南京工业大学:“绿色化工”解锁“重化围江”

  “国家鼓励和支持长江流域生态环境保护和修复等方面的科学技术研究开发和推广应用。”近日,自《长江保护法》正式施行后,聚焦关键技术、突出协同创新,成了长江大保护和长江经济带高质量发展的关键路径。因而,长江流域的众多高校持续发挥产学研结合优势,引领长江经济带绿色发展,其中,坐落在长江之畔的南京工业大学长期致力于“绿色化工”研究和解锁“重化围江”难题,用绿色技术赋能长江保护,用绿色行动促进产业高质量发展。

  创新绿色工艺,“化工+环保”理念打通“堵点”

  “对长江最好的保护,就是给长江‘减负’,落实‘三废’低排放甚至零排放。”谈及长江流域生态保护问题,南京工业大学校长乔旭教授表示,对长江的保护不应聚焦在对沿江工业“一刀切”式的搬迁和关停的“堵”上,而要聚焦在用创新绿色工艺,推进生产源头和全流程绿色化的“改”上。

  “所谓绿色工艺就是要从工艺源头上运用环保理念,减少污染物生产。”乔旭进一步解释道,在工业生产过程中采用绿色工艺,让污染物不出装置和车间,更不出企业,杜绝其成为“公害”的可能,也就是要实现废弃物资源化、生产过程减量化、污染物治理与生产过程一体化。本着“源头绿色化、过程减量化、治理精准化”的“环保+化工”理念,南工大绿色化工团队针对醛酯胺等不同精细化学品生产过程,运用化学工程、工业催化、系统工程的理论和方法,发明了针对性、差异化、成套型的系列“绿色技术工艺包”,使得不少化工产品生产反应原子利用率达到了88-100%。乔旭教授团队首创“三废”多相态临氧裂解一体化深度净化技术,利用耦合反应机理和反应-分离集成技术,开发“三废”一体化深度净化装备,嵌入精细化学品生产装置中,实现工艺水100%循环利用,“三废”超低、超净排放。这一技术已经在不少沿江化工企业园区应用,并建成全球最大二苯胺等工业装置,近三年累计新增产值27.45亿元,新增利润3.38亿元,累计减排废气超过6.72亿立方米,减排有机危废近1万吨。中盐常州化工股份有限公司是该技术受益者之一,总经理董亮表示,“全流程绿色制造工艺一次性试测成功,实现了产品绿色生产和污染物近零排放,不仅使公司免于关闭停产,并且为公司创造了数亿元的经济效益。”

  “污染物是放错位置的资源,要想办法‘吃干榨净’,变废为宝。”南工大膜科学技术团队负责人邢卫红教授感慨道。长江流域工业污水浓度高、成分复杂、性质多变,需要更严苛的技术手段和多级深化处理。膜分离技术可大幅度削减污染物排放量,尤其在传统处理手段无法达标的印染、皮革、电镀、焦化、酿造等领域,做到“吃干榨净”,实现资源回收循环利用,是工业污水资源化的关键共性技术。多年来,南工大依托国家级科研平台,开发全球首套制浆造纸废水零排放示范工程,成功解决了制浆造纸业的世界级环保难题,“废水能喝”“废水养鱼”已经从理想变为现实。“十三五”期间,南工大技术帮助企业累计减排工业废水2亿多吨,带动用户企业新增产值142.2亿元,实现了经济和社会效益双丰收。近年来,南工大在长江经济带制药、化工、钢铁等行业复制和推广废水资源化技术,实现了工业废水高品质利用。

  开展绿色行动,“订单式诊疗”成效显著

  “作为一所具有百年办学历史、坚持化工学科特色发展的高水平建设大学,我们更要扛起长江经济带产业绿色高质发展的‘南工大担当’。”采访中南工大师生纷纷表示,长江大保护人人有责。

