合成洗涤剂工业技术及装备的发展与碳达峰碳中和

王全贵 陈 刚

中国中轻国际工程有限公司，北京，100026

1 概述

2021年中国的两会上，碳达峰（emission peak）和碳中和（carbon neutrality）被首次写入政府工作报告。中国在联合国大会上对实现碳中和时间也做了公开的承诺。

我国提出的碳达峰和碳中和目标，对保护全球气候和环境有重大和积极的意义。但是实现这个目标需要多方和长时间的努力。

什么是碳达峰、碳中和？

“碳达峰”和“碳中和”的概念：

“碳达峰”是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低。

“碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，然后通过植物造树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。

这就明确指出节能减排是能源类企业、化工类生产企业、特别是一些高耗能企业等在这一过程中的重点任务。这一过程可能是一个漫长而持续的循序渐进的过程。

碳达峰碳中和是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，只有纳入生态文明建设整体布局，才能推动经济社会绿色转型和系统性深刻变革。实现碳达峰碳中和目标愿景，呼唤着技术的快速突破和市场的有效激励，需要有突破性技术支撑。碳中和的目标绝不是仅靠某一两个行业的改变就能达成的，这需要从能源、环保、交通、工业、农业、建筑、新材料、数字技术等多个维度共同发力，每一个维度都是内涵丰富并且产业链超长，涉及领域极其广阔，所容纳的企业和资金数量相当的大。合成洗涤剂工业技术装备的发展也必须作出自身的努力,为实现碳达峰碳中和愿景作出应有的贡献。

2 合洗工业技术装备发展历程与碳达峰、碳中和

据资料记载，随着石油工业的发展，以烃类为原料的合成洗涤剂工业是20世纪四、五十年代逐步发展起来的。1941年国外采用廉价的石油气中的丙烯为原料，经四聚和苯缩合制成十二烷基苯，也称作四聚丙烯烷基苯，再经发烟硫酸磺化、烧碱中和而制成烷基苯磺酸钠，从此合成洗涤剂工业才取得了比较大的发展。

20世纪50年代以来，各国相继建厂生产合成洗涤剂，以补肥皂之不足，特别是由于石油工业和石油化学工业的发展，不仅在数量上，而且在品种上为合成洗涤剂工业的迅速发展提供了必须的原料条件。1960年世界合成洗涤剂产量约为600万吨，1975年提高到1200万吨，到目前为止可达约5000万吨。全世界合成洗涤剂工业的技术装备在不断地创新改进，其产品产量逐年增长，花色品种也不断增加，应用范围也逐渐扩大。合成洗涤剂工业已成为发展最快、应用范围最广的工业之一。目前，合成洗涤剂不仅用于纺织纤维、服装以及日用器皿、厨房清洁、卫生间、金属材料等，还可用于农药、石油、医药、电子器材、机电、光学仪器、交通运输等各个领域。

我国合成洗涤剂工业起步较晚，直到1949年，洗涤用品工业还只有肥皂工业，而且多数是手工作坊，规模小，设备简陋。仅在上海、天津等少数大城市有几家规模稍大，采用机器生产的工厂。与今天的技术装备相比，谈不上工业生产规模。1949年肥皂产量仅3万吨。我国合成洗涤剂真正开始工业化生产并投放市场，开始有产量统计是在1959年，1959年肥皂产量达到41.5万吨，同年开始生产合成洗涤剂，但产量不足6000吨。从1959—2021年，我国合成洗涤剂工业经历了62个春秋。据2020年统计数据，合成洗涤剂年产量达到1108.84万吨，其中：合成洗涤粉354.92万吨、液体洗涤剂753.92万吨、肥（香）皂93万吨。60多年来随着我国的经济发展、人民生活水平的提高、住房条件的改善、洗衣机的普及，我国洗涤用品工业通过不同阶段不断的发展壮大，可粗略划分为以下几个基本阶段：1958—1978年计划经济条件下的20年，为创业及原料制约的起步发展阶段；1979—1988年开始，由计划经济转向市场经济的蓬勃发展阶段；1989—2000年大量技术及设备引进，国有企业、外资企业和其他国有企业之间的相互竞争占领市场，洗涤剂工业进入发展的快车道，同时也是消化吸收国外先进技术，改进和完善国有技术装备的有利阶段；2000年以后是我国洗涤剂工业规模化、专业化、自动化、智能化以及产品质量、品种均进入稳定、理智的发展时期。目前我国洗涤用品工业已具有相当规模，技术装备水平已达到或接近国际先进水平。产品的数量和质量均有大幅度的增长和提高，花色品种不断增加，技术装备及产品的应用范围不断扩大。技术装备和产能的不断发展壮大，满足了不同阶段的需求。

合洗技术装备的历史发展也一样遵循“碳中和”“碳达峰”的过程。1959年之前，我国基本上没有洗衣粉，即使有配方也非常简单，以无机助剂为主。生产方法也相当简单，基本上是人工土法搅拌混合，无装备可言。发展初期，技术及产品都很贫乏，自然碳排量也极小，完全可靠大自然自然中和。

