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环保杠杆撬动新型融雪剂发展进程

来源: 发布时间:7/29/2011 5:57:27 PM
南京工业大学理学院周忠海,2008年我国南方地区遭遇重大冰雪灾害.雪灾期间,交通部仅在京珠高速公路湖南、广东结冰路段就喷洒了5000多吨融雪盐.此外,中部地区的武汉市和河南省也都分别抛撒了3000和4300余吨融雪剂……据相关研究表明,融雪盐可使意外伤害事故降低88.3%,这也是各国面对大雪和路面结冰状况多选择融雪剂除雪的最重要原因。但是雪灾过后,大雪“后遗症”很快就凸现出来:饮用水污染、道路与桥梁金属部件被严重腐蚀、道旁树木与绿化带出现枯萎发黄……各种问题接踵而至。由于不少城市融雪剂的播撒大多由人工完成,在数量控制方面较为随意,选择的品种仍多为成本低廉的工业盐,由此导致各种环境问题也就不足为奇。所以,正确选择和科学使用融雪剂需要引起公众的足够重视。
  
       目前,国内外融雪剂的发展历程大致经历了氯盐型、非氯盐型(无机或有机盐、胺、醇)以及氯盐与非氯盐混合型等三个阶段。氯盐型融雪剂主要包括氯化钠、
氯化钙氯化镁及其与防腐阻锈剂的混合物。氯化钠是目前被普遍使用的道路融雪剂具有融雪速度快、成本低等特点。但其溶角时吸热、腐蚀性强,施用后对土壤、水和植被都有严重的负面影响。加拿大温莎大学科研人员研究表明:氯化钠与一定比例的磷酸盐混合,作为融雪剂同样具有高效和经济性但其对建筑材料和土壤植被仍具有一定负西影响。氯化钙也被称为热盐,通常在极低的温度下使用。其优点是溶解时放热,尤其是无水氯化钙,熔解热大,融雪效果明显。但不足的是,一般工业用氯化钙纯度不高,质量分数仅为70%左右,为达到较好的融雪效果,必须通过煅烧脱去结晶水,且在贮存时必须与空气隔绝,因此其制造与贮存成本较高。此外,使用结果证明,氯化钙同样存在腐蚀性,对环境的负面影响仅比氯化钠略轻。
  