  近年来,南工大持续开展“绿色行动”,将人才链、创新链和产业链衔接,努力将科教优势转化为绿色发展动能。在持续推进“服务化工转型发展专项行动”中,学校组织专家服务扬子江流域百家企业,“订单式诊疗”减少了企业万吨级“三废”排放、取得亿元级效益。此外,南工大还参与制定江苏省石化产业发展布局方案,主持开展江苏构建自主可控和绿色高端现代化工产业体系研究、扬子江重化工绿色发展战略研究等政府项目。“作为以工见长的学校,我们必须为扬子江流域化工产业画出绿色规划‘布局图’”乔旭表示,学校通过核算沿江工业发展环境阈值,探索绿色标准,为长江精准治理定出“公约数”;通过对危险污染替代工艺、先进催化工艺、生物技术、高端化学品及新材料等6大领域164项生产工艺及环境治理“卡脖子”技术清单的梳理和推广,为绿色工业关键技术理出“行列式”。

  2020年,南工大受政府委托,为全省开展化工安全环保整治提升攻坚行动提供技术支撑,组织了近500名专家深入30个园区和2608家化工企业进行“全面体检、绿色诊治”,共发现各类环保安全问题和隐患6.7万余个,同时制定“一企一策、一园一策”方案2638份,为政府科学决策提供了依据,也为扬子江流域化工高端发展规划奠定了基础。江苏省化治办负责人告诉记者,“在长江大保护和长江经济带发展过程中,我们希望越来越多的高校将优势学科全方位全领域全过程介入和支撑产业发展,为长江流域科学、绿色、可持续发展注入不竭的创新动力。”

  拓展绿色智造,发展“乘法”做好持续赋能

  “产业链现代化发展少不了数字技术、智能技术的加持和支撑。”乔旭表示做好长江大保护,必须多学科联动,用数据挖掘、人工智能、前瞻性维护和以数据为基础的流程管理重塑工业体系,让大数据、云计算、物联网和区块链等技术大有作为,为长江绿色发展做“乘法”。

  目前,南工大正和政府、企业联手,共同推进人工智能、互联网、物联网、大数据等五位一体的江苏重化工生产大数据中心的建设,利用大数据和人工智能进行实时监控,实现重大危险源、危险工艺装备、排废污染等情况的远程可视、可控、可防。同时通过数据平台建设,探索挖掘全新的化工产业商业模式,建立行业生态产业链园区,完善产业布局,拉动生产力,实现由传统化工到绿色化工再到智慧化工的转型升级。

  智能技术也为工业本质安全技术提供了可能性。针对化工最小化原则,南工大技术团队研发推广了化工生产“堆簇”集成技术。化工生产系统中危险物质数量或能量越少,发生事故的可能性以及造成的危害程度就越小,通过工艺创新和模块化智能化集装箱式化工生产装置建设,使化工生产模式化整为零,实现反应为堆、分离为簇,通过智能集成大量处于相同状态的厘米尺度反应、分离单元,实现规模化生产。同时利用5G互联网、微传感检测、智能控制技术研发分布式多智能体博弈协同控制及单元故障诊断与容错控制技术,也可以减少人为失误,提高装置可靠性。“应用‘堆簇’集成技术可以避免传统化工逐级放大的设计模式,及时控制事故发生时的连锁后果,颠覆高塔林立、釜罐成群的固有业态,实现本质安全环保的同时使化工产业面貌一新。”乔旭目光笃定。

  目前,南工大不仅新成立了智能制造研究院,5月19日,应急管理学院也已揭牌,希望通过部省共建等工作为长江大保护贡献更多靶向性技术,培养更多应用型人才。

  湛湛长江水,悠悠工大情。科技赋能长江流域化工产业迈向绿色发展、循环发展、低碳发展、安全发展,真正实现绿水青山和金山银山相得益彰,将成为一代又一代南工大人的不懈追求,期间也必将书写出更多长江和南工大的绿色故事。

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