Tài liệu ĐỀ TÀI " Bảo vệ môi trường tổng thể và quản lý chất thải trong công nghiệp hóa chất " potx

Trong quản lý công nghiệp người ta thực hiện những biện pháp sau: 1/ Không dùng biện pháp xử lí cuối quá trình end of pipe ở những nơi có thể thiết kế quá trình sản xuất kết hợp với BVM

ĐỀ TÀI

Bảo vệ môi trường tổng thể

và quản lý chất thải trong

công nghiệp hóa chất

Phần I BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TỔNG THỂ TRONG 4

I MỞ ĐẦU 4

II PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG CNHC 6

III SỰ TẠO THÀNH CÁC CHẤT CẶN BÃ TRONG CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC 7

IV MÔI TRƯỜNG TRONG CNHC ĐƯỢC QUAN NIỆM NHƯ THẾ NÀO? 11

V.NHỮNG HẠN CHẾ CỦA BIỆN PHÁP BVMT SẢN XUẤT TỔNG THỂ 25

VI HIỆU QUẢ CỦA BIỆN PHÁP BVMT SẢN XUẤT TỔNG THỂ 28 VII HIỆN TRẠNG ĐẦU TƯ CHO BIỆN PHÁP BVMT SẢN XUẤT TỔNG THỂ TRÊN THẾ GIỚI 30

VIII THỰC TẾ VỀ BVMT SẢN XUẤT TỔNG THỂ TRONG CNHC 31

Phần II QUẢN LÝ CHẤT THẢI TRONG CNHC 87

I MỞ ĐẦU 87

II QUẢN LÝ CHẤT THẢI LÀ GÌ 88

III CÁC BIỆN PHÁP TIÊU HUỶ CHẤT THẢI 93

IV TẬN DỤNG CÁC CHẤT THẢI TỪ SẢN PHẨM 97

V NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA VIỆC QUẢN LÝ CHẤT THẢI 101

Phần I BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TỔNG THỂ TRONG

CÔNG NGHIỆP HOÁ CHẤT

I MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh của một nước đang phát triển, sự phát triển của ngành công nghiệp hoá chất (CNHC) cũng không tách rời các tiêu chí về môi trường Nhưng trong từng thời kỳ, dưới ảnh hưởng của trình độ phát triển khoa học kỹ thuật và công nghệ mà hiệu quả kinh tế trong sản xuất, vấn đề bảo vệ môi trrường(BVMT) và sinh thái cũng có những thay đổi nhất định

Từ trước đến nay ngành CNHC nước ta đã và đang sử dụng các công nghệ sản xuất kinh điển Nhiều công nghệ sản xuất được dùng từ các thế

kỷ trước nhưng cho đến nay vẫn còn phát huy tác dụng và vẫn mang hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên, cũng phải thấy rằng rất nhiều công nghệ sản xuất cũ cho đến nay không còn phù hợp nữa Nguyên nhân của vấn

đề này nằm ở chỗ, trước đây khi nghiên cứu triển khai các công nghệ, các nhà nghiên cứu đã dựa trên một mặt bằng về nguyên liệu (giá cả và khả năng cung cấp) và các tiêu chuẩn môi trường rất khác so với hiện tại Nếu như trước đây nhiều loại nguyên liệu sản xuất của CNHC (ví dụ nhiều loại nguyên liệu khoáng) rất dễ kiếm và giá rẻ, đồng thời các yêu cầu về môi trường chưa nghiêm ngặt, thậm chí còn chưa được đặt ra, thì hiện nay tình hình đã hoàn toàn thay đổi Điều này đặt trước các nhà sản

xuất khả năng phải cải tiến các công nghệ sản xuất đã có, hoặc thậm chí phải thay thế các công nghệ này bằng một công nghệ khác phù hợp hơn

và hoàn thiện hơn Đây cũng chính lầ vấn đề mang tính chiến lược để tồn tại và phát triển của CNHC

Việt Nam hiện tại đang là một nước nằm trong khu vực đang phát triển của thế giới Nền công nghiệp của Việt nam, trong đó có CNHC đang chuyển từ giai đoạn khá lạc hậu sang giai đoạn hiện đại hoá vì vậy ở rất nhiều ngành công nghiệp trong nhiều cơ sở sản xuất vẫn có sự đan xen giữa công nghệ và thiết bị cũ, lạc hậu với các công nghệ và thiết bị mới, hiện đại; đồng thời ý thức về bảo vệ môi trường của chúng ta cũng còn nhiều điều bất cập

Trong thời kì đổi mới hiện nay, chúng ta đang từng bước cơ cấu lại các

cơ sở sản xuất công nghiệp theo định hướng công nghiệp hoá và hiện đại hoá như Nghị quyết IX của Đảng Cộng sản Việt Nam đã khẳng định, việc tìm cách thức để triển khai, áp dụng các công nghệ mới và đầu tư các dây chuyền thiết bị thích hợp theo hướng sản xuất bền vững có thể

là một trong những cách tiệm cận hợp lý Mục tiêu quan trọng nhất của việc áp dụng các công nghệ sản xuất và BVMT tổng thể chính là đưa vấn đề môi trường vào ngay từ đầu của quá trình sản xuất, tức là ngay từ khi thiết kế quá trình sản xuất, đồng thời phải đưa nhiệm vụ quản lý chất thải trở thành nhiệm vụ quan trọng thứ hai của ngành sản xuất công nghiệp Để làm được nhiệm vụ này CNHC cần có định hướng, chiến lược phát triển đúng đắn, phù hợp với điều kiện Việt Nam và các thông

lệ quốc tế và phải đưa các vấn đề trên thành một phần quan trọng trong hoạt động của mình Trên cơ sở đó, gánh nặng về nạn ô nhiễm và xử lý ô nhiễm môi trường sẽ được triệt thoái tận gốc Việc áp dụng các công nghệ sản xuất và bảo vệ môi trường tổng thể và quả lý chất thải còmn có thể giúp cho các cơ sở sản xuất tăng cường tái chế và quay vòng các chất thải, giảm chất thải bỏ, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, tăng khả năng cạnh tranh

II PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG CNHC

Hoạt động kinh doanh trong CNHC tương tự như các hoạt động kinh doanh khác luôn lấy lợi nhuận là mục tiêu cơ bản và đương nhiên Tuy nhiên thực tế trong nhiều ngành sản xuất thuộc CNHC, các quá trình sản xuất không chỉ hoàn toàn tạo ra các sản phẩm mong muốn mà còn tạo ra những sản phẩm không mong muốn Đó là những chất thải Điều này cũng giống như hai mặt đương nhiên của một tấm huy chương Mục tiêu không kém phần quan trọng là làm giảm bớt ảnh hưởng tới môi trường của những chất thải ở mức độ có thể chấp nhận được Trách nhiệm xã hội của nhà sản xuất là phải BVMT Điều này liên quan tới các chính sách quản lý CNHC của bất kì quốc gia nào Các nước châu Âu, đặc biệt

là Đức có những chiến lược BVMT và có các chương trình, dự án môi trường cụ thể đối với ngành CNHC

