用率,把清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续发展融为一体,转变企业增长方式,发展循环成为当务之急。

循环经济的本质,是遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律,重构社会经济系统,使社会生产活动和谐地纳入自然生态的物质循环过程,以达到产品清洁生产、资源循环利用、废物高效回收的目的。然而,如何去描述、解释和评价循环经济发展状态和程度,科学构建企业适用的循环经济评价指标体系,是企业发展循环经济的重要基础工作。循环经济评价指标体系是以循环经济的指导原则为基础,结合所描述对象的特点,能够定量评价所描述对象发展过程的指标集合(冯之俊,2004)。一套设计合理、操作性较强的循环经济评价指标将是企业制定循环经济发展规划和加强管理的依据。因此,循环经济评价指标体系的建立对于发展循环经济具有重要意义。

目前,国际上通常采用物质流分析(MFA)的方法,建立相应的指标体系评价经济活动的效率、资源和对环境的压力等。张楷和周国梅(2005)、刘滨和王苏亮(2005)、黄和平和毕军(2006)等中国学者在基于物质流分析的基础上,对建立循环经济指标体系进行了广泛研究。但是,相关研究主要集中在宏观和中观领域,对于企业层次的循环经济评价指标研究还处于起步阶段。

近年来,随着中国石化聚酯业的迅猛发展,能源消耗加剧,PTA企业生产产生的有机废气、废液和固体废弃物的产生和排放也已经给我国的生态环境及经济发展带来了破坏和损失,但我国至今还未颁布PTA行业的能源消耗标准、清洁生产标准,宏观上也没有比较系统的区域评价循环经济发展水平的统计指标体系,这使得建立PTA企业循环经济评价指标体系缺乏可供借鉴的经验。

针对上述情况,本课题通过对排名位于中国PTA生产企业前十位的厦门翔鹭石化股份有限公司进行实例研究,提出建立PTA企业循环经济评价指标体系的设想。

二、PTA企业的生产工艺流程及物质流分析

在PTA企业的生产过程中,不但物理化学变化很重要,而且各种物质和能量的流动及其相互关系也很重要,没有过量的物质和能量消耗就不会有多余的排放。因此,企业在产品产量和质量一定的条件下,只有尽量少消耗能源和非能源,才能高效和清洁地进行PTA生产。

(一)PTA企业的生产工艺流程

PTA企业生产工艺流程包括氧化工段、纯化精制工段、公用工程工段等几个环节。其主要反应是利用空气中的氧,于触媒②存在的情况下,氧化对二甲苯(Para-Xylene,PX)。而触媒则是包含了钴盐、锰盐、镍、铬和金属溴化物(如溴化钠,溴酸或溴酸与溴化钠的混合物)。该反应发生于187～204℃及11～16.5kg/cm2G③。反应后的产品为混杂着副产物的对苯二甲酸,亦即为一般通称的粗对苯二甲酸(Crude Terehthalic Acid,CTA)。其反应式如下:

粗对苯二甲酸需再经过精制纯化程序,以得到高纯度的纯对苯二甲酸。首先将粗对苯二甲酸以纯水溶解,再于钯触媒的催化下,通入氢气,于85kg/cm2G及285℃。部分副产物源自对二甲苯的不完全氧化,此类副产物的主要成份为4-羟基苯甲醛(4-carboxylbenzaldehyde,4-CBA),含量约为2 000ppm④。在此状态下,使4-羟基苯甲醛(4-CBA)还原成对甲苯甲酸(P-Toluic Acid),其反应式如下:

由于对甲苯甲酸可溶于水中,因此于再结晶、分离和干燥时,可将对甲苯甲酸分离,而得到高纯度的纯对苯二甲酸(PTA)。

随着油价的不断上涨,PTA产品的主要原料对二甲苯(PX)价格急剧上涨,PTA生产成本越来越高,控制PTA生产成本成为PTA制造企业的主要目标。发展循环经济,使得资源利用最大化,控制原辅料消耗,节能降耗,推行清洁生产,最大程度地提高企业的综合竞争力,这是PTA制造企业目前的迫切需要。

(二)PTA生产过程物质流分析

1.从PTA生产工艺看,PTA生产过程存在三种不同的物质流动

(1)物质流,即醋酸、甲醇、对二甲苯、钴盐、锰盐、镍、铬等原辅料的非能源物质的流动;

(2)能量流,从翔鹭石化股份有限公司PTA生产装置能耗表(表1)可以看出,PTA企业主要能源物质的流动是蒸汽、电、水等;

