上海交通大学：《绿色工程概论 Green Engineering》课程教学资源（PPT课件讲稿）绿色过程（工业生产原理）Green Process（Industrial Process Principle）

上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 绿色过程（工业过程原理） Tndustrial Process Prineiple 靳强副教授 环境科学与工程学院 Email:taoqjin@yahoo.com

1896 1920 1987 2006 绿色过程（工业过程原理） Green Process (Industrial Process Principle) 靳强 副教授 环境科学与工程学院 Email: taoqjin@yahoo.com

绿色工程教学内容 污染的来源及 化学物质对生态环境 生命周 生态工业 方案设计、 排放量的估算 和人类健康影响评估 期评价 系统分析 评估和选择 绿色化学 绿色单元操作 绿色过程 生态工业 微观 宏观 将环境问题融合到传统的工程学科 在其涉及的每个环节均定量考虑环境问题

绿色工程教学内容 微 观 宏 观 绿色化学 绿色单元操作 绿色过程 生态工业 l 将环境问题融合到传统的工程学科 l 在其涉及的每个环节均定量考虑环境问题 污染的来源及 排放量的估算 化学物质对生态环境 和人类健康影响评估 生命周 期评价 方案设计、 评估和选择 生态工业 系统分析

废物处理的不同层次 1.源头减少 2.过程内循环 提高原材料和其他资源的利用效率 绿色工程→ √保护能源和资源 3.现场内循环 减少末端治理和废物处置的负担 4.现场外循环 5.废物处理 末端治理 6.安全弃置 7.直接排放到环境 √选择和改进工艺 制定污染防治的法律、规章和奖惩办法

废物处理的不同层次 1. 源头减少 2. 过程内循环 3. 现场内循环 4. 现场外循环 5. 废物处理 6. 安全弃置 7. 直接排放到环境 末端治理 ü 选择和改进工艺 ü 制定污染防治的法律、规章和奖惩办法 绿色工程 ü提高原材料和其他资源的利用效率 ü保护能源和资源 ü减少末端治理和废物处置的负担

源头减少 例1聚氯乙烯(PVC)生产过程 氯化：C2H4+C2→C2HC2 裂解：C2HC2→C2H3CI+HCI 氧氯化：C2H4+2HC1+0.502→C2H4C2+H20 聚合：n C2H;CI→PVC 氯化 产品(C2H4C2) C2H4+Cl2 反应器 废物（副产物+未反应的C,H和C2) (1)源头减少 C2H+Cl2 氯化 产品（C2HC2) 反应器 少量副产物 “源头减少”是指在循环、处理和处置之前，减少排放，降低危害性。 ●在技术上，改进设备、工艺和操作，产品革新和重新设计，采用替代材料； ·在管理方面，可对保管、维护、培训和库存控制等方面进行改进

源头减少 例1 聚氯乙烯（PVC）生产过程 氯 化：C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2 裂 解：C2H4Cl2 → C2H3Cl + HCl 氧氯化：C2H4 + 2HCl + 0.5O2 → C2H4Cl2 + H2O 聚 合：n C2H3Cl → PVC 氯 化 反应器 C2H4 + Cl2 产品（C2H4Cl2） 废物（副产物 ＋ 未反应的C2H4和Cl2） （1） 源头减少 氯 化 反应器 C2H4 + Cl2 产品（C2H4Cl2） 少量副产物 “源头减少”是指在循环、处理和处置之前，减少排放，降低危害性。 l 在技术上，改进设备、工艺和操作，产品革新和重新设计，采用替代材料； l 在管理方面，可对保管、维护、培训和库存控制等方面进行改进

过程、现场内循环 (2)过程内循环 氯化 分离 C2H+Cl C2HCI 反应器 装置 废物（副产物） C2H+CL (3)现场内循环 HCI C2H4+02 氧氯化 分离 反应器 装置 C2H3CI C2H+C2 氯化 分离 C2HCl 裂，解 反应器 装置 反应器 C2H+Cl

过程、现场内循环 （2）过程内循环 氯 化 反应器 分离 装置 C2H4Cl2 废物（副产物） C2H4+ Cl2 C2H4+ Cl2 （3）现场内循环 氯 化 反应器 分 离 装 置 C2H3Cl C2H4+ Cl2 C2H4+ Cl2 氧氯化 反应器 裂 解 反应器 分 离 装 置 C2H4+ O2 HCl C2H4Cl C 2 H 2 C 4 l2

利用、处理、弃置 (5)废物处理 HCI 碱中和 袋 置 C2H3 CI C2H+Cl 氯化 分离 反应器 装 餐 C2H+CI (6)安全弃置 氧氯化 HCI 分离 C2HCI 聚合 C2H+O2 反应器 装置 反应器 氯化 分离 裂，解 C2H4+CL 反应器 装置 反应器 不合格产品 PVC C2H+Cl2 填埋

利用、处理、弃置 氯 化 反应器 分离 装置 C2H3Cl C2H4+ Cl2 C2H4+ Cl2 裂 解 反应器 分 离 装 置 （45）现废场物外处循理环 碱商中品和HCl HCl （6）安全弃置 氯 化 反应器 分 离 装 置 C2H3Cl C2H4+ Cl2 C2H4+ Cl2 氧氯化 反应器 裂 解 反应器 分 离 C2H4+ O2 装 置 HCl 聚 合 反应器 填 埋 不 合 格 产 品 PVC

③ 直接排放 (7)直接排放到环境 废气 C2H+Cl 氯化 分离 反应器 装置 C2HCI C2H+CL 废液

直接排放 （7）直接排放到环境 氯 化 反应器 分 离 装 置 C2H4Cl2 C2H4+ Cl2 C2H4+ Cl2 废 气 废 液

国 能量（热量)综合利用 170kJ/s 热物料 热物料 200℃，1kg/s 30℃，1kgs 冷物料 冷物料 200℃，2kgs 50℃，2kgs 300kJ/s 图9.6需要加热和冷却的二股物料

能量（热量）综合利用

能量（热量）综合利用 △H= N MCpdT M Cp(To-Ti) 国 dT 1 1 450 400 (200.400) dH MCp CP 三 350 冷物流 Q A 300 (120,240) U△T 250 (200.240) 200 N 150 (50.100) 热物流 增大温差，传热面积A 100 50 (30,70)1160,100) 减少，投资减少；但是 0 公用工程费用增加。 50 100 150 200 250 温度℃ 图9.7用于构建热交换网络的冷、热物料

能量（热量）综合利用 增大温差，传热面积A 减少，投资减少；但是 公用工程费用增加

③ 能量（热量）综合利用 如果两股物料的最佳温度差为10℃，则热交换量就为： 240kJ-100kJ=140kJ 30kJ/s 热物料 热物料 200℃，1kgs 30℃，1kgs 60℃ 冷物料 冷物料 200C.2kg/s 120℃ 50℃，2kgs 160kJ/s 图9.8冷、热两股物料的热交换综合利用网络

能量（热量）综合利用 如果两股物料的最佳温度差为10℃，则热交换量就为： 240kJ-100kJ=140kJ