尿素法ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

朱寶菊，史 翎，江 莉，莊相寧，趙麗娜，王翊民

(1.北京化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100029;2.國(guó)家化工行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心，北京 100723; 3.中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)，北京100723)

清潔生產(chǎn)

尿素法ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

朱寶菊2，史 翎1，江 莉3，莊相寧3，趙麗娜1，王翊民2

(1.北京化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100029;2.國(guó)家化工行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心，北京 100723; 3.中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)，北京100723)

采用層次分析法建立了由總到分的遞階層次結(jié)構(gòu)模型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以ADC發(fā)泡劑(偶氮二甲酰胺)生產(chǎn)先進(jìn)企業(yè)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，確定了各指標(biāo)的基準(zhǔn)值及權(quán)重，建立了ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系，介紹了定量評(píng)價(jià)指標(biāo)和定性評(píng)價(jià)指標(biāo)的考核評(píng)分計(jì)算方法以及企業(yè)清潔生產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算方法。

ADC發(fā)泡劑;偶氮二甲酰胺;清潔生產(chǎn);評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;基準(zhǔn)值;權(quán)重

清潔生產(chǎn)以提高資源和能源利用率、減少污染物產(chǎn)生量為目標(biāo)，從源頭開(kāi)始實(shí)行生產(chǎn)全過(guò)程的污染控制，最大限度地減少生產(chǎn)過(guò)程中污染物的產(chǎn)生，是工業(yè)污染防治的最佳模式［1－2］。偶氮二甲酰胺(俗稱ADC發(fā)泡劑)是最常用的有機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑之一，也是重要的氯氣下游產(chǎn)品。我國(guó)是世界上ADC發(fā)泡劑最大的生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)量占全世界總產(chǎn)量的90%以上［3－4］。目前，我國(guó)ADC發(fā)泡劑主要生產(chǎn)企業(yè)11家，總生產(chǎn)能力達(dá)150 kt/a，其中年生產(chǎn)能力10 kt以上的企業(yè)6家，全部采用尿素法工藝;還有幾家外資或合資企業(yè)采用酮聯(lián)氮法，雖然產(chǎn)污量小，但存在嚴(yán)重的技術(shù)壁壘，所以國(guó)內(nèi)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里還要以尿素法生產(chǎn)工藝為主。尿素法生產(chǎn)ADC發(fā)泡劑產(chǎn)生的廢水量大，廢水中氨氮含量和鹽含量高、污染物種類多，廢水治理已成為該行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。實(shí)施清潔生產(chǎn)是從根本上解決ADC發(fā)泡劑生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的重要手段之一。我國(guó)ADC發(fā)泡劑的清潔生產(chǎn)水平明顯低于其他行業(yè)。而推行清潔生產(chǎn)，首先要明確清潔生產(chǎn)該由哪些指標(biāo)來(lái)表征，以及如何通過(guò)這些指標(biāo)來(lái)評(píng)估目前清潔生產(chǎn)狀況和未來(lái)擬采取的清潔生產(chǎn)方案。

本工作采用層次分析法(AHP)建立了由總到分的遞階層次結(jié)構(gòu)模型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以ADC發(fā)泡劑先進(jìn)企業(yè)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，確定了各指標(biāo)的基準(zhǔn)值及權(quán)重，建立了ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系，為清潔生產(chǎn)審核及環(huán)評(píng)工作提供依據(jù)。

1 ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括兩部分:清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。前者主要是解決清潔生產(chǎn)的表征指標(biāo);后者主要是解決清潔生產(chǎn)的評(píng)價(jià)。

1.1 構(gòu)建ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1.1 ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則

符合清潔生產(chǎn)思路，體現(xiàn)全過(guò)程的污染預(yù)防，不單純考慮污染物的末端處理和處置;評(píng)級(jí)指標(biāo)的基準(zhǔn)值設(shè)定考慮國(guó)內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)水平和管理水平，并有一定的激勵(lì)作用;注重實(shí)用性和可操作性，盡量選擇ADC發(fā)泡劑企業(yè)生產(chǎn)管理部門和環(huán)境管理部門日常采用的指標(biāo)，以易于企業(yè)的理解和掌握［5－7］。

1.1.2 ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定

ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定分為定量評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定和定性評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定，分別見(jiàn)圖1和圖2。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)及ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)的特點(diǎn)，按照AHP的要求，建立由總到分的遞階層次結(jié)構(gòu)模型。該模型分為三層:第一層為總目標(biāo)層，即清潔生產(chǎn)發(fā)展程度;第二層為準(zhǔn)則層，即ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)的主要準(zhǔn)則;第三層為評(píng)價(jià)方案層，即具體描述ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)。