1959—1980年洗衣粉的喷粉塔以混凝土塔和砖塔为主。在此阶段国内大量兴建洗衣粉喷粉装置，洗衣粉基本实现工业化生产。生产能力较小，一般都在5000～30000 t/a。塔径多为Φ3～5 m，生产工艺简单，即料浆配制、高压喷粉、过筛、包装。配料包装全部人工（人工拆包、人工称量、人工倒料、人工包装），劳动强度大，劳动环境差，能耗高。燃料多为人工煤气、重油。据记载当时每吨洗衣粉的耗能60～70 ㎏重油，折标煤约90 ㎏/t。

1981—1990年我国洗衣粉装置（含浓缩粉装置）大量引进外国先进技术装备。据不完全统计，我国引进了自动配料、喷粉装置约25套，附聚成型洗衣粉装置约9套。使国内部分企业的技术装备水平达到或接近20世纪80年代末90年代初的国际水平。引进装置的能力一般在50000 t/a左右，塔径多为Φ6～7 m。这些装置的引进极大地提高了我国洗衣粉装置的生产能力，促进了我国洗衣粉行业技术装备的发展，减小了劳动强度，改善了劳动环境，降低了能耗。每吨洗衣粉的耗能降至35～45 ㎏重油，折标煤约60 ㎏/t。能耗降低40%左右。在降低能耗改善环境的同时，碳相对排量也在相对减少，同时较好地满足了国民的消费需求。

20世纪90年代，我国洗衣粉生产装置不再继续引进。从此开始消化吸收，自行设计、制造，而且装置的规模和自动化程度不断提高。根据规模要求塔径多为Φ6～8 m，塔内料浆喷枪逐步由单层改为双层，双层喷枪比单层喷枪的生产能力可增加约20%，此时塔的喷雾干燥强度可达0.6 t/m2左右。料浆配制实现了自动称量连续供料，改进了料浆配制罐搅拌器的结构，料浆配制浓度由55%提高到70%以上，减少了料浆水分蒸发量40%，有效地降低了能耗，减少了碳排量。对于喷粉塔的干燥热源，国内多数企业已改用净化后的燃煤或生物质烟道气，与燃油或燃气热风炉相比较，不仅降低了产品生产成本，也起到综合利用之目的。产品包装实现了自动称量自动封口，装置生产实现了全计算机控制。产品品种增多，质量明显提高，劳动生产率得到极大的提高。

三氧化硫磺化装置是合成洗涤剂工业中不可缺少的化工装置之一，在合成洗涤剂生产工程中起到承上启下的关键作用，其工艺技术的先进性、产品质量的优劣直接关系到合成洗涤剂的质量。三氧化硫磺化装置的技术与装备的发展历程与洗衣粉的发展类似。

20世纪80年代前，烷基苯的磺化一直采用发烟硫酸作为磺化剂。烟酸磺化工艺流程简单，设备数量少，但产品质量差，劳动环境差，安全性能低，原料消耗高（发烟硫酸的有效利用率仅达35%）。产品磺酸含量只能达到85%，色泽深，无机盐含量10%以上。产品只能用于一般洗衣粉或洗衣膏的配制。落后的发烟硫酸磺化技术，严重地影响着我国洗涤剂产品质量的提高，同时也制约着合成洗涤剂工业的发展。

80年代末期，我国在引进技术和关键设备的基础上进行开发和研制，成功研制先进的磺化技术和设备，缩小了与国际水平的差距，并逐步将其系列化、专业化、规模化，目前已达到或接近国际先进水平，为我国洗涤剂生产技术的提高和发展起到了积极的推动作用。

2000年以来，我国相继建成多套3.8 t/h、5 t/h及5 t/h以上规模的大型磺化装置，在工艺技术及关键设备也有了新的理解和创新，比如新型节能环保设备的应用、尾气循环处理及安全设计模式，并且关键性非标设备全部国产化设计制造。新技术新设备的应用有效地减轻了环保的压力，节约了能耗,降低了碳排量。

三氧化硫比发烟硫酸作磺化剂相比有诸多优点：第一，大大节约硫资源，三氧化硫磺化为发烟硫酸磺化用硫量的三分之一；第二，由于磺酸中硫酸含量少，中和时耗碱量降低，在提高磺酸品质的同时原料成本大大降低；第三，由于原料为硫磺，运输较为方便、安全、运输量也小；第四，由于中和后产品含盐量低，可作为多种用途，除生产合成洗衣粉外，可配制液体洗涤剂等高档产品；第五，此工艺适应于多种有机原料的磺化/硫酸化，并且为发展新型洗涤剂如烯基磺酸盐、甲酯磺酸盐的工业化提供了条件；第六，经过不断开发、改进和创新已成功跨领域应用于生产油田三采助剂和润滑油助剂领域。正因为三氧化硫磺化工艺的优越性越来越明显，在洗涤剂工业中得到了广泛的应用和发展，其前景越来越广阔。