Hiện nay ngành CNHC ở những nước này đang nỗ lực vận hành các quy trình sản xuất với mục tiêu giảm đến mức tối đa sự có mặt của các chất tồn dư và giảm phát thải vào trong môi trường các loại hoá chất, cả về số

lượng lẫn tính nguy hiểm của chúng, đồng thời tìm cách sử dụng vật liệu

và năng lượng một cách hiệu quả nhất

Về các vấn đề liên quan đến BVMT, ở nhiều nước hiện nay đang tồn tại các vấn đề sau:

1 Cần quy định thế nào cho đúng và đủ những chi phí cần thiết cho nhu cầu xử lý môi trường (chẳng hạn làm sạch nước thải và khí thải, xử

lý huỷ bỏ các vật liệu thải, v.v ) đối với một cơ sở sản xuất

2 Công nghệ và thiết bị giải quyết trọn vẹn các vấn đề bã thải

3 Xem xét vấn đề về nguyên liệu và năng lượng

4 Tăng cường nhận thức xã hội về BVMT

5 áp dụng các tiêu chuẩn cần thiết về môi trường

6 Ra các quy định như thế nào cho phù hợp về các vấn đề BVMT trong nước và quốc tế

III SỰ TẠO THÀNH CÁC CHẤT CẶN BÃ TRONG CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC

Các phản ứng hoá học không chỉ tạo sản phẩm mong muốn mà còn sinh ra các chất thải có thể làm ô nhiễm môi trường Để hiểu rõ, có thể xem xét một các khái quát một phản ứng hoá học

Giả sử trong quá trình có chất A tương tác với một chất B để cho sản phẩm P:

A + B + N

M, C, H, E P+ P’+P’’+N’Trong đó:

Trong các phản ứng cân bằng, các thành phần A (và B) không bao giờ phản ứng hoàn toàn với chất còn lại Vì thế trong thực tế một trong hai chất A (và B) thường được sử dụng với lượng dư để tăng mức chuyển hoá tại điểm cân bằng Lượng dư của A (hoặc B) còn lại tại thời điểm kết thúc phản ứng có thể trở thành tạp chất và cần được huỷ bỏ sao cho

có lợi nhất cho môi trường, nếu như không thể được tái chế trực tiếp bằng các phương pháp vật lí hoặc hoá học khi xử lý sản phẩm tương ứng

Nguyên liệu có chứa các tạp chất:

Trong phản ứng hoá học sự xuất hiện của các sản phẩm phụ hoặc các loại chất tồn dư cũng có thể do có mặt các tạp chất trong nguyên liệu, ví dụ:

1/ Hyđrosunfua (H2S) trong quá trình sản xuất khí thiên nhiên và dầu khoáng

2/ Sunfua dioxit (SO2) và bụi thải trong quá trình sản xuất axetylen và khí tổng hợp trên cơ sở than đá

3/ Các chất gây ô nhiễm nước thải từ các sản phẩm phân huỷ (các axit ligno sunfonic, v.v ) trong sản xuất bột giấy từ nguyên liệu thực vật

Có mặt các sản phẩm kết hợp:

Một đặc điểm khác của nhiều phương pháp tổng hợp là trong quá trình phản ứng có tạo thành các sản phẩm kết hợp P’, những lượng này thường

đi kèm với lượng những sản phẩm chính P

Ví dụ khi xử lý quặng kim loại màu theo quy trình nhiệt luyện, SO2 được hình thành như một sản phẩm kết hợp, hoặc sản phẩm kết hợp FeSO4được hình thành khi phân huỷ ilmenit (FeTiO3) để sản xuất bột màu TiO2 theo quy trình sunfat Trong sản xuất axit photphoric trích ly theo quy trình dùng axit sunfuric, hàm lượng canxi và flo trong apatit dẫn tới việc hình thành 2 sản phẩm kết hợp là thạch cao (CaSO4) và hydro florua (HF)

Nói chung chúng ta vẫn hay coi các sản phẩm đi kèm này là sản phẩm phụ

Các sản phẩm của các phản ứng thứ cấp:

Các sản phẩm phụ P’’ cũng làm giảm bớt sản lượng của sản phẩm chính

và cần được lấy đi trong suốt quá trình phản ứng hoá học Chúng có thể được hình thành bởi những chuỗi phản ứng, chẳng hạn quy trình clo hoá

để sản xuất các hợp chất monoclo thì các sản phẩm phụ dạng polyclo cũng được tạo thành Polyclo không phải là sản phẩm phụ của phản ứng chính mà là sản phẩm của một số phản ứng phụ

Sự có mặt đương nhiên của môi trường phản ứng:

Trong các phản ứng hoá học và những quy trình tách chiết pha lỏng thường dùng nước, các dung môi hữu cơ hoặc các dung dịch, hoặc axit

khoáng đặc (chẳng hạn axit sunfuric hoặc oleum) cũng thường được dùng dư để hoà tan các nguyên liệu… Môi trường phản ứng hoặc môi trường xử lý (được ký hiệu là M) trong các quy trình này là các dung môi không tham gia phản ứng hoặc chỉ có tác dụng như một chất tạo môi trường đơn thuần

Phần dư dung môi hoặc chất tạo môi trường đó chính là nguồn gốc của các “ chất tồn dư” của CNHC và chúng cần phải được tái sinh hoặc huỷ

bỏ theo cách có lợi cho môi trường Cả hai cách đều hao tốn tiền của Quy trình tái chế cũng thường gặp khó khăn Nếu là axit thì cần pha loãng hoặc trung hoà từng phần, hoặc nếu là các muối thì cần tiến hành

xử lý theo trình tự để thu hồi sản phẩm

Khi nước được sử dụng như môi trường phản ứng thì nước thải được sinh ra thường chứa các chất gây ô nhiễm

Có mặt các chất xúc tác và xúc tiến:

Đây cũng là nguồn góp phần tạo thành các chất bã thải Các chất xúc tác (hoặc xúc tiến) dị thể được thay thế khi chúng hết hiệu lực hoạt động Trong trường hợp các chất xúc tác (hoặc xúc tiến) đồng thể hoặc các chất xúc tác (hoặc xúc tiến) được trộn lẫn và dịch chuyển đồng thời với môi trường phản ứng, đòi hỏi phải tách các chất này khỏi sản phẩm trước khi thải

IV MÔI TRƯỜNG TRONG CNHC ĐƯỢC QUAN NIỆM NHƯ THẾ NÀO?

IV.1 Những khái niệm về môi trường

Trong CNHC việc BVMT được phân ra làm hai phạm vi có quan hệ với sản phẩm và sản xuất

BVMT liên quan với sản phẩm gồm các quá trình phát triển và sản xuất

các sản phẩm thân thiện môi trường (chẳng hạn, sản xuất các loại sơn, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt côn trùng, bột giặt,v.v… không hoặc ít gây hại tới môi trường) và các quá trình xử lý những chất thải của các dây chuyền sản xuất và chất thải trong tiêu dùng

BVMT liên quan với sản xuất bao gồm việc BVMT sản xuất tổng thể và

BVMT hỗ trợ BVMT hỗ trợ là cách nói của người Đức dành cho công

nghệ xử lí cuối quá trình (end-of-pipe), vấn đề này còn có liên quan đến

thiết bị nhà xưởng sản xuất Đó là những yếu tố rất cần thiết để sự thất thoát nguyên liệu không gây hại tới môi trường Ngoài ra, khái niệm này cũng còn bao gồm nhiều hệ thống phụ trợ khác như xử lí chất thải, huỷ

bỏ chất thải, v.v

IV.2 BVMT tổng thể là gì?

