2022年高中化學(xué)（大綱版）第三冊(cè) 第五單元硫酸工業(yè) 第二節(jié)關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的討論

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1、2022年高中化學(xué)（大綱版）第三冊(cè) 第五單元 硫酸工業(yè) 第二節(jié)關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的討論 一、xx年我國(guó)硫酸需求預(yù)測(cè) 據(jù)專(zhuān)家估計(jì)，xx年我國(guó)硫酸產(chǎn)品的需求量就達(dá)2776.03萬(wàn)噸。 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，特別是磷肥產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)，硫酸產(chǎn)品的需求量也在不斷地增長(zhǎng)，90年代以前，雖然表觀(guān)消費(fèi)量增長(zhǎng)較快，但進(jìn)口量很小。近年來(lái)我國(guó)硫酸產(chǎn)品的凈進(jìn)口量和表觀(guān)消費(fèi)量逐年增加。 目前我國(guó)硫酸產(chǎn)品消費(fèi)構(gòu)成為：化肥約占72%，化工產(chǎn)品約占10%，輕工產(chǎn)品約占7%，其他約占11%?；适橇蛩嵯M(fèi)的最大用戶(hù)。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，化肥的用量在逐年增長(zhǎng)，特別是高效復(fù)合型化肥將是今后化肥

2、工業(yè)的發(fā)展方向，致使對(duì)硫酸產(chǎn)品需求量的增長(zhǎng)將有較大的促進(jìn)。 硫酸作為一種無(wú)機(jī)強(qiáng)酸產(chǎn)品在我國(guó)發(fā)展很快，1994年我國(guó)硫酸的產(chǎn)量為1530.4萬(wàn)噸，到了1998年我國(guó)硫酸產(chǎn)量已達(dá)1911.4萬(wàn)噸，平均每年增長(zhǎng)95.25萬(wàn)噸，平均年增長(zhǎng)率為5.8%。預(yù)計(jì)xx年我國(guó)硫酸產(chǎn)量可達(dá)2687.5萬(wàn)噸。 近年來(lái)，隨著我國(guó)化肥工業(yè)的飛速發(fā)展，硫酸產(chǎn)品的消費(fèi)量也在不斷遞增，1994年我國(guó)硫酸產(chǎn)品的表觀(guān)消費(fèi)量為1530.5萬(wàn)噸，到了1998年我國(guó)硫酸表觀(guān)消費(fèi)量已達(dá)到了1940.6萬(wàn)噸，平均每年表觀(guān)消費(fèi)量增長(zhǎng)102.5萬(wàn)噸，平均年表觀(guān)消費(fèi)增長(zhǎng)率為6.15%。 因此，按近年我國(guó)硫酸產(chǎn)量和消費(fèi)量的平均增長(zhǎng)率推算，到

3、xx年我國(guó)硫酸產(chǎn)量將滿(mǎn)足不了需求，約有89萬(wàn)噸的缺口。 目前，我國(guó)硫酸工業(yè)與國(guó)外比較，存在的主要問(wèn)題是規(guī)模小、熱利用率不高等。開(kāi)發(fā)大規(guī)模、低能耗的硫酸生產(chǎn)裝置，前景看好。 二、我國(guó)硫酸工業(yè)存在三方面問(wèn)題 國(guó)家化工品質(zhì)量抽查中發(fā)現(xiàn)，我國(guó)硫酸工業(yè)目前主要存在以下三方面問(wèn)題： 一是產(chǎn)品出廠(chǎng)檢驗(yàn)不規(guī)范仍然存在。一些小型企業(yè)產(chǎn)品出廠(chǎng)檢驗(yàn)手段不完善，計(jì)量器具校驗(yàn)不定期，標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定不規(guī)范，有個(gè)別企業(yè)甚至連工業(yè)硫酸(GB534－89)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文本也沒(méi)有。 二是國(guó)內(nèi)工業(yè)硫酸已供大于求，但一些企業(yè)仍盲目上馬。國(guó)內(nèi)的部分企業(yè)缺乏必要的市場(chǎng)預(yù)測(cè)和論證，依舊建設(shè)新的裝置和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。同時(shí)受進(jìn)口化肥、硫酸的

