化工过程开发5-5循环经济
2.3.5循环经济
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再循环原则
要求生产出来的物品在完成其使用功能后， 要求生产出来的物品在完成其使用功能后， 能重新变成可以利用的资源而不是无用的垃圾。 能重新变成可以利用的资源而不是无用的垃圾。 有两种方式可以实现资源化： 有两种方式可以实现资源化： ——原级资源化方式：将消费者遗弃的废物经资源 原级资源化方式： 原级资源化方式 化后制成与原来相同的新产品，如塑料、 化后制成与原来相同的新产品，如塑料、纸制品 等） ——次级资源化方式：将废弃物作为原料之一生产 次级资源化方式： 次级资源化方式 其他类型的新产品。 其他类型的新产品。
所谓循环经济， 所谓循环经济，本质 上是一种生态经济， 上是一种生态经济，它要 求运用生态学规律而不是 机械论规律来指导人类社 会的经济活动。 会的经济活动。 与传统经济相比， 与传统经济相比，二者的 不同之处在于： 不同之处在于：
循环经济倡导的是一种与环境和谐 的经济发展模式。 的经济发展模式 。 它要求把经济 活动组织成一个“ 资源－ 产品－ 活动组织成一个 “ 资源 － 产品 － 再生资源” 的反馈式流程， 再生资源 ” 的反馈式流程 ， 其特 征是低开采、 高利用、 低排放。 征是低开采 、 高利用 、 低排放 。
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再使用原则
希望人们能够尽可能多次以及尽可能以多种 方式地延长使用所购买的东西， 方式地延长使用所购买的东西，而不是用过一次 就废弃。 就废弃。 ——零配件统一标准 ——零配件统一标准，使产品更容易修复 零配件统一标准， ——产品设计开始，研究零件的可拆性和重复利用 产品设计开始， 产品设计开始 性。 ——注重产品的服务价值，即产品的使用功能放在 注重产品的服务价值， 注重产品的服务价值 产品开发的首位。 产品开发的首位。
复杂化工过程系统的能值计算方法
复杂化工过程系统的能值计算方法罗祎青;胡尊燕;袁希钢【摘要】In this paper, a method for calculating emergys of output streams and inner streams of chemical process system was proposed for the optimal design of the systems. Based on a energy or mass flow diagram, the distributions of material flows and the energy distributing coefficient are determined, and then a tracking method was proposed to calculate the emergys for the complex system by estimating the distributing parameters of input emergy among the inner streams. The proposed method was applied to the emergy analysis of a corn fuel ethanol production process.%针对复杂过程系统的生态化设计,研究系统内部及输出流股能值的计算策略和方法.基于系统能量或质量流程图,确定系统内外的能流、物流的分布和能量分配系数,通过建立复杂系统能值计算的循迹法,确定系统各种输入能值在系统内的分配,解决复杂系统内部联结各单元的流股能值准确计算问题.基于该方法,对玉米燃料乙醇生产过程系统进行了能值分析和评价.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2013(064)001【总页数】7页(P311-317)【关键词】能值分析;复杂系统;化工过程生态化设计【作者】罗祎青;胡尊燕;袁希钢【作者单位】化学工程联合国家重点实验室,天津大学化工学院,天津300072;化学工程联合国家重点实验室,天津大学化工学院,天津300072;化学工程联合国家重点实验室,天津大学化工学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TQ021.8引言传统化工过程设计主要是以最大经济收益为目标的，而可持续发展则要求化工过程设计须同时考虑环境、安全、乃至气候影响等生态化指标，这给化工过程分析、评价以及优化设计提出了新的挑战。