Ý tưởng về sản xuất - BVMT tổng thể đã được A.W von Hofman- người sáng lập ra Hội Hoá học Hoàng gia London - miêu tả một cách rất chính xác vào năm 1848: “Một một nhà máy hoá chất lý tưởng phải không có chất thải mà chỉ có các sản phẩm (sản phẩm chính và các sản phẩm phụ) Thật là tốt nếu có một nhà máy thật sự chỉ sản xuất ra sản phẩm và sử dụng chất thải của chính nó, ý tưởng đặt ra là nhà máy phải

khép kín trong hoạt động sản xuất và chính đIều này sẽ thu được cái lớn hơn là lợi nhuận”

Khái niệm về BVMT tổng thể ở Đức đã được giới thiệu trong cuộc thảo luận chính sách môi trường vào cuối những năm 1970

Theo Bộ Khoa học Công nghệ Môi trường Đức, việc BVMT cần phải được tiến hành trong tất cả các giai đoạn của chu kỳ sản xuất, bao gồm các quá trình và các vấn đề sau:

1/ Giảm bớt hoặc ngăn chặn các vật liệu độc hại trong quá trình sản xuất 2/ Sử dụng các quá trình quay vòng vật liệu nội tại và tăng hiệu suất sử dụng năng lượng trong quá trình sản xuất

3/ Phát triển các vật liệu đa dạng

4/ Đưa vấn đề huỷ bỏ chất thải vào trong phương án sản xuất

5/ Tái chế các chất thải ngoài công đoạn sản xuất

Trong quản lý công nghiệp người ta thực hiện những biện pháp sau:

1/ Không dùng biện pháp xử lí cuối quá trình (end of pipe) ở những nơi

có thể thiết kế quá trình sản xuất kết hợp với BVMT tổng thể hoặc có thể giảm các chất thải

2/ Kiểm soát toàn bộ các hiệu ứng môi trường ở các giai đoạn trước và sau của quá trình sản xuất

3/ Hợp tác chặt chẽ với người cung cấp nguyên liệu, người tiêu thụ sản phẩm và các cá nhân, đơn vị (gọi chung là pháp nhân) chịu trách nhiệm huỷ bỏ chất thải

4/Xem xét kỹ những cân bằng vật liệu và năng lượng của quá trình và từng giai đoạn của quá trình để thiết lập các biện pháp xử lí phù hợp

Theo viện nghiên cứu kinh tế sinh thái (Đức), thì các kỹ thuật BVMT

tổng thể hoặc sẽ không gây ra ô nhiễm môi trường hơn so với các kỹ thuật truyền thống hoặc ít nhất cũng có tác dụng tương tự nhưng không phải mở rộng quy mô của hệ thống sản xuất

Việc tái chế được xem như phương pháp BVMT tổng thể chỉ khi đây là một phần của quá trình sản xuất, chẳng hạn một quá trình hoạt động trong chu trình sản xuất khép kín được sử dụng để giảm phát thải Nếu quá trình tái sinh cách ly khỏi quá trình sản xuất chung thì nó chỉ được xem như một biện pháp BVMT hỗ trợ, tức là biện pháp xử lí cuối quá trình (end of pipe)

Theo cộng đồng Châu Âu, cụm từ “ Các kỹ thuật BVMT tổng thể” phải

Các thuật ngữ “quá trình sản xuất sạch”, “sản xuất sạch” và “công nghệ sạch” đang được ưu tiên sử dụng ở nhiều nước Sản xuất sạch chính là bước đi tới cội nguồn của các vấn đề về môi trường và chính đây là cơ sở để giảm thiểu sự phát thải và giảm chi phí sản xuất Công nghệ sạch hay “kỹ thuật sản xuất sạch” là một phương pháp tiếp cận để cung cấp cho người dùng các dịch vụ và lợi ích trong khi làm cho môi trường ít bị ô nhiễm hơn

Hiệp hội công nghiệp hoá chất Đức (VCI) cho rằng trong BVMT tổng thể, mục tiêu là có được một quy trình sản xuất gây ô nhiễm không khí, nước và đất càng ít càng tốt, đồng thời theo đó cho phép sử dụng triệt để nhất Dù sao cũng cần phải thoả mãn cả các mục tiêu kỹ thuật và kinh tế

IV.3 BVMT trong nghiên cứu và triển khai

Trong CNHC, nghiên cứu hoá học là tiền thân của sản xuất Mục tiêu của nghiên cứu là đưa ra các giải pháp cho những vấn đề dài hạn Tổng thời gian để nghiên cứu, triển khai quy trình, lập kế hoạch và thiết kế thiết bị đến khi bắt đầu sản xuất thường phải kéo dài nhiều năm Về mặt định hướng cũng cần đưa vào tính toán các yêu cầu về BVMT, từ đó sự đổi mới các phương pháp sản xuất là điều kiện tiên quyết cho BVMT tổng thể trong sản xuất

Thường thường các cải tiến trong việc BVMT đều đòi hỏi phải đầu tư cơ bản Việc đưa ra các quy trình mới và những thiết bị sản xuất mới sẽ tạo

ra các cơ hội để cải tiến hơn nữa về các thông số môi trường Từ đó đầu

tư cơ bản cần phải được lên kế hoạch một cách cẩn thận từ quan điểm môi trường Điều này phải được đảm bảo bởi một hệ thống kiểm tra các hạng mục đi kèm với quy trình mới từ giai đoạn nghiên cứu đến giai đoạn cấp giấy chứng nhận của cơ quan có thẩm quyền Quy trình cần phải hoàn thiện và đạt tối ưu về lượng bã thải sao cho càng thấp thì càng tốt Các phương pháp sản xuất đang sử dụng có lượng chất thải thấp hoặc ít làm sự ô nhiễm môi trường cần được nghiên cứu kĩ lưỡng hơn Như vậy các biện pháp về môi trường sản xuất phải là một phần trong tổng thể nghiên cứu triển khai và lập kế hoạch sản xuất

IV.4 Những biện pháp BVMT tổng thể và biện pháp BVMT hỗ trợ

Các yêu cầu về môi trường sẽ buộc các quá trình sản xuất phải thực hiện một trong hai yêu cầu: tiến hành các biện pháp BVMT tổng thể và/hoặc các biện pháp xử lí hỗ trợ (end of pipe) Mô hình phát triển cần định hướng những chính sách môi trường mới và chính những chính sách này

sẽ đưa đến những cải cách về vấn đề sản xuất và môi trường

Về chi tiết để thực hiện những cải cách về môi trường các nhà sản xuất phải chú ý đến 2 hướng sau:

- Đổi mới quá trình sản xuất để sao cho vẫn sản xuất ra những sản phẩm như cũ nhưng dùng ít nguyên liệu, năng lượng hơn đồng thời phát thải ô nhiễm (nước thải, khí thải, cất thải rắn…) cũng ít hơn, tức là quá trình mới phải thân thiện với môi trường hơn

- Tìm mọi cách để quay vòng và tái sinh vật liệu, để giảm bớt chất thải

và tận dụng nguồn lực tốt hơn

BVMT tổng thể luôn luôn có mối quan hệ với sản xuất và theo một ý nghĩa trực quan nào đó thì đây chính là việc tổ chức lại sản xuất để đảm bảo giảm thiểu, ngăn ngừa và tận dụng đến mức tối đa các loại chất tồn dư và chất thải