(3)废物流,即CO2、高温N2、含有大量有机酸的废水、废PTA粉等污染物的流动。

PTA企业的生产过程中物质流、能量流、废物流这三种流动贯穿于整个流程,交织在一起,实现PTA企业的循环经济,即要实现物流、能流、废物流的循环。

根据物质守恒定律,PTA企业作为一个经济系统,在一定时期内输入这个系统的物质量等于同时期该系统的存储量与输出该系统的物质量之和。对于这个经济系统来说,企业生产输入物质(生产原料)进入该系统,经过一系列生产过程,一部分成为系统内的存储(产品或循环利用的原辅料),其余部分输出物质(废气、废水、废渣等)到自然环境中去,而整个过程中的输入量恒等于输出量与存储量之和。

通过对PTA企业中物质流动进行定量分析,了解和掌握整个PTA生产过程中物质的流向、流量,并通过对物质流动方向和流量的调控,提高资源的利用效率,达到设定的相关目标,而循环经济也是强调从源头上减少资源消耗,有效利用资源,减少污染物排放。

2.基于对PTA企业物质流分析及物质守恒定律,PTA企业发展循环经济应从以下几个方面进行管理和调控

(1)减少物质投入总量。在PTA生产过程中,物质投入量的多少直接决定资源的开采量和对生态环境的影响程度。因此,循环经济强调要在减少物质总投入的情况下实现企业经济目标。如何在减少物质投入总量的前提下保障PTA企业经济效益,通过技术和管理手段不断提高资源利用率和增加资源循环使用量是两个关键。

(2)提高资源利用效率。资源利用效率反映了物质、产品之间的转化水平,其中生产技术和工艺是提高资源利用效率的核心。通过物质流分析,可以分析和掌握物质投入和产品产出之间的关系,并通过技术、工艺改造和更新,提高物质、产品之间的转化效率,提高资源利用效率,以尽可能少的物质投入达到预期经济目标。

(3)增加物质循环量。通过提高废物流中废水、高温N2、废PTA粉的再利用和再资源化,可以增加物资的循环使用量,延长资源的使用寿命,减少初始资源投入,从而最终减少物质的投入总量。

(4)减少最终废弃物排放量。实质上,在PTA企业经济活动中,通过提高资源利用效率,增加物质循环量,不但可以减少物质投入的总量,同时也可以实现减少最终废弃物排放的目的。因此,在发展循环经济过程中,生产工艺和技术的进步,可以通过提高资源使用效率、增加物质循环和减少物质总投入,达到减少最终废弃物排放量的目的。

以上对PTA企业整个物质循环情况进行的MFA分析,可以为PTA企业建立循环经济指标体系提供理论依据。

三、基于MFA分析建立PTA企业循环经济评价指标体系

(一)指标选取原则

基于物质流分析建立的PTA企业循环经济评价指标体系必须可以反映PTA整个生产流程中资源和物质利用情况,反映企业循环经济的发展水平,紧扣3R原则,科学地将减量化、再利用、资源化从对二甲苯的利用、电耗、物耗到最终废弃物的排放这样一个循环经济的体系用统计指标及统计数据进行客观、科学的描述。与此同时,建立循环经济指标体系,要充分考虑我国统计工作的实际情况,要将国家统计局的数据与部门统计数据密切结合起来,充分利用现有部门数据,尽量减少基层统计部门负担。因此,指标的选取上应遵循以下原则:整体性与层次性(Holism and Hierarchy);科学性与实用性(Scientifics and Practicability);简明性与可操作性(Simplicity and Maneuverability);规范化与可比性(Standardization and Comparability);效率与效益性(Efficiency and Benefit)(杨华峰和张华玲,2005)。

(二)建立循环经济评价指标体系

PTA企业发展循环经济,如何对循环经济的发展程度进行评价是一个重要内容,这就需要建立科学可行的指标体系。物质流分析为我们分析企业经济活动的效率、资源和环境的压力提供了科学的方法。因此,基于物质流分析的循环经济评价指标体系是评价经济活动效率和循环经济发展的重要指标。本指标体系的建立主要是从物质流分析方法出发,考虑企业发展循环经济的关键管理措施,同时兼顾PTA企业未来经济发展等因素。该指标体系见图1。

效率指标和物质循环指标是该指标体系中非常重要的两类指标。效率指标主要反映物质循环中直接物质投入和资源利用两方面的内容;物质循环指标反映出PTA企业生产流程中投入的物质和使用的资源再循环、再利用程度。这几类指标越高说明单位PTA产品产生的增加值越高,资源利用效益水平越高,“三废”处理效果越好,对环境质量影响越小。同时,企业发展循环经济需要技术和资金支撑,因此,发展指标亦是PTA企业循环经济评价综合指标体系的有机组成部分。

