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斗胆妄议:一边重霾压城、一边进口硫磺零关税 精选

已有 15570 次阅读 2015-12-29 10:48 |个人分类:生活点滴|系统分类:观点评述|关键词:霾,工业化,政策,氧化硫| 政策, 工业化, 氧化硫

今天一早起来,电脑屏幕上:北京:今,霾;空气质量,重度污染。就在圣诞节前的一天,北京、天津都实施了霾重污染红色预警,中小学停课,汽车单双号限行。作为大学教师,不得不继续上班,空气质量低劣,上下班都无奈开车,被剥夺了步行运动的权力;从汽车出来到办公楼的一小段路上,还不得不戴上口罩。

那天在上班的路上,看到几乎所有的人都戴着口罩,匆匆忙忙的尽快进入建筑物。突然听到汽车上的广播新闻,好像是经济频道,说北方某公司通过某城市大港口进口10万吨韩国液态硫磺,得到零关税的待遇、通关的便利和一路官方的协助(http://news.163.com/15/1220/11/BB9BDAC300014JB5.html,http://www.100ppi.com/news/detail-20151022-670415.html ,第一个链结曾是从韩国进口硫磺零关税的报道)。

听了这一新闻,几天来像吃了苍蝇一般,回味起来,都忍不住呕吐,今天再感受到这污霾,实在忍不住,还是把这一议论写出来,但愿这是政府偶然失误。希望政府早日发令禁止进口硫磺。也愿天朝国民能早日摆脱污霾的压迫。

霾的前躯体,主要有四类物质:

硫的氧化物

氮的氧化物

挥发性有机物

燃烧生成的可悬浮颗粒物

实际上,我们每天忍受的霾,或PM2.5主要是这四类物质在大气中演化反应的结果。在上世纪80年代前的美国,曾被定义为光化学烟雾。

在这个演化中,硫氧化物和氮氧化物在空气中遇到水汽,生成亚硫酸和亚硝酸微液滴,遇到可悬浮颗粒物则会附着在其表面,由于这些无机酸的作用,会立即变化为亚硝酸盐和亚硫酸盐,在自然光的作用下,亚硫酸盐和亚硝酸盐会和大气中的氧气和臭氧反应,变成强酸硫酸盐和硝酸盐。当然,在没有可悬浮颗粒物的情况条件下,亚硫酸和亚硝酸仍然可以在自然光促进下与氧和臭氧反应,变成硝酸和硫酸。

表面附着了硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐的可悬浮颗粒物,表面活性是非常高的,再加上阳光或阳光中紫外光的作用,遇上可挥发有机物分子,就会发生一系列反应,有时候还有一氧化碳(一氧化碳常常和可挥发有机物一起排放)的参与,这个系列反应导致生成一系列毒性、致癌性都极强有机化学物质,如蓖类、吡啶类、酚类等等。

在这个演化中,硫氧化物、氮氧化物、硫酸、亚硫酸、硝酸、亚硝酸等,都既是催化剂,也是反应物。

硫和氮,都是构成植物、动物细胞的成分,自然界的化石燃料,煤、石油、天然气都是远古时代的动植物遗体,都含有一定量的硫和氮。按照重量百分比,硫含量比氮含量多一些。比如煤和石油,一般含硫在0.55 wt%。大部分含硫在12.5 wt%。含氮量要低一些。这些燃料含有的硫和氮,在燃烧中都被转化成了硫氧化物和氮氧化物。

燃烧排放废气中的硫氧化物,都来自于燃料中自有的硫,但排放的氮氧化物,除了燃料自有的氮转化的以外,还由于燃烧温度过高,空气中的氮有一部分被氧化。因此,常常说的天然气比煤洁净,是不一定的,如果用常规的火焰燃烧,生成的氮氧化物量并不少。只有结合了低温催化燃烧技术,才不生成氮氧化物。天然气中的含硫量也不低,只是比较容易分离净化,如果分离净化不到位,硫氧化物的生成,也不会少。