Các biện pháp BVMT tổng thể:

Để giảm bớt và ngăn ngừa các chất thải trong CNHC cần phải tiến hành các biện pháp sau:

1/ Cải tiến qui trình hoá học cũ bằng một qui trình mới Ví dụ trong sản

xuất các amin vòng, việc dùng mạt sắt để khử sẽ được thay thế bằng quá trình khử xúc tác với hyđro

2/ Chuyển dời cân bằng Tạo các điều kiện phản ứng thuận lợi để chuyển

cân bằng sao cho một trong hai thành phần A (hoặc B) được phản ứng triệt để (gần như 100%) Muốn vậy người ta sử dụng dư thành phần thứ hai hoặc bằng cách loại sản phẩm đi hay sử dụng nhiệt độ, áp suất phù hợp hơn

3/ Cải thiện độ chọn lọc Một biện pháp rất hiệu quả để làm giảm số

lượng các chất tồn dư và làm tăng năng suất là tăng độ chọn lọc của các phản ứng hoá học.Ví dụ:

- Cải tiến độ chọn lọc của các chất xúc tác (chẳng hạn sử dụng các chất xúc tác có tỷ lệ phản ứng phụ thấp)

- Duy trì hoạt độ xúc tác cao (chẳng hạn bằng cách tránh cho chất xúc tác tiếp xúc với các chất gây ngộ độc xúc tác.vv…)

- Tối ưu hoá các điều kiện phản ứng (chẳng hạn sử dụng các quá trình động học của phản ứng chính, phụ ; tiến hành phẩn ứng ở nhiệt độ phù hợp hơn, v.v )

- Quay vòng các sản phẩn phụ

4/ phát triển các xúc tác mới (chẳng hạn sản xuất polypropylen không

phát sinh nước thải nếu sử dụng các xúc tác cơ kim)

5/ Tối ưu hoá quy trình sản xuất

6/ Thay đổi môi trường phản ứng Trong nhiều phản ứng tổng hợp hoá

học nếu nước được thay thế bằng dung môi hữu cơ thì làm có thể được giảm bớt ô nhiễm nước thải.Việc sử dụng dung môi thân thiện môi trường và thu hồi dung môi sẽ làm giảm bớt sự ô nhiễm khí quyển trong quá trình sản xuất và gia công tiếp theo

7/ Sử dụng các nguyên liệu có độ tinh khiết cao hơn

8/ Thay thế hoặc không dùng các chất phụ gia gây độc hại môi trường

(chẳng hạn hydrocacbon clo hoá)

Trong thực tế ngay cả dưới các điều kiện tối ưu cũng khó tránh khỏi các chất tồn dư dạng khí, lỏng, hoặc rắn tạo thành trong quy trình sản xuất, nên chúng ta cố gắng sử dụng lại chúng theo các phương pháp:

1) Tận dụng ngay trong quy trình: Chẳng hạn các chất phụ gia đã dùng trong quá trình được xử lý và đưa quay vòng trực tiếp vào trong quá trình Trong trường hợp đơn giản nhất, có thể dùng trực tiếp ngay sau khi các chất này được tách khỏi các sản phẩm hoặc các dây chuyền phản ứng (chẳng hạn thu hồi các thành phần dễ bay hơi của các dung môi để dùng lại).Trong một số trường hợp, cần thêm một số giai đoạn xử lý vật

lý hoặc hoá học khác để tách các tạp chất ra khỏi các thành phần đã tái sinh để chúng có thể dùng lại được, ví dụ: Thu hồi axit sunfuric từ axit sunfuric thải bằng cách cô đặc hoặc dùng các phản ứng phân huỷ và hoàn nguyên lại; Thu hồi các dung môi hứu cơ từ hỗn hợp các dung môi thải bằng cách cất phân đoạn; Phân huỷ nhiệt các chất cặn bã của quy trình clo hoá để sản xuất axit clohydric tinh khiết, v.v

2) Sử dụng các chất đã thu hồi vào việc khác ngoài quy trình sản xuất đang tiến hành (chẳng hạn dùng các chất được thu hồi làm nguyên liệu

để sản xuất các sản phẩm khác trong một quá trình sản xuất khác)

Trong quá khứ, người ta thường sử dụng các phương pháp kĩ thuật BVMT hỗ trợ theo kiểu xử lý hoặc tiêu huỷ tuy phương pháp thu hồi và

sử dụng lại cũng đã được áp dụng trước đây khá lâu trong CNHC, nhất

là từ lúc bắt đầu có sản xuất ở quy mô công nghiệp

Nhìn lại lịch sử hoá học chúng ta thấy vào năm 1648 chính Glauber, người tiên phong ủng hộ công nghệ hoá chất, đã miêu tả sự chuyển hoá men rượu (một sản phẩm phụ của việc sản xuất rượu) cùng với việc tái sinh từng phần nước thải Có lẽ đây là công nghệ hoá học có tận dụng các chất thải được miêu tả lần đầu tiên

Trong sơ đồ công nghệ, việc chưng cất bã lọc ép để thu cồn và chế biến sâu hơn có thể nhận được muối kali và một số sản phẩm khác Muối kali

đã được dùng để cung cấp cho công nghiệp thuốc nhuộm Nước thải chứa các axit tactric được tái chế từng phần và dùng cho việc xử lý các quặng đồng để sản xuất đồng kim loại

Việc tái sử dụng các chất bã thải hoặc chất tồn dư bằng cách kết nối các quá trình sản xuất với nhau sẽ làm giảm đi bước huỷ bỏ chất thải đồng thời còn cho phép sử dụng tài nguyên một cách kinh tế hơn Tuy nhiên điều này cũng có thể dẫn tới khả năng quá trình sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên sẽ kém linh hoạt

Các biện pháp BVMT hỗ trợ:

Nếu mội khả năng kỹ thuật và kinh tế nhằm ngăn ngừa, huỷ bỏ hoặc tái

sử dụng các chất tồn dư và bã thải (theo chương trình sản xuất BVMT tổng thể) đã được khai thác triệt để nhưng vẫn không đáp ứng được các yêu cầu về môi trường thì chúng ta cần sử dụng các biện pháp BVMT hỗ trợ, cụ thể như sau:

- Huỷ bỏ các chất thải bằng cách chôn lấp hoặc thiêu hủy

- Áp dụng các kỹ thuật làm sạch khí thải và nước thải

IV 5 So sánh BVMT hỗ trợ và BVMT tổng thể

Trong biện pháp BVMT hỗ trợ thì các chất gây hại đã tạo thành trong quá trình sản xuất chỉ được huỷ bỏ ở giai đoạn cuối cùng của quá trình Cũng vì vậy trong các quá trình sản xuất không thể tiết kiệm được nguyên liệu, đồng thời theo biện pháp này chỉ có thể chuyển hoá chất thải thành dạng tương đối ít độc hại hơn với môi trường bằng cách sử dụng năng lượng và các nguyên liệu hỗ trợ khác Cũng cần nhớ rằng với các biện pháp xử lí BVMT hỗ trợ, hầu hết các chất thải đều ít được sử dụng có hiệu quả Chi phí cho các biện pháp hỗ trợ cũng chính là chi phí phi sản xuất Trong khi các biện pháp BVMT tổng thể, tuy đôi khi có thể dẫn tới yêu cấu sử dụng năng lượng cao hơn, lại có thể làm giảm sự tiêu thụ về nguyên liệu và giảm chất thải, theo đó có thể đem lại các ưu thế kinh tế cao Thông thường các chi phí cho các biện pháp kĩ thuật trong BVMT tổng thể được xem như chi phí sản xuất