對(duì)于各層指標(biāo)的選擇，主要是以清潔生產(chǎn)的“3R”(reduce，recycle，reuse)原則和生命周期分析原則為指導(dǎo)思想［6］，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品生命周期的全過(guò)程進(jìn)行考察，力爭(zhēng)將每一個(gè)可能產(chǎn)生污染物的環(huán)節(jié)考慮其中。

1.2 ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

指標(biāo)權(quán)重的準(zhǔn)確與否在很大程度上影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。AHP是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Saaty教授于20世紀(jì)70年代提出的一種定量與定性相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法。應(yīng)用AHP計(jì)算指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，實(shí)際上是在建立有序遞階的指標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)指標(biāo)之間的兩兩比較對(duì)系統(tǒng)中各指標(biāo)予以優(yōu)劣評(píng)判，并結(jié)合這種評(píng)判結(jié)果來(lái)綜合計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。對(duì)每一層中各因素的相對(duì)重要性給出判斷，將這些判斷通過(guò)數(shù)值表示并寫(xiě)成判斷矩陣。判斷矩陣表示針對(duì)上一層次某因素，本層次與之有關(guān)因素之間相對(duì)重要性的比較，重要程度用aij表示，即行因素i與列因素j比較得判斷aij，列因素j與行因素i比較得判斷1/aij。引用數(shù)字1～9及其倒數(shù)作為重要性標(biāo)度［8－11］。重要性標(biāo)度的定義與說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 重要性標(biāo)度的定義與說(shuō)明

尿素法ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系采用5個(gè)方面26項(xiàng)指標(biāo)，分為目標(biāo)層(A層)、準(zhǔn)則層(B層)和方案層(C層)，如資源與能源消耗等為目標(biāo)層，新鮮水消耗等為準(zhǔn)則層，最終原材料消耗等為方案層。各層判斷矩陣及計(jì)算出的權(quán)重見(jiàn)表2～表4。

權(quán)重計(jì)算方法:采用幾何平均法(根法)。(1)計(jì)算判斷矩陣各行各元素mi(i=1～n)的乘積; (2)計(jì)算mi的n次方根;(3)對(duì)向量進(jìn)行歸一化處理;(4)該向量即為所求權(quán)重向量。

表2 資源與能源消耗目標(biāo)層判斷矩陣及其權(quán)重

表3 資源與能源消耗準(zhǔn)則層判斷矩陣及其權(quán)重

表4 原料消耗方案層判斷矩陣及其權(quán)重

為了便于計(jì)算，在選取權(quán)重時(shí)將各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重取為表4中權(quán)重的100倍，這樣使得各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重總和為100。其他目標(biāo)層中各項(xiàng)指標(biāo)可以采用類似的方法計(jì)算權(quán)重，再結(jié)合行業(yè)專家討論給出各項(xiàng)權(quán)重。最終方案層26項(xiàng)指標(biāo)的基準(zhǔn)值及權(quán)重見(jiàn)表5。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)基準(zhǔn)值的確定

在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，評(píng)價(jià)指標(biāo)的基準(zhǔn)值是衡量該項(xiàng)指標(biāo)是否符合清潔生產(chǎn)基本要求的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。本工作的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)基準(zhǔn)值選自行業(yè)清潔生產(chǎn)的先進(jìn)水平，即對(duì)于正向指標(biāo)，評(píng)價(jià)基準(zhǔn)值采用ADC發(fā)泡劑企業(yè)能達(dá)到的較大值，對(duì)于逆向指標(biāo)，評(píng)價(jià)基準(zhǔn)值采用 ADC發(fā)泡劑企業(yè)能達(dá)到的較小值。

表5 ADC發(fā)泡劑清潔生產(chǎn)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)的基準(zhǔn)值及權(quán)重

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)的考核評(píng)分計(jì)算方法

1.4.1 定量評(píng)價(jià)指標(biāo)的考核評(píng)分計(jì)算方法

企業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的考核評(píng)分以企業(yè)在考核年度(一般以一個(gè)生產(chǎn)年度為一個(gè)考核周期，并與生產(chǎn)年度同步)內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)際數(shù)值為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，綜合得出該企業(yè)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)的考核總分值。考慮到正向指標(biāo)與逆向指標(biāo)的差別，對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值根據(jù)其類別和不同情況分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