四、评价指标的含义和计算方法

(一)效率指标

该指标反映PTA企业生产直接投入的物质消耗和生产过程中资源的利用情况,主要由物质消耗率指标和资源利用率两类指标构成。

1.物质消耗率。PTA企业生产直接投入的物质主要是对二甲苯、催化剂和醋酸,那么,通过单位产品对二甲苯消耗降低率、单位产品催化剂消耗降低率和单位产品醋酸消耗降低率这三个具体指标可以很清楚地反映出企业生产过程中的物质消耗情况,其比率越高,表明生产单位产品所消耗的物质量越少,即达到了减少物质投入总量的目的。计算公式为:

单位产品对二甲苯消耗降低率=(上一年单位产品对二甲苯消耗量-当期单位产品对二甲苯消耗量)/上一年单位产品对二甲苯消耗量×100%

单位产品催化剂消耗降低率=(上一年单位产品催化剂消耗量-当期单位产品催化剂消耗量)/上一年单位产品催化剂消耗量×100%

单位产品醋酸消耗降低率=(上一年单位产品醋酸消耗量-当期单位产品醋酸消耗量)/上一年单位产品醋酸消耗量

×100%

2.资源利用率。主要反映了贯穿于PTA企业整个生产流程的能量流的利用情况,该项指标的比率越高,表明资源利用效率和经济收益越好。主要包括PTA产品单位能耗降低率和PTA产品单位水耗降低率指标。计算公式为:

PTA产品单位能耗降低率=(上一年单位产品综合能耗-当期单位产品综合能耗)/上一年单位产品综合能耗×100%

PTA产品单位水耗降低率=(上一年单位产品水耗-当期单位产品水耗)/上一年单位产品水耗×100%

(二)物质循环指标

该指标反映物质的循环使用量,该项指标的比率越高,表明物质的循环使用量增加,则延长了资源的使用寿命,减少了初始资源投入,从而最终减少物质的投入总量。主要包括醋酸溶剂循环率、工业用水重复利用率和催化剂回用率三个具体指标。计算公式为:

工业用水重复利用率=(工业重复用水量/工业用水总量)

×100%

催化剂回用率=(催化剂回用量/催化剂使用总量)×100%

醋酸溶剂循环率=(醋酸溶剂循环量/醋酸溶剂总量)

×100%

(三)污染指标

该指标反映PTA企业生产所产生的废物流的最终处置情况,主要由以下四组指标构成。

1.万元工业增加值工业废物排放强度,指每万元工业增加值的工业废物(废水、二氧化硫、工业固体废物)排放量。该项指标比率越小,表明经济增长的同时工业废物的产生量越少,工业废物的产生量得到有效控制。计算公式为:

2.万元工业增加值废物排放量=工业各种废物排放量/工业增加值

单位产品二氧化硫排放降低率=(上一年单位产品二氧化硫排放量-当期单位产品二氧化硫排放量)/上一年单位产品二氧化硫排放量×100%

工业废水排放达标率,指工业废水排放达标量占工业废水排放量的比率,工业废水排放达标率越高,表明对废水治理的力度加大,环境污染有所减少。计算公式为:

工业废水排放达标率=(工业废水排放达标量/工业废水排放量)×100%

3.固体废弃物最终处置变动率,指本年固体废物排放量减去上年排放量的差占上年排放量比率。固体废弃物最终处置变动率越低,表明工业废物最终排放量减少和对环境污染程度降低。计算公式为:

固体废弃物最终处置变动率=((本年排放量-上年排放量)/上年排放量)×100%

(四)发展指标

该指标反映企业的科技创新能力,发展循环经济的技术支撑能力。主要包括以下几项具体指标:

1.技术专利、成果数量,指企业每千人拥有的技术专利、成果数量。计算公式为:

技术专利、成果数量=(技术专利、成果总数/企业员工人数)×1 000

2.科技投入占销售收入比例,指企业科学技术投入资金占企业产品销售收入的比例。计算公式为:

科技投入占销售收入比例=(科技投入资金/销售收入)

×100%

3.技术人员占总员工数量比例,指企业内工程技术人员数量占企业总员工人数的比例。计算公式为:

技术人员占总员工数量比例=(技术人员数量/总员工人数)×100%

4.劳动生产率,指单位员工人数的产出率。计算公式为:

劳动生产率=工业生产总值/总员工人数

五、结束语

用MFA方法分析企业资源投入、废弃物产生和废弃物再利用,建立PTA企业循环经济的评价指标体系,便于政府和公众准确了解PTA企业的循环经济发展状况,从而为相关决策部门制定法规、政策提供决策的依据;同时也可为PTA企业衡量自身的循环经济发展水平,制定科学的微观主体发展计划提供参考。但是,该指标体系的有效运用,要建立在相关数据有可靠来源的基础上。如何获得详细可靠的统计数据数据,以及选取何种评价方法来评价PTA企业的循环经济发展状况,有待课题的进一步研究。

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