Đã có rất nhiều ví dụ cho thấy sử dụng các biện pháp BVMT hỗ trợ gây tăng các chi phí hoạt động tuy có làm giảm lượng chất phát thải vào không khí và nước thải Tuy nhiên với các thiết bị xử lý các chất thải như hiện nay, trong nhiều trường hợp người ta không thể cải thiện được tình hình kể cả khi chi phí rất tốn kém Trong những trường hợp này chỉ

có thể giảm xuống tiếp bằng các biện pháp BVMT tổng thể

Khi đối chiếu về chi phí, người ta thấy các biện pháp BVMT hỗ trợ có chi phí hoạt động và quản lý quá trình đôi khi còn lớn hơn so với các trường hợp áp dụng các biện pháp BVMT tổng thể Tuy nhiên hiện vẫn

có nhiều yếu tố cản trở việc đưa ra, giới thiệu và áp dụng biện pháp

BVMT tổng thể phức tạp và cách tân Sự khác nhau giữa công nghệ end

of pipe và công nghệ BVMT tổng thể về quan điểm kinh tế và sinh thái

được tổng kết trong bảng 1 và 2

Bảng 1: So sánh công nghệ end-of -pipe và công nghệ BVMT tổng thể

trên quan điểm chi phí

Công nghệ BVMT hỗ trợ

Công nghệ BVMT tổng thể

Thiệt hại về sản xuất

(Các mất mát do thâm hụt)

Nói chung là không

Có thể có

Chi phí nghiên cứu và triển

khai

Chi phí áp dụng và chuyển đổi Thấp hơn Cao hơn

Vị trí trên thị trường quốc tế

(trong công nghệ môi trường)

Hiện tại rất tốt Có tiềm năng chiếm

vị trí rất tốt

Tính cạnh tranh quốc tế Xu hướng Có tiềm năng về lợi

thế cạnh tranh tương

(Về nền kinh tế nói chung) giảm xuống lai

Hiệu quả về năng lượng và

vật liệu

Tiềm năng làm giảm ô nhiễm Chỉ có tác dụng đối

với các chất gây ô

nhiễm đặc thù

Có tác dụng với phổ rộng các chất

Có khả năng giải quyết tất cả các

1/ Có tính khả thi về kỹ thuật không?

2/ Giá trị về sinh thái như thế nào?

3/Lợi ích về kinh tế ra sao?

Các quá trình luôn cần phải được xem xét một cách tổng thể không chỉ

từ quan điểm sinh thái mà còn từ các quan điểm khác để tránh chỉ cải tiến từng phần của quá trình Các vấn đề về an toàn, các tính chất vật liệu, năng lượng cũng như các vấn đề liên quan đến kinh tế (chẳng hạn

về giá cả thị trường) cần được đề cập với những yếu tố khác nhau được

nghiên cứu một công nghệ cần phải nghiên cứu nhiều quá trình khác nhau và muốn vậy ngoài kiến thức cơ bản đối với từng quá trình hoá học việc nghiên cứu cũng cần rất nhiều thời gian và tiền của Việc sản xuất không có các chất thải và hiệu suất 100% là điều không tưởng Ngoài ra khả năng sử dụng các chất cặn bã thải (chẳng hạn các dung môi bẩn hoặc các hỗn hợp dung môi) cũng có giới hạn vì các lý do kỹ thuật hoặc kinh

tế Đó là những hạn chế tất yếu của việc áp dung các biện pháp BVMT tổng thể Dưới đây là một số ví dụ:

- Trong sản xuất polyetylen terephthalate (PETP) có nhiều chất hữu cơ nhiệt độ sôi thấp được sinh ra trong qúa trình xử lý dung môi (hỗn hợp metanol, metyleste của các axit carboxylic mạch thẳng và các ete vòng)

Có thể không tìm được phương pháp quay vòng (hoặc tái sử dụng) bên trong hoặc bên ngoài quá trình phản ứng Hiện nay người ta mới chỉ đáng nghiên cứu một quy trình thuỷ phân các metyl este và thu hồi lại metanol

- Trong một quá trình có các nguồn khí thải dưới dạng một hỗn hợp dung môi chứa nhiều thành phần rất khó tách riêng Các hỗn hợp phức tạp kiểu này là những đối tượng rất khó xử lí, nhất là các hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ sôi tương đương nhau (metyl axetat, axeton, metanol) và không thể tách riêng chúng bằng phương pháp chưng cất Những phần tồn dư của các hỗn hợp như trên cần được xử lí bằng các phương pháp phức tạp khác hoặc phải thiêu huỷ

V.2 Các hạn chế về kinh tế

Khi quyết định đầu tư các thiết bị sản xuất mới hoặc thay đổi các

phương pháp sản xuất không thể không tính đến tình hình thị trường

hiện tại và các vấn đề về nhu cầu của sản phẩm trong tương lai Chất

lượng và khả năng sinh lợi của sản phẩm chỉ được bảo đảm dưới các

điều kiện thị trường cụ thể nên về nguyên tắc một quy trình sản xuất mới

chỉ có thể được đưa ra thực tế nếu các chi phí, gồm cả các chi phí huỷ bỏ

chất cặn thải, phải thấp hơn chi phí hoạt động quá trình hiện tại (đang sử

dụng) Người ta chỉ quyết định đầu tư mới khi:

CINT<CST+CEOP

Trong đó: CINT:là tổng các chi phí công nghệ tổng thể mới

CST:Các chi phí công nghệ tiêu chuẩn

CEOP:Các chi phí công nghệ xử lý môi trường hỗ trợ

Nếu thiết bị sản xuất hiện tại vẫn chưa đạt tới đoạn cuối của vòng đời

của hoạt động có lãi thì các chi phí tổng CINT cũng cần phải được trù tính

cả chi phí rủi ro và phải luôn luôn tính toán đến tốc độ quay vòng vốn

Dưới đây chúng ta xét một ví dụ:

Trong quá trình sản xuất của một xí nghiệp hóa dược có sinh ra một hỗn

hợp etanol, trietylamin và nước Phải tính toán khả năng tái sinh etanol

và trietylamin tinh khiết đáp ứng yêu cầu sử dụng Muốn vậy cần một

thiết bị chưng cất đặc biệt với chi phí cao Vì thế giá thành của dung môi

thu hồi sẽ lớn hơn gấp nhiều lần giá của các dung môi mới cộng với chi

phí thiêu hủy hỗn hợp cặn thải (trong thiết bị đốt chất thải) Kết luận là: đốt hỗn hợp dung môi sẽ có lợi hơn là tái sinh dung môi

VI HIỆU QUẢ CỦA BIỆN PHÁP BVMT SẢN XUẤT TỔNG THỂ

Hiệu quả của biện pháp BVMT sản xuất tổng thể được biểu thị bằng lượng các chất thải đã được ngăn chặn hoặc được sử dụng trên cơ sở so sánh với lượng các chất cặn đáng lẽ phải thải bỏ Các hãng BASF, Bayer

và Hoechst đã đưa ra một số ví dụ sau đây:

Hàng năm hãng BASF có đến trên 8 triệu tấn sản phẩm được chế tạo từ các chất thải Như vậy lượng vật liệu (các phụ gia và các dung môi) được tái sinh từ các quá trình là khá lớn, tức là lớn tới mức vượt hơn lượng sản phẩm đã bán cùng năm đó (khoảng 8 triệu tấn) Bằng việc đưa

ra những quy trình mới hoặc cải tiến những quy trình hiện có, trải qua 20 năm mà có tới cỡ 1.7 triệu tấn vật liệu thải đã được ngăn chặn

BASF vận hành hệ thống trao đổi các vật liệu thải với các đối tác khác

để quay vòng chất thải hoặc bán đi sản phẩm phụ Lượng các chất cặn thải đã được các công ty bên ngoài sử dụng hàng năm là khoảng 100 nghìn tấn trong số 200 nghìn tấn chất thảicủa Công ty này Những chất này chủ yếu gồm những chất sau:

1) Canxi cacbonat từ khâu xử lý nước đã được sử dụng như một nguyên liệu trong sản xuất xi măng và vôi

2) Các chất dẻo thải đã được bán cho các khách hàng nước ngoài

3) Các hyđrocacbon clo hoá thải đã được sử dụng trong sản xuất axit clohyđric

4) Tro từ lò thiêu bùn thải đã được sử dụng làm phụ gia phục vụ ngành khai mỏ

Tập đoàn Bayer là một tập đoàn toàn cầu Tỷ lệ của lượng chất thải đã được sử dụng của tập đoàn này cũng đạt cỡ 36% Xin lưu ý rằng trong các chất thải của BASF và Bayer không bao gồm các dung môi đã được quay vòng trong quá trình sản xuất

Tập đoàn Hoechst của Đức hàng năm cũng có đến 2,8 triệutấn các chất cặn thải sinh ra trong các hoạt động sản xuất Bằng cách đưa ra các quy trình mới hoặc cải tiến các quy trình đang tồn tại, ngay ở những năm đầu hãng đã ngăn chặn được khoảng 60 nghìn tấn các vật liệu thải và chất cặn bã; 2,4 triệutấn đã được tái sinh và được sử dụng, chỉ cần thải bỏ cỡ khoảng trên 400 nghìn tấn, tức là tỷ lệ của các chất cặn bã đã được sử dụng lại là 83% (trong số đó chất thải là dung môi chiếm khoảng 95%) còn các chất thải bỏ là 17%

Những nhóm chất cặn thải quan trọng nhất của Hoechst đã được tái sinh là:

* Các dung môi mạch thẳng và vòng thơm (bằng cách chưng cất lại): gần 900 nghìn tấn

* Axit clohyđric (nồng độ 31%) tái sinh bằng cách xử lý chưng cất lại: trên 400 nghìn tấn tấn

* Hyđro clorua (100%) gần 180 nghìn tấn

* Các loại hyđrocacbon clo hoá bằng chưng cất: 200 nghìn tấn

* Các chất thải giàu năng lượng được sử dụng thay thế nhiên liệu: gần

60 nghìn tấn

* axit sunfuric quay vòng hoặc bán lại cho các hộ sử dụng khác:

60 nghìn tấn

* Carbon đisunfua từ khí thải: gần 15 nghìn tấn

* Na2SO4 và (NH4)2SO4 từ nước thải và các bể quay: 70 nghìn tấn

* Axit axetic và acetalđehyde thu hồi: 85 nghìn tấn

* Các hyđrocarbon thơm và mạch thẳng: 70 nghìn tấn

* Các cặn thải chứa than hoạt tính: gần 70 nghìn tấn

* Các chất xúc tác và chất vô cơ khác: gần 20 nghìn tấn

* Sử dụng lại chất dẻo thải: 55 nghìn tấn

VII HIỆN TRẠNG ĐẦU TƯ CHO BIỆN PHÁP BVMT SẢN

XUẤT TỔNG THỂ TRÊN THẾ GIỚI

Đầu tư cơ bản trong BVMT sản xuất tổng thể chiếm một tỷ lệ nào đó

trong tổng đầu tư và được những chuyên gia kinh tế xem xét.Theo các

chuyên gia thì hiện nay trên thế giới đầu tư cơ bản BVMT sản xuất tổng

thể mới chỉ chiếm khoảng 20% tổng vốn đầu tư BVMT nói chung Còn lại hầu hết đầu tư vào môi trường hiện nay là để cho các biện pháp xử lý môi trường, tức là BVMT hỗ trợ (end of pipe)

Tuy nhiên phải thấy rằng với CNHC, đầu tư cho BVMT sản xuất tổng thể hiện còn thấp hơn 20% Qua nhiều số liệu của một số nước, tỷ lệ đầu

tư BVMT sản xuất tổng thể trong CNHC hiện chỉ cỡ 6%, nhưng số liệu này khó được thẩm tra trong thực tế Nhiều tác giả đồng ý với những con

số trên.Tuy nhiên, các con số thống kê ở Cộng hoà liên bang Đức và một số nước phát triển cho thấy tỷ lệ này là khoảng 18-20%

VIII THỰC TẾ VỀ BVMT SẢN XUẤT TỔNG THỂ TRONG

CNHC

VIII.1 Giới thiệu

Trong những năm gần đây nhiều doanh nghiệp CNHC của các nước đã

áp dụng các biện pháp BVMT sản xuất tổng thể Tuy nhiên người ta cũng dễ dàng nhận thấy các quốc gia khác nhau đặt tầm quan trọng của BVMT tổng thể không giống nhau Nhận xét này xuất phát từ các yếu tố sau đây:

1) Có sự khác nhau trong các quy định về yêu cầu hạn chế các chất thải sản xuất

2) Mức độ đầu tư nghiên cứu để cải tiến quá trình sản xuất tổng thể khác nhau

3) Có sự khác nhau trong liên kết giữa sản xuất và các biện pháp BVMT tổng thể và trong các quyết định đầu tư nâng cấp hoặc đầu tư mới các nhà máy

4) Các phương pháp sản xuất kết hợp BVMT tổng thể thường phức tạp hơn các quá trình sản xuất thông thường có áp dụng thêm các biện pháp

xử lý môi trường hỗ trợ

5) Có sự khác nhau về các yếu tố chất lượng nguyên liệu

6) Có sự khác nhau về ảnh hưởng của phương thức hoạt động sản xuất Trong phần này chúng tôi sẽ đưa ra các ví dụ về việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật, công nghệ theo hướng sản xuất - BVMT tổng thể của các

cơ sở sản xuất hoá chất lớn trên thế giới

Các thí dụ đưa ra ở đây là các giải pháp kỹ thuật, công nghệ đã được áp dụng theo hướng sản xuất - BVMT tổng thể với các nguyên tắc sau: 1/ Ngăn cản hoặc làm giảm các chất thải và các chất cặn bã phát sinh bằng cách thay đổi hoặc tối ưu hoá các quá trình sản xuất đang sử dụng bằng cách: Triển khai và sử dụng và các xúc tác chọn lọc hơn hoặc dùng xúc tác sinh học; tối ưu hoá động học các điều kiện phản ứng hoặc dịch chuyển cân bằng phản ứng; dùng các quy trình trình tổng hợp liên tục thay cho quy trình theo mẻ; v.v