4、沖擊，硫酸需求量減少，導(dǎo)致供大于求的局面更趨嚴(yán)重。 三是企業(yè)競(jìng)相將硫鐵礦制酸改為硫磺制酸。各企業(yè)為了降低成本，紛紛將硫鐵礦制酸改為硫磺制酸，但這勢(shì)必直接影響硫鐵礦制酸工業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)，還使我國(guó)硫磺制酸行業(yè)易受?chē)?guó)際市場(chǎng)的控制。 三、硫酸工業(yè)面臨兩大挑戰(zhàn) 業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，資源利用和技術(shù)改進(jìn)仍是硫酸工業(yè)生存和發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn)。 硫磺資源有限影響硫酸工業(yè)發(fā)展。近年來(lái) ，各企業(yè)為了降低成本，競(jìng)相將硫鐵礦制酸改為硫磺制酸，國(guó)際間硫磺需求量的短缺也促使國(guó)內(nèi)硫磺制酸裝置紛紛上馬。按xx年遠(yuǎn)景規(guī)劃，我國(guó)將在云南和貴州興建兩個(gè)大型磷肥基地，自然增大了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)硫酸的需求量。據(jù)估計(jì)，屆時(shí)我國(guó)對(duì)硫磺的年進(jìn)

5、口將達(dá)4萬(wàn)萬(wàn)噸，我國(guó)也將成為世界最大的硫磺進(jìn)口國(guó)，同時(shí)面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增大。國(guó)內(nèi)大部分硫磺制酸裝置以進(jìn)口硫磺為原料，影響硫磺市場(chǎng)價(jià)格的因素不僅是世界硫磺的供需平衡，還包括國(guó)內(nèi)商家對(duì)硫磺資源的需求，據(jù)估計(jì)，隨我國(guó)硫磺進(jìn)口量的不斷增長(zhǎng)，至2000年底之前，全球硫磺供求關(guān)系將呈現(xiàn)新局面，甚至在年初硫磺價(jià)格就會(huì)開(kāi)始上漲。大量進(jìn)口硫磺制酸勢(shì)必影響硫鐵礦制酸工業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)也使我國(guó)硫磺制酸行業(yè)易受?chē)?guó)際市場(chǎng)的控制。 業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，為防止國(guó)內(nèi)行業(yè)過(guò)分依賴(lài)進(jìn)口資源而再度出現(xiàn)此類(lèi)現(xiàn)象，進(jìn)口硫磺的數(shù)量必須適度控制，力求使世界過(guò)剩量維持足夠水平，防止硫磺價(jià)格的上漲，我國(guó)已嚴(yán)格了硫磺進(jìn)口審批手續(xù)，并要求現(xiàn)有硫鐵礦

6、制酸裝置要審慎，嚴(yán)禁輕易將硫鐵礦制酸改為硫磺制酸，力求每年必須進(jìn)口的硫磺數(shù)量保持較低水平，便于應(yīng)對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的變化。我國(guó)硫鐵礦制酸仍占硫酸產(chǎn)量的大部分，近年貴州省發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量逾百億噸的特大型硫鐵礦，該礦具有礦質(zhì)好、易開(kāi)采、成本低的特點(diǎn)，顯然，這一新礦的發(fā)現(xiàn)與開(kāi)發(fā)，不僅能為西南地區(qū)的硫酸工業(yè)提供大量質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的原料，同時(shí)，隨我國(guó)加工外油能力的增大，石油中可回收大量硫酸，也為我國(guó)硫資源供應(yīng)開(kāi)辟了令人樂(lè)觀(guān)的前景。為使硫酸行業(yè)具備回避進(jìn)口、減少?lài)?guó)際市場(chǎng)沖擊的能力，我國(guó)應(yīng)合理調(diào)整資源利用結(jié)構(gòu)，立足于本國(guó)資源，加速開(kāi)發(fā)現(xiàn)有資源，如貴州新礦，同時(shí)保護(hù)現(xiàn)有礦山的生產(chǎn)能力，使國(guó)內(nèi)在硫資源供應(yīng)上保持足夠的實(shí)力，當(dāng)然，這