三氧化硫磺化技术的发展过程也充分体现了碳中和的过程，即节能减排、降低消耗、提高效率、提高质量、减少运输和库存。

合成洗涤剂工业循序渐进的发展，从无到有，从弱到强，仔细分析其实完全也遵循碳达峰、碳中和的路线和规律。人们在大量使用不同类型合成洗涤剂的同时，也增加了碳排量，所以必须在增加产能的同时进行技术和装备的不断改进和更新换代。

3 为实现碳达峰、碳中和目标合洗技术装备的发展方向

针对我们行业来讲，“碳达峰”的实际意义是什么？在实现“碳达峰”过程中，将会增加各种物质有效数量（即：有一定质量的数量），同时也是一个不断的进行碳中和的过程，不能等到碳排量达到峰值再开始中和，“碳中和”“碳达峰”实际是一个实现目标的过程。在这个过程中要避免和减少不必要或不应该出现的碳排量和无效的碳排量。合成洗涤剂浓缩化路线就是行业减少碳排量的有效途径之一。

浓缩化洗涤剂作为新一代的洗涤产品，分为粉状(浓缩洗衣粉)和液体(浓缩洗衣液)两大品类。液体浓缩洗涤剂包括浓缩洗衣液、浓缩洗洁精、浓缩柔顺剂、洗衣凝珠等产品。浓缩洗涤剂使用原材料成分更精，具有节能节水、减少塑料包装材料使用和消耗、降低了运输及储存空间、降低运输成本、降低了二氧化碳和废弃物、污染物排放量等优点，已经成为全球市场洗涤剂产品绿色化发展的重要措施。

目前，浓缩化洗涤剂在欧洲和北美市场已经得到了广泛的普及。欧洲肥皂、洗涤剂和护理产品协会(简称：AISE)1997年开始进行浓缩化洗涤剂推广，从洗衣粉逐步转向洗衣液。AISE近期发布的报告显示：最近几年，欧洲肥皂、洗涤剂和护理产品协会三次持续开展浓缩化自愿倡议行动，明显地推动了液体和粉体浓缩化。在过去的20年间，欧洲的洗涤剂市场发生了巨大的变化，技术进步推动了浓缩洗涤剂的发展，使消费者每次洗衣剂的用量明显减少。2017年与1997年相比，共节省了大约300万吨洗涤剂的使用量。液体化产品已快速发展成为欧洲洗涤用品市场的主导产品，这种需求带动生产企业不断推出浓缩化产品。

我国是洗涤剂生产和消费大国，近20年来从技术和设备开发都有了长足的进展，但与欧美发达国家相比还有较大的差距，特别是浓缩型产品的生产技术和关键设备还有待于进一步开发和创新。在扩大内需和增加研发投资方面，洗涤剂行业此前主要在大宗日化基础原料和产品发展较快，高端、差异化、技术含量比较高的原料和产品还需要加强其短板。

据有关报道，目前，浓缩化成为全球市场洗涤剂产品绿色化发展的重要措施。据介绍，美国液体洗涤剂浓缩化率达98.8%[1]，欧洲达近80%[1]，日本达98.9%[1]，韩国达66%。中国液体洗涤剂市场占有率仅为40%[1]，其中浓缩洗衣液占比只有4%[1]，国内液体洗涤剂使用率明显偏低。远低于欧美等发达国家，尚有巨大发展空间。合洗行业，目前正在有力推进洗涤剂浓缩化进程，是落实国家环保、能源战略的需要，是洗涤用品行业节能减排绿色发展的重要任务，加快推动洗涤剂浓缩化是行业绿色发展的重要选择，已成为合洗行业的共识。

推进洗涤剂浓缩化，除加大技术装备的研发力度外，还需要全社会共同努力，需要每个人从自身做起，要加强舆论宣传引导，在全社会倡导绿色消费，低炭生活理念。联合更多企业，开展浓缩洗涤剂进校园、进社区、进机关等公益性活动, 介绍浓缩化、绿色化产品使用方法，引导消费者把使用浓缩化产品作为一种绿色低碳生活方式。

当前是洗涤用品行业高质量发展的重要机遇期，洗涤用品工业绿色发展之路是行业可持续发展的重要保证。我们要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持新发展理念，紧扣高质量发展要求，坚持以深化供给侧结构性改革为主线，加快转型升级步伐，把加快洗涤产品浓缩化进程作为推动洗涤行业高质量发展的重要举措，以提高洗涤产品质量和培育、树立洗涤产品品牌，来实现行业转型升级；以向消费者提供质量品牌产品，来满足人民消费升级和高品质生活的新需求。

4 结语

随着全球低碳时代的到来，国内洗涤剂工业与全球洗涤剂市场也在接轨。随着消费需求的升级，日化洗涤用品的绿色化、浓缩化、功能化、个性化将成为发展的主导趋势。技术创新是推进洗涤用品工业升级发展的重要支撑，行业应加大新原料、新工艺、新装备的研发力度，以满足人民美好生活的需要，为实现我国提出的碳达峰和碳中和目标作出洗涤剂行业应有的贡献。