2/ Ngăn ngừa phát thải các chất bằng cách tối ưu hoá từng thao tác kỹ thuật trong quy trình hoặ dùng cáckỹ thuật mới để tách và tinh chế sản phẩm

3/ Quay vòng đối với các chất phụ gia và các sản phẩm phụ

4/ Thu hồi nguyên liệu trong các chất thải

5/ Sử dụng các chất thải và các sản phẩm phụ bằng cách liên kết các quá trình sản xuất với nhau

6/ Dùng các quá trình có hiệu quả về năng lượng, thực hiện tiết kiệm năng lượng trong quá trình sản xuất và triệt để tận dụng năng lượng từ các chất thải

VIII.2 Một số ví dụ điển hình trong sản xuất các sản phẩm hóa chất

và hóa dầu:

VIII.2.1 Các thí dụ từ hãng Hoechst

1 Thu hồi và sử dụng các chất thải trong sản xuất sợi xơ visco

Xenlulo từ gỗ là vật liệu đầu quan trọng nhất để sản xuất sợi xơ visco Mục đính của quá trình là chuyển hoá xenlulo thành xenlulo axetat Phản ứng chuyển hóa bao gồm nhiều giai đoạn: chế hoá với kiềm, làm ngấu, tạo dịch sệt, tạo sợi, v.v Các sản phẩm phụ của quá trình là natri tiocacbonat, natri sunfua và natri cacbonat Để sản xuất một tấn sợi cần

phải có 350 kg cacbonđisunfua (CS2) Trong quá trình, khoảng 25% CS2

bị chuyển hóa thành hyđrosunfua (H2S) và khí cacbonic (CO2)

Trong sản xuất sợi visco, các khí thải độc hại từ quy trình công nghệ có

chứa CS2 và H2S Những nguồn thải có chứa chủ yếu CS2 sẽ được tập

hợp trong một hệ thống thu khí thải kết hợp để thu hồi.Trong thiết bị thu

hồi, sau khi tách H2S, CS2 được hấp phụ lên than hoạt tính.Theo cách

này khoảng 65% CS2 đã qua sử dụng sẽ được thu hồi Ngoài ra trong quá

trình, phần lớn các khí thải khác có chứa lưu huỳnh (chủ yếu bắt nguồn

từ khâu kéo sợi với mức 69- 90 kg CS2 và H2S ứng với mỗi tấn xơ) trước

đây vẫn bị thải ra không khí Theo phương pháp cũ, người ta phải dùng

đến những lượng rất lớn không khí để pha loãng, đảm bảo cho nồng độ

các yếu tố độc hại trong khí thải ra dưới ngưỡng cho phép Do đó lượng

các khí thải sản xuất rất cao (khoảng 235 nghìn m3/h với công suất 55

nghìn tấn sợi xơ visco/năm) Ngoài ra khí thải (đã pha loãng) cũng chỉ

được phép thải qua một ống khói rất cao Do H2S là khí có mùi chó chịu

và độc (ngay cả khi nồng độ 0,005 mg/m3) nên việc tiêu huỷ lượng lớn

khí thải chứa H2S là cực kỳ khó khăn

Để giải quyết vấn đề về khí thải, người ta đã áp dụng một số sơ đồ tái

chế đã thương mại hóa của hãng Hoechst và Sud-chemie, Kelheim

(Đức) Theo các sơ đồ này, có tới 80-90% các khí thải được thu gom để

tái chế Trong quá trình tái chế, các khí thải chứa lưu huỳnh (H2S) được

cung cấp tới xưởng sản xuất axit sunfuric (H2SO4) ở gần đó, H2SO4 sản

xuất ra lại được trực tiếp dùng trở lại cho bể đông tụ trong quá trình sản

xuất chính Quá trình mới đòi hỏi các sự thay đổi đáng kể hệ thống thiết

bị do cần triển khai các công trình xây lắp mới

Vì mục đích tận dụng khí thải, các khí thải ở các giai đoạn khác nhau sẽ được thu gom trong hai hệ thống riêng: hệ thống1 là hệ thống khí thải

“giàu” được sử dụng để làm nguyên liệu cho nhà máy axit, loại khí này chỉ có thể cháy mà không gây nổ (nồng độ khí thải lớn hơn phạm vi gây nổ) và hệ thống 2 là hệ thống thu gom “khí nghèo”, được sử dụng để thu gom các khí thải nồng độ thấp (cũng không có khả năng gây cháy nổ do nồng độ khí cháy nhỏ hơn nồng độ gây nổ) để giảm thiểu sự phát thải ô nhiễm ra môi trường

Lượng CS2 trong sản xuất sợi visco cũng được giảm bớt nhờ áp dụng một quy trình xử lý đặc biệt Ngoài ra bằng cách che chắn cẩn thận mà toàn bộ dòng khí thải 180 nghìn m3/h trước đây đã giảm xuống còn 10.000 m3/h Khí thải của thiết bị kéo sợi được chuyển qua xưởng tinh chế khí để tách CS2 còn khí có chứa H2S được sử dụng làm nguyên liệu trong xưởng axit sunfuric Vấn đề ăn mòn các đường ống được kiểm soát bằng cách lựa chọn các vật liệu làm đường ống thích hợp

Một số lượng đáng kể natri sunfat và kẽm sunfat cũng được tạo thành trong khi tái sinh sợi xenlulo và các muối này sẽ bị cuốn theo cùng sợi từ

bể kéo sợi và chuyển vào nước thải Trong quá trình này ngoài việc thu hồi CS2 và H2S người ta còn thu hồi cả các muối trên Ngoài ra để tăng hiệu quả sản xuất axit sunfuric từ khí thải, người ta sử dụng xúc tác mới

của Sud-chemie và Lurgi để chuyển hoá lưu huỳnh Hiệu suất chuyển

hoá axit của quá trình này đã lên tới 99,1-99,4%

Hiệu quả thu hồi vật liệu:

Nếu 90% dòng khí thải được thu gom thì hàng năm có thể giảm phát thải được 5000 T (quy ra S) Chỉ còn 10% khí thải (sinh ra tại các công đoạn trên các máy kéo sợi) cần được thu gom, pha loãng bằng không khí và

xả ra ống khói Ngoài ra, hàng năm từ bể kéo sợi có thể tái sinh khoảng

40 nghìn T natri sunfat khan (lượng này tương đương với một nửa lượng

Na2SO4 tạo ra trong quá trình) Nước thải còn lại được đưa vào một thiết

bị phản ứng sinh học để phân huỷ các vật liệu hữu cơ

Quy trình này đã được áp dụng trong nhiều nhà máy sản xuất sợi visco trên thế giới

2 Thu hồi metanol và axit axetic trong sản xuất polyvinyl alcol

Trong sản xuất polyvinyl alcol, có sinh ra nước cái chứa metanol và metylaxetat Nước cái này được chuyển thành axit axetic và metanol trong một quá trình nhiều giai đoạn và sau đó các chất này được dùng lại

cho quá trình sản xuất

Đầu tiên nước cái được thu để chưng cất Từ đây người ta thu được phần cất đầu là hỗn hợp đẳng phí của metanol và metylaxetat Hỗn hợp metanol-nước còn lại trong phân đoạn cuối sẽ được đưa tới giai đoạn cất thứ hai để tách metanol và quay vòng cho quá trình sản xuất Phần cất