       郑州大学王小光等科研人员研究发现:不同氯盐的混合具有冰点降低的加和效应。在此基础上,他们又以冰点降低理论、金属防腐理论、植物伤害机理为依据,研制出了以氯化钙和氯化镁为主要成分的PSA系列融雪剂。郑州大学的许秀成教授等提出新型“环境友好、作物营养型融雪剂”概念,设计开发出了环境友好、作物营养型融雪剂“KCI-MgCl2-Lux”。(Lux是一种由尿素及亲水型表面活性剂以及硝酸盐等所组成的低熔点、高渗透性的“乐喜复合物”),实验结果表明。该融雪剂符合北京市关于环保型融雪剂的规定标准,且在价格上具有一定的优势。非氯盐型“百花齐放”1)醋酸盐类融雪剂20世纪80年代末90年代初,美国DOT公司研制出了CMA(醋酸钙镁盐)融雪剂,其原料来自城市垃圾中的纤维素废物和含碳酸镁的石灰石。CMA为固体,与氯化钠的使用方法相同,优点是对环境无害,不影响动植物生长,对金属的腐蚀性较小,对混凝土无破坏性。然而,CMA固体颗粒小、密度低,操作时易产生粉尘,撒播时容易被吹出路面,此外,CMA较高的成本也限制了其大规模使用。此后,美国的Gancy A.B.在CMA融雪剂的基础上研制出了限制镁含量的醋酸钙系列融雪剂。1992年德国赫彻斯特股份公司研发出了一种融雪剂,并申请专利,其主要组成为15%~70%(质量分数)的乙酸钾、乙酸钠或两者的混合物。(2)利用造纸废液生产复合融雪剂国外科研人员利用造纸废液生产出了LMWBL复合融雪剂,其原料来源于牛皮纸浆生产过程中产生的黑色液体,该液体富含碳酸钠、多种有机酸盐以及由木质纤维素衍生物所构成的复杂混合物。此融雪剂的冰点为-37℃,是一种适用于高寒地区的无氯融雪除冰剂。(3)利用粮食作物生产融雪剂,美国内布拉斯加大学科研人员报道了一种以高粱为原料,利用高压反应器制取乙酰丙酸的方法.后者可被转化为环境友好型道路融雪剂。其生产过程分为两个阶段:首先,高粱(谷粒中主要含淀粉)在强酸条件下,淀粉中的戊糖和己糖被转化成呋喃衍生物,经过高温(>2000(])分解,其可被进一步降解为乙酰丙酸,乙酰丙酸与碳酸盐反应生成对应的有机盐,进而充当融雪剂。此方法具有一定的环保和经济性。此外,我国交通部项目“公路除雪及安全技术”也对环保型融雪剂进行了一定程度的开发,研究人员提出了采用玉米秸秆等原料生产环保型融雪剂新方法。(4)利用酒生产的副产物生产融雪剂    张天德(专利号:1611561)利用酒生产中的副产物--液体甲基葡萄糖甙为主要原料,将酒精糟或糟液、废纸浆与天然碳酸钙矿粉、硅石粉等混合,发明出了一种无毒无腐蚀的环保型融雪剂,其活性成分是在发酵期间沉积下来的可溶物。此外,来自美国纽约州和加利福利亚州的科研人员(USPatent:7045076)发明了一种新型防腐蚀型融雪剂,其原料采用的是酒副产物酿造浓缩液、蒸馏浓缩液和浓缩玉米浆。(5)利用酯、糖副产物生产融雪剂我国科研人员(专利号:1600830)以甲基葡萄糖甙母液为主要原料,经脱醇、脱色精制,再配以二乙二醇或三乙二醇等,经混合搅拌配制成一种环保型融雪剂。美国肯塔基州乔治敦的科研人员(US Patent:6416684)利用糖蜜脱糖加工过程中的废弃物发明了一种新型融雪剂,此类融雪产品利用废弃物有效解决了成本和环境污染,但是其融雪效果一般,与传统的盐类融雪剂相比有明显不足,在生产上也相对复杂,故并未被广泛应用。(6)其他非氯盐类融雪剂,中国科学院海洋研究所与青岛市市政养护管理处联合开发出了一种名为“卫生变色化雪净”的新型融雪剂,其主要成分是部分海洋和陆地植物的提取液。河北工业大学和河北省宣大高速公路管理处共同研制出一种“无腐蚀复合融雪剂”产品,其生产及使用过程环保无害、工艺新颖、性价比高。来自美国密歇根的Kris A.等科研人员(USPatent:6287480),配置出了一种低腐蚀性的融雪剂.其主要组成为三水琥珀酸钾、三水琥珀酸铵、三水琥珀酸钠,一般以单一组分或混合组成,由于其成本相对较高,并未广泛使用。位于北海道的日本油脂公司开发出了以甘油和醋酸为主要成分的新型融雪剂,该融雪剂凝固点低,由于低温下甘油的粘稠性增大,施撒后作用时间长。混合型 各取优势,(1)氯化物和非氯化物混合型,瑞典国家公路交通研究院科研人员结合氯化钠与CMA的优点,将两者按照一定比例混合,制成了一种新型融雪剂,虽然在成本和腐蚀性方面得到了进步,但是其溶解性存在不足。天津渤海化工有限责任公司天津碱厂的韩春兰等(专利号:1417283)采用氯化钙、尿素、重过磷酸钙、硫脲、葡萄糖酸钠等原料研制出一种新型复合融雪剂,它对碳钢的腐蚀破坏较小,并具有吸水放热,冰点低,对环境影响小,融雪效率高等特点.(2)氯化物、缓蚀剂(阻锈剂)和非氯化物混合型天津市昌昊化工股份合作公司李臻等人(专利号:1488703)发明了一种由氯化镁和氯化钠两种物质或氯化镁、氯化钠和硫酸镁三种物质组成的复合型防锈融雪剂,原料来自化工厂制溴废液和副产工业盐或高低温盐,并加入了具有防锈作用的偏硅酸钠,意图减少施用过程中对道路和建筑的破坏;兰州金陵石化有限责任公司的王国强等(专利号:1594486)发明了一种以氯化钙为主料,尿素、亚硝酸钠、硫酸钾为辅助原料的混合型融雪剂,此融雪产品对环境影响较小,融雪效率高,并且含有植物生长所需的营养元素,具有较好的推广前景。
虽然融雪剂产品种类繁多,性质各不相同,但是在使用过程中通常以成本为首要考量因素,所以具备高效率和低腐蚀特点的产品,往往由于生产成本较高,限制了其广泛使用,所以,今后环保高效价廉的融雪剂产品开发和生产过程优化仍将是产业发展的核心问题。焦炉气甲烷化制合成天然气具备工西南化工研究设计院研究完成的“焦炉气甲烷化制合成天然气技术”通过鉴定。这标志着我国焦炉气甲烷化制合成天然气关键技术获重大突破,并完全具备工业化条件。该项目产业化后,可开辟焦炉气高效利用新途径,不仅能以‘化’带‘焦’,带动焦化和能源产业技术进步,还能解决焦炉气排放造成的环境污染和资源浪费问题。
  

       我国是目前世界最大的焦炭生产、消费和出口国,有大、中、小型焦化企业2000多家。其中.1/3产能在钢铁联合企业,2/3在独立焦化企业。独立焦化企业每年副产焦炉气891亿ms,除回炉加热自用、民用和生产合成氨或甲醇外,每年放散的焦炉气约200亿m。,其热值超过“西气东输”一期工程的天然气热值,既污染环境,又造成能源的巨大浪费。为此,西南院的科技人员先后完成了该项目的小试、模试和1000m3/h焦炉气规模的中试,对焦炉气的净化一甲烷化一分离系统进行了集成与开发,申报了4项发明专利。专家认为,该技术成果主要有四大创新点:催化剂同时具备完成甲烷化、脱氧和多碳烃转化三个功能;多级串联、气体循环、蒸汽回收等甲烷化工艺流设备和防止催化剂中毒;实现了焦炉气净化、甲烷化以及变压吸附气体分离成套技术的集成创新,在制合成天然气的同时还可得到99.99%的氢。专家预测,100万t/a的焦化装置副产的焦炉气甲烷化后,可产生10304万m3/a压缩天然气。根据周边情况还可副产99.99%以上的氢,并副产5.8万t蒸汽,年产值可达1.75亿元。我国每年若回收200亿m3焦炉气,可得到70亿~80亿m3,压缩天然气。相当于520万-590万t汽油。