7、需要政策的傾斜和各級(jí)主管部門(mén)給予經(jīng)濟(jì)上的扶持，而且，應(yīng)利用有色冶煉工業(yè)迅速發(fā)展的有利形勢(shì)，發(fā)展煙氣制酸技術(shù)，而對(duì)于進(jìn)口原料合理調(diào)節(jié)，價(jià)廉多進(jìn)、價(jià)高少進(jìn)，既可以充分利用，又不能過(guò)分依賴(lài)。 硫酸生產(chǎn)污染嚴(yán)重。相比而言，以硫磺為原料則可使凈化污水中不含砷、氟重金屬等雜質(zhì)，易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但硫鐵礦制酸畢竟是我國(guó)硫酸生產(chǎn)的重頭戲，我國(guó)必須對(duì)硫鐵礦制酸加大科技投入，依托科技創(chuàng)新改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低成本，有效利用我國(guó)資源優(yōu)勢(shì)，盡量減少進(jìn)口，降低對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的依賴(lài)。 硫酸工業(yè)協(xié)會(huì)武希彥理事長(zhǎng)介紹說(shuō)，硫酸工業(yè)加強(qiáng)環(huán)境污染的治理，嚴(yán)格評(píng)價(jià)硫鐵礦制酸工藝，控制污物排放量也是行業(yè)工作重點(diǎn)。硫鐵礦制酸污染嚴(yán)重的原因不僅

8、僅在于工藝，我國(guó)現(xiàn)有的硫酸生產(chǎn)廠(chǎng)家近600個(gè)，多數(shù)規(guī)模小、布點(diǎn)廣泛，不僅不利于管理，還給周?chē)h(huán)境造成極大的危害，部分小硫酸廠(chǎng)廢氣、廢水排放超標(biāo)。據(jù)報(bào)道，國(guó)內(nèi)工業(yè)硫酸已供大于求，但一些企業(yè)對(duì)市場(chǎng)缺乏必要的預(yù)測(cè)和論證，只顧及眼前利益，依舊建設(shè)新裝置和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，同時(shí)受進(jìn)口化肥、硫酸的沖擊，供大于求的局面日趨嚴(yán)重。各自為政、混亂生產(chǎn)致使有些企業(yè)產(chǎn)品出廠(chǎng)檢驗(yàn)手段不規(guī)范。一方面是企業(yè)面臨嚴(yán)峻的治污任務(wù)，一方面是有些企業(yè)盲目上馬，如此惡性循環(huán)的原因就是行業(yè)缺乏有序的宏觀(guān)調(diào)控，大量的資金擱置在生產(chǎn)過(guò)剩產(chǎn)品的工藝上，與其如此，莫不如增加技術(shù)改造的投入，通過(guò)大型化、集約化和科技創(chuàng)新改進(jìn)現(xiàn)有工藝，有效利用資源；

9、消滅污染，加強(qiáng)環(huán)境治理。 四、硫磺制酸應(yīng)在幾方面加大研究和開(kāi)發(fā)力度 專(zhuān)家認(rèn)為，雖然我國(guó)硫磺制酸近幾年得到較大發(fā)展，但與國(guó)外比還有較大差距，為了加快我國(guó)硫磺制酸的發(fā)展，應(yīng)在以下幾方面加大研究和開(kāi)發(fā)力度： 1.裝置大型化。據(jù)資料介紹，硫磺制酸裝置能力在1200 t/d以上時(shí)，國(guó)外硫磺制酸裝置最大規(guī)模已達(dá)3000 t/d，大部分裝置在1000 t/d以上，因此我們應(yīng)著手開(kāi)發(fā)1000 t/d以上的大型硫磺制酸裝置。 2.采用先進(jìn)的技術(shù)工藝。兩轉(zhuǎn)兩吸流程在工藝、設(shè)備上已日趨成熟，新建裝置應(yīng)盡量采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程，同時(shí)應(yīng)選用高活性、低燃點(diǎn)的新型釩催化劑，從而提高轉(zhuǎn)化率，降低能耗和減少二氧化硫排放。

10、 3.綜合利用余熱資源。應(yīng)充分利用硫磺制酸過(guò)程中產(chǎn)生的大量高、中、低溫余熱。高、中溫余熱可用于產(chǎn)生中壓或次高壓蒸氣，低溫余熱可利用HRS裝置回收低壓蒸氣。 4.消化吸收引進(jìn)的國(guó)外先進(jìn)設(shè)備。我國(guó)新建或改建硫酸裝置中從國(guó)外引進(jìn)了許多先進(jìn)裝置，如上海硫酸廠(chǎng)15萬(wàn)噸/年硫磺制酸裝置引進(jìn)了美國(guó)TECHNOTHERM公司制造的火管鍋、日本的硫磺泵和硫磺噴槍等。這些設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，性能好，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家應(yīng)積極消化吸收其制造技術(shù)，提高我國(guó)硫磺制酸裝置總體水平。 5.提高裝置自動(dòng)化水平。硫磺制酸流程簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，工藝穩(wěn)定，容易實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有硫磺制酸裝置與國(guó)際先進(jìn)水平相比有很大差距，在新建或改建硫