đầu có metylaxetat được nạp vào bình phản ứng có chứa nhựa trao đổi ion để thuỷ phân thành axit axetic và metanol Chưng cất để tách axit axetic, còn hỗn hợp metanol và metylaxetat không phản ứng từ phân đoạn chưng cất được thu hồi và đưa vào quá trình chưng cất đầu Nước thải từ quá trình thu hồi được xử lý trong trạm xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

3 Tận dụng các khí thải và chất thải lỏng của quy trình clo hoá

Khi clo hoá các hợp chất hữu cơ trên quy mô công nghiệp thì có một lượng lớn hyđroclorua (HCl) được tạo thành Sản phẩm phụ HCl thường

có lẫn các hyđrocacbon clo hoá

Để giảm mức độ nhiễm tạp của HCl, người ta hấp phụ các hợp chất halogen bằng than hoạt tính Clo trong phản ứng clo hóa thường không được tiêu thụ không hoàn toàn và chính nó, giống như các tạp chất khác, làm giảm chất lượng axit clohyđric thu hồi và ảnh hưởng đến môi trường

Một phương pháp sản xuất axit clohyđric sạch hơn, đồng thời để khí thải chỉ còn một lượng vết các tạp chất hữu cơ, là đưa xử lý nhiệt phần HCl thu hồi trước khi qua giai đoạn hấp phụ Theo cách xử lý này, các chất thải chứa hyđroclorua được đốt trong các buồng đốt dùng nhiên liệu là khí thiên nhiên (hoặc các nhiên liệu khác) trong điều kiện dư oxy, ở nhiệt độ 600-12000C Nhiệt độ đốt được điều chỉnh thích hợp tùy thuộc

các tạp chất cần xử lý Các khí ở ống khói thu được cũng còn chứa một lượng nhỏ các chất hữu cơ một ít clo tự do

Việc loại clo ra khỏi axit clohyđric và khí thải rất khó khăn do nếu thổi sục không khí để đuổi clo thì có thể làm giảm đáng kể nồng độ axit Hơn nữa khi sục không khí để loại clo sẽ có nột lượng khí thải độc hại khác được tạo thành, bắt buộc lại phải thực hiên thêm công đoạn rửa kiềm, theo đó sẽ chuyển ô nhiễm khí thải thành ô nhiễm nước thải

Để cải thiện vấn đề này, người ta đã dùng một số quy trình phân huỷ chất thải hydrocacbon clo hoá và thu hồi axit clohyđric cải tiến Chẳng hạn một quy trình kiểu này được thực hiện bằng cách đốt chất thải với lượng oxy tối thiểu và cấp hơi nước (hoặc nước) vào trong buồng đốt Tuy nhiên theo phương pháp này axit clohyđric sản xuất ra vẫn còn lẫn clo Một quy trình khác áp dụng phương pháp đốt chất cặn lỏng và rắn trong oxy dư Tuy nhiên, các phương pháp này vẫn có những khó khăn giống như đã nêu trên là clo vẫn có mặt cả trong axit clohyđric sản xuất

ra và trong khí thải

Hiện nay người ta đã áp dụng một phương pháp để thu hồi axit clohyđric

từ các chất thải của quá trình clo hóa, với mức tạp nhiễm thấp và hầu như không còn clo trong khí thải nên có thể được trực tiếp giải phóng khí thải vào không khí Theo phương pháp này cặn thải chứa HCl, Cl2

và các hợp chất hữu cơ được xử lý nhiệt với hydro hoặc khí thiên nhiên (khí đốt) chứa hyđro Tỷ lệ nhiên liệu và không khí được điều chỉnh sao

cho không có muội than thành trong vùng đốt và còn một lượng dư hyđro trong các khí xả

Các buồng đốt thường làm bằng bình thép tráng men và bọc lót gốm chịu nhiệt để chống chịu tác động ăn mòn cao của môi trường phản ứng (chứa hydroclorua, clo ở nhiệt độ cao)

4 Sản xuất n-valeraldehyt và amylancol

Khi dùng các chất làm lạnh thế hệ mới thay thế CFC, người ta cần các chất bôi trơn mới trong các máy nén khí Este của axit n-valeric được sử dụng cho mục đích này Nguyên liệu đầu để điều chế axit này là n-valeraldehyt Sản xuất n-valeraldehyt sẽ liên quan đến amylalcol

Theo quy trình cũ (A), hỗn hợp gồm 1-buten và 2-buten được chuyển thành valeraldehyt bằng cách hydrofomyl hoá (xúc tác coban) Một phần aldehyt sẽ được hyđro hoá thành amylalcol (xúc tác niken)

Theo quy trình mới (B), quá trình gồm có 2 giai đoạn hydrofomyl hoá Trong giai đoạn thứ nhất, 1-buten được chuyển hoá chọn lọc thành valeraldehyt, giai đoạn này xảy ra ở áp suất thấp với xúc tác là phức rođi chứa phôtphin hoà tan Trong giai đoạn thứ hai, 2-buten chưa chuyển hoá ở giai đoạn thứ nhất sẽ được hydrofomyl hoá với xúc tác coban Phần valeraldehyt đã thu được sẽ được hyđro hoá tiếp thành amylalcol

Sự thay đổi quy trình này sẽ làm tăng đáng kể sản lượng n-valeraldehyt

và giảm lượng các chất đồng phân Hơn nữa thay đổi này cũng làm

giảm sự ô nhiễm nước thải (COD giảm 3 lần, lượng chất thải cũng giảm

8 lần)

5 Các phương pháp thu hồi các dung môi hữu cơ của Hoechst

Các quá trình xử lý hỗn hợp phản ứng (chẳng hạn bằng cách chưng cất hoặc chiết) thường liên quan đến việc thu hồi các dung môi hữu cơ Nếu các dung môi sau khi thu hồi có độ tinh khiết cao có thể được quay trở lại quá trình sản xuất, nhờ đó tính kinh tế của quá trình thì sẽ được cải thiện rất nhiều Có hai khả năng thu hồi dung môi từ các quá trình sản

xuất hóa chất:

+ Thu hồi trong quá trình chính: Sản phẩm được hoà tan trong một dung môi hữu cơ (chẳng hạn trong quá trình chiết hỗn hợp phản ứng) Tại thời điểm kết thúc quá trình, sản phẩm được thu hồi bằng cách chưng cất và dung môi được quay trở lại quá trình

+ Thu hồi theo đường vòng: Sản phẩm chính bị nhiễm sản phẩm phụ, người ta tách sản phẩm phụ bằng cách chiết với một dung môi Sản phẩm chính đã tinh chế được chuyển tới giai đoạn xử lý tiếp theo Còn dung dịch sản phẩm phụ được chưng cất để thu dung môi đưa quay trở lại quá trình Sản phẩm phụ nằm trong bã sẽ được xử lý tiếp nếu cần

Hiện nay có một số loại dung môi hay được thu hồi trong thực tế sản xuất của Hoechst:

1/ Thu hồi diizopropylete theo phương pháp chưng cất, gạn và phân lớp