在讨论汽车尾气的时候,人们不太关注硫氧化物排放,是因为现代炼油技术已经把大部分硫除去了。虽然炼油工艺也除去了油品中存在的大部分氮,但是由于内燃机燃烧温度很高,还是会把空气中的氮氧化一部分成为氮氧化物排放出来。

化石燃料中硫的演化,对污霾量的贡献率极大,对污霾毒性和致癌能力的贡献也很大。但是硫在现代工业中有重要的应用,对现代工业体系有重要的支撑。

工业界的人士常常说,硫酸是现代工业之母,当然,也是现代化学工业之母。1750年铅室法制硫酸工艺的工业化,导致了现代化学工业框架的建立,同时,也催生了整个工业体系的建立。在此基础上,才有了现代工业文明。

硫酸工业的重要性和社会价值,由其本身的一个技术进步可以表达的很充分。1750年铅室法硫酸工艺工业化,是以NO/NO2为催化剂的,效率不够高,需要能耗高的气体分离,很难生产浓硫酸,但是这一工艺一旦工业化,硫酸的社会需求就被逐步放大,因为那个时代硫酸是工业的种子。1870年的一个技术进步,实际上是用Pt,白金作为催化剂,建立了非均相法制硫酸,取代了铅室法硫酸。这使得硫酸产量极大提高,特别是使浓硫酸的生产成本极大降低。大家知道,白金是很贵的金属,被大量用作催化剂,这本身就说明了硫酸工业在现代工业体系的地位。

制硫酸的原料硫,在开始年代用天然硫磺。但是天然硫磺不够用,就用硫铁矿,通过燃烧获得二氧化硫,再在催化剂的作用下,继续用空气氧化成三氧化硫。采用水吸收三氧化硫,从而成为硫酸。有了廉价的硫酸,由于其高活性和巨大的氧化能力,就衍生出了现代化学工业,进而演化出了现代工业体系。

二战以后,炼油技术得到了飞速发展,有色金属冶炼技术也得到了飞速发展,由于工业界的环保责任心和社会的压力,工业化国家都开展了硫磺回收。比如,炼油工业中,原来原油中的硫基本上都以硫磺状态被回收了。对于有色冶炼,好多矿物都是硫化物,或者含有硫化物,一般都用煤作燃料,排放废气中会有大量硫氧化物。但是近几十年来,大部分也被转化成了硫磺。加上天然气中硫元素的回收,还有局部的燃煤电厂的硫元素回收。这些回收技术的工业化和实现,逐步导致了世界性的硫磺过剩。近30年来,已经不再有硫铁矿制硫酸工厂了。

环境保护的压力在工业化国家一直持续增加,硫回收作为工业行为,成了工业界必须做的。由于国际市场的硫过剩,卖不出价钱。只有政府补贴,硫回收过程才能持续。所以,从日本、韩国买硫磺,是价格非常低廉的。

进口工业化国家补贴的硫磺,直接的效果是压抑了国内工业硫回收的动力。天朝政府不补贴硫磺回收,反而允许大量进口。这无疑间接助长了污霾的肆虐。

一个简单的算术,2014年中国燃烧了42亿吨煤,假设这些煤平均含硫1.5 wt%。那么,排放的硫元素为6300万吨,折合二氧化硫为1.26亿吨。这些煤燃烧,生成的氮氧化物的量,在相同的数量级。

显然,政府应该制止硫磺进口,鼓励硫回收。当然,硫酸工业消耗不了这么多的硫。但是毕竟可以减少一大部分硫氧化物的排放。

更重要的,是表明一种态度,让人民感受到战胜污霾的决心和前景。

 

祝各位同行2016吉祥!祝愿2016没有污霾!

 

20151229日于天南大联合楼

 

 




重霾围城 谁是罪魁祸首?
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