11、磺制酸裝置時(shí)，應(yīng)采用微機(jī)集散控制系統(tǒng)，提高裝置的自動(dòng)化水平。 五、研究性課題示例 工業(yè)設(shè)計(jì)：化工廠(chǎng)的選址以及工藝流程的設(shè)計(jì)。 研究建議：諸如硫酸廠(chǎng)、硝酸廠(chǎng)等化工廠(chǎng)的選址直接關(guān)系到人們的生活、工廠(chǎng)的持續(xù)性發(fā)展。選址需選擇在遠(yuǎn)離市民生活區(qū)，需選擇在交通發(fā)達(dá)、水源豐富的地方，需考慮到環(huán)境保護(hù)措施，如尾氣的排放等等因素。 參考答案： 按現(xiàn)代的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，需要建立生態(tài)工業(yè)園區(qū)。所謂生態(tài)工業(yè)園區(qū)，就是依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論和工業(yè)生態(tài)學(xué)原理而設(shè)計(jì)成的一種新型工業(yè)組織形態(tài)，是生態(tài)工業(yè)的聚集場(chǎng)所。生態(tài)工業(yè)園區(qū)遵從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的減量化(Reduce)、再使用(Reuse)、再循環(huán)(Recycle)的3R原則，其目標(biāo)

12、是盡量減少區(qū)域廢物，將園區(qū)內(nèi)一個(gè)工廠(chǎng)或企業(yè)產(chǎn)生的副產(chǎn)品用作另一個(gè)工廠(chǎng)的投入或原材料，通過(guò)廢物交換循環(huán)利用、清潔生產(chǎn)等手段，最終實(shí)現(xiàn)園區(qū)的污染物“零排放”。工業(yè)生態(tài)學(xué)將工業(yè)園區(qū)這樣一個(gè)人工生態(tài)系統(tǒng)設(shè)想為自然生態(tài)系統(tǒng)，也存在著物質(zhì)、能量和信息的流動(dòng)與儲(chǔ)存，并通過(guò)工業(yè)代謝研究，利用生態(tài)系統(tǒng)整體性原理，將各種原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)物乃至所排放的廢物，利用其物理、化學(xué)成分間的相互聯(lián)系、相互作用，互為因果的組成一個(gè)結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)的共生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從環(huán)境保護(hù)角度來(lái)看，生態(tài)工業(yè)園區(qū)才是最具環(huán)保意義和生態(tài)綠色概念的工業(yè)園區(qū)。 生態(tài)工業(yè)園區(qū)與一般的工業(yè)園區(qū)是有本質(zhì)區(qū)別的，其園區(qū)內(nèi)企業(yè)之間的關(guān)系更為復(fù)雜，并且生態(tài)工業(yè)園區(qū)

13、的建立要比一般的工業(yè)園區(qū)困難得多。在生態(tài)工業(yè)園區(qū)中，由于一個(gè)企業(yè)產(chǎn)生的“廢物”或副產(chǎn)品是另一個(gè)企業(yè)的“營(yíng)養(yǎng)物”，園區(qū)內(nèi)彼此靠近的工業(yè)企業(yè)或公司就形成一個(gè)相互依存、類(lèi)似于自然生態(tài)食物鏈過(guò)程的“工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)”。我們通常用“工業(yè)共生”“要素耦合”和“工業(yè)生態(tài)鏈”等概念來(lái)表征這種工業(yè)企業(yè)之間的關(guān)系。 生態(tài)工業(yè)園區(qū)大致可分為3種類(lèi)型，即改造型、全新型和虛擬型。改造型園區(qū)是對(duì)現(xiàn)已存在的工業(yè)企業(yè)通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造，在區(qū)域內(nèi)成員間建立起廢物和能量的交換關(guān)系；全新型園區(qū)是在園區(qū)良好規(guī)劃和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，從無(wú)到有地進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設(shè)，使得企業(yè)間可以進(jìn)行廢物、廢熱等的交換；虛擬型園區(qū)不嚴(yán)格要求其成員在同一地區(qū)，它是利用現(xiàn)