對(duì)正向指標(biāo)，按式(1)計(jì)算。

對(duì)逆向指標(biāo)，按式(2)計(jì)算

式中:Si為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù);Sxi為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)際值;Soi為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)值。本評(píng)價(jià)指標(biāo)的單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)在0～1.0之間。

對(duì)于產(chǎn)品特征指標(biāo)產(chǎn)品分解溫度、產(chǎn)品發(fā)氣量、產(chǎn)品含水量符合基準(zhǔn)值的，Si均取為1.0，否則取為0;對(duì)于pH指標(biāo)，若企業(yè)排放廢水pH為6～9，Si取為1.0，否則取為0。

定量評(píng)價(jià)指標(biāo)的考核總分值(P1)按式(3)計(jì)算

式中:n為參與考核的定量化評(píng)價(jià)的二級(jí)指標(biāo)的項(xiàng)目總數(shù);Ki為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。P1在0～100之間。

1.4.2 定性評(píng)價(jià)指標(biāo)的考核評(píng)分計(jì)算方法

定性評(píng)價(jià)指標(biāo)的考核總分值(P2)按式(4)計(jì)算

式中:Fi為定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中第i項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)的得分值;n'為參與考核的定性評(píng)價(jià)二級(jí)指標(biāo)的項(xiàng)目總數(shù)，n'=9。

1.5 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算

綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(P)是描述和評(píng)價(jià)被考核企業(yè)在考核年度內(nèi)清潔生產(chǎn)總體水平的一項(xiàng)綜合指標(biāo)［6，10］。國(guó)內(nèi)大中型ADC發(fā)泡劑企業(yè)清潔生產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的高低體現(xiàn)了企業(yè)不同的清潔生產(chǎn)水平。P的計(jì)算公式見(jiàn)式(5)。

P在0～100之間。P＜80表明企業(yè)未達(dá)到清潔生產(chǎn)水平;80≤P＜90表明企業(yè)達(dá)到清潔生產(chǎn)的一般水平;P≥90表明企業(yè)達(dá)到清潔生產(chǎn)的先進(jìn)水平。

2 結(jié)語(yǔ)

該評(píng)價(jià)體系簡(jiǎn)明實(shí)用、易操作、可比性強(qiáng)、評(píng)價(jià)結(jié)果真實(shí)可靠，可有效地對(duì)ADC發(fā)泡劑企業(yè)進(jìn)行定量、準(zhǔn)確的清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)高物耗、高能耗、高污染的原因，提出對(duì)策和方案，最大限度地提高資源和能源的利用水平，減少環(huán)境污染。清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)可以幫助ADC發(fā)泡劑企業(yè)有效地找出整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中所存在的環(huán)境問(wèn)題。對(duì)照存在的問(wèn)題ADC發(fā)泡劑企業(yè)可以有針對(duì)性地提出相應(yīng)的清潔生產(chǎn)改進(jìn)技術(shù)和方案，從而走出適合企業(yè)自身的最佳清潔生產(chǎn)發(fā)展之路。

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Assessment Index System for Cleaner Production of ADC Foam ing Agent by Urea Process

Zhu Baoju2，Shi Ling1，Jiang Li3，Zhuang Xiangning3，Zhao Lina1，Wang Yimin2

(1.Institut of Material Science and Engineering，Beijing University of Chem ical Technology，Beijing 100029，China;
2.China Chemical Industry Productivity Center，Beijing 100723，China;
3.China Petroleum and Chemical Industry Association，Beijing 100723，China)

The hierarchical structure model for assessment index system is founded by analytic hierarchy process.Based on the data from the advanced enterprises of azobisformamide(ADC) foaming agent production，the assessment system for cleaner production of ADC foam ing agent is established by determ ining the reference value and weight of each index.The computing methods for exam ining and grading of the quantitative and qualitative assessment indexes and for the comprehensive assessment index of cleaner production in an enterprise are introduced.

ADC foaming agent;azobisformam ide;cleaner production;assessment index system; reference value;weight

X3

A

1006－1878(2011)03－0260－05

2010－10－22;

2011－01－25。

朱寶菊(1980—)，女，吉林省長(zhǎng)春市人，碩士，助理工程師，從事行業(yè)科研管理工作。電話010－84885721，電郵 zhubaoju2009@yahoo.cn。聯(lián)系人:史翎，電話 010－64438296，電郵shiling@mail.buct.edu.cn。

國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2008BAE64B04)。

(編輯 祖國(guó)紅)