14、代信息技術(shù)，通過(guò)園區(qū)信息系統(tǒng)，首先在計(jì)算機(jī)上建立成員間的物、能交換聯(lián)系，然后再在現(xiàn)實(shí)中加以實(shí)施，這樣園區(qū)內(nèi)企業(yè)可以和園區(qū)外企業(yè)發(fā)生聯(lián)系。虛擬型園區(qū)可以省去一般建園所需的昂貴的購(gòu)地費(fèi)用，避免建立復(fù)雜的園區(qū)系統(tǒng)和進(jìn)行艱難的工廠(chǎng)遷址工作，具有很大的靈活性，其缺點(diǎn)是可能要承擔(dān)較昂貴的運(yùn)輸費(fèi)用。 比如，浙江省衢州沈家工業(yè)園區(qū)位于錢(qián)塘江上游，緊臨無(wú)機(jī)化工原料基地和氟化工基地，易獲得充足的化工原料，具備發(fā)展精細(xì)化工的有利條件。該園區(qū)現(xiàn)已有幾十家化工企業(yè)入駐發(fā)展，并已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展支柱，但由于化工企業(yè)易造成環(huán)境污染，使得園區(qū)保持水體清潔的任務(wù)十分艱巨。該園區(qū)在建設(shè)規(guī)劃過(guò)程中，著重從以下幾個(gè)方面入手： ①

15、產(chǎn)品規(guī)劃和物質(zhì)集成：通過(guò)對(duì)園區(qū)的產(chǎn)品和企業(yè)現(xiàn)狀的充分分析，綜合考慮集聚性、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)性、技術(shù)可行性等因素，辨析出適合沈家園區(qū)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品集合；在以上工作的基礎(chǔ)上，提出了物質(zhì)替代和源頭削減、廢物的利用和交換、廢物再循環(huán)3個(gè)不同層次上的物質(zhì)集成方案；最后對(duì)園區(qū)企業(yè)區(qū)劃進(jìn)行了探討。 ②廢水集成：在對(duì)園區(qū)企業(yè)用水、排水整體情況進(jìn)行科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)間及園區(qū)整體3個(gè)不同的空間范圍內(nèi)擬采用的技術(shù)性對(duì)策，以有效改善園區(qū)的廢水系統(tǒng)和園區(qū)整體水環(huán)境；提出了包括加強(qiáng)對(duì)企業(yè)的用水、排污、治污信息進(jìn)行采集和加工，合理的水資源收費(fèi)和廢水處理設(shè)施使用收費(fèi)等在內(nèi)的一系列管理方案，對(duì)企業(yè)的用水、排

16、水行為進(jìn)行調(diào)節(jié)。 ③信息系統(tǒng)建設(shè)：該系統(tǒng)包括入園企業(yè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)和生態(tài)工業(yè)園區(qū)管理信息系統(tǒng)。前者能夠科學(xué)評(píng)價(jià)企業(yè)發(fā)展前景、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益以及入園后對(duì)園區(qū)貢獻(xiàn)等多方面因素，為園區(qū)的招商管理和決策提供依據(jù)；后者將推動(dòng)園區(qū)的高效管理，并為企業(yè)和園區(qū)的互動(dòng)提供重要途徑。 *研究性課題推薦 課題一 社會(huì)調(diào)查：酸雨對(duì)我國(guó)名勝古跡的影響。 研究建議：可選擇一些旅游景點(diǎn)，如敦煌莫高窟、張家界、九寨溝等名勝，走訪(fǎng)當(dāng)?shù)乩先?，查閱?dāng)?shù)氐牡胤街?，看我?guó)近年來(lái)隨著工業(yè)的發(fā)展，酸雨程度的強(qiáng)弱以及采取的措施。 課題二 調(diào)查受大氣污染嚴(yán)重的地區(qū)和大氣污染影響較小的地區(qū)，居民醫(yī)療費(fèi)用在總支出中所占的比例，哪些疾病所占的費(fèi)用比例最大？與當(dāng)?shù)啬男┕S(chǎng)的廢氣排放有關(guān)？