第5章 循环经济
实施3R原则的顺序
减量化
再利用
再循环
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三个历程
(1)最初人类以环境破坏为代价追求经济增长，由于 环境污染、生态破坏而终于被抛弃，人类认识到 不能排放废物污染环境，而应该通过处理(末端处 理方式)减少环境污染； (2)认识到环境污染的实质是资源浪费，因此进一步 从单纯处理废物到利用废物(通过再使用和再循 环)； (3)人们认识到利用废物仍然只是一种辅助性手段， 环境与发展协调的最高目标应该是实现从利用废 物到减少资源、能源的使用，最大限度降低废物 的产生。
循环经济则在系统内部以互联的方式进行物质交 换，以达到最大限度利用进入系统的资源和能源， 从而能够形成“低开采、高利用、低排放”。
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四 类 主 要 行 为 者
资源开采者 产品制造者 消 费 者 废物处理者
∵存在反馈式、网络状的相互联系 ∴系统内不同行为者之间的物质流可以远远高于 出入系统的物质流。
例如，一个地区集中供热比地区内各单位分别
供热将节约大量投资、能源和运行费用。
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集约使用的途径
提倡合伙使用或共享使用。
例如科研院所、大学内的大型仪器应对单位内、
社会开放使用；偶尔使用的汽车应该供多个驾驶
员使用；办公室等基础设施也可以安排让偶尔需
要的职员共享；发展租赁业可以加强物品的利用
循环经济第二个原则——再利用原则（反复利 用原则）
希望人们尽可能多次以及尽可能以多种方式地 延长使用所购买的东西。通过再利用可以防止 物品过早成为垃圾。
再利用原则要求产品和包装容器能够以初始形 式被多次使用和反复使用，它属于过程性方法， 目的是延长产品和服务的时间强度。
化工行业的绿色化和可持续发展研究化工行业的绿色化和可持续发展技术的应用和创新
化工行业的绿色化和可持续发展研究化工行业的绿色化和可持续发展技术的应用和创新化工行业的绿色化和可持续发展研究随着环境污染和资源短缺的不断加剧，化工行业面临着巨大的压力和挑战。
在这样的背景下，绿色化和可持续发展成为了化工行业发展的重要方向。
本文将从技术应用和创新的角度，探讨化工行业的绿色化和可持续发展研究。
一、绿色化技术的应用为了实现化工行业的绿色化，需要应用一系列绿色技术来减少环境污染和资源消耗。
其中，以下几个技术得到了广泛应用。
1. 清洁生产技术清洁生产是指通过改进生产技术和工艺，减少或避免对环境的污染和资源的浪费。
在化工行业中，清洁生产技术的应用可以从源头上控制污染物的产生、提高资源利用效率。
例如，通过改进反应器设计和催化剂的研发，可以降低废弃物和有害物质的产生。
同时，采用高效节能的设备和工艺，可以减少能源的消耗。
2. 循环经济技术循环经济是指通过资源的回收与再利用，实现经济可持续发展的一种模式。
在化工行业中，循环经济技术的应用可以最大限度地回收和再利用废弃物和废水，减少资源的浪费。
例如，采用废气、废水的处理和回收技术，可以将废弃物转化为资源，降低环境负荷。
3. 绿色催化技术绿色催化技术是指通过研发环境友好型催化剂，降低化学反应温度和压力，减少对环境的污染。
在化工行业中，绿色催化技术的应用可以提高反应的选择性和效率，减少副产物的生成。
例如，采用低温催化裂化技术可以降低能源消耗和废弃物产生。
二、可持续发展技术的创新为了实现化工行业的可持续发展，需要不断创新，推进技术升级和改进。
以下是几个可持续发展技术的创新方向。
1. 新型能源技术化工行业对能源的需求较高，因此开发和应用新型能源技术是实现可持续发展的重要途径。
例如，利用太阳能、风能等可再生能源作为替代能源，不仅可以降低化工过程中的温室气体排放，还可以减少对传统能源的依赖。
2. 废弃物资源化利用技术废弃物资源化利用是指将废弃物转化为可再生资源的技术。
化工技术在能源转化与资源利用中的创新与发展
化工技术在能源转化与资源利用中的创新与发展摘要：能源转化与资源利用是当今全球面临的重要问题之一。
化工技术作为一种重要的工具和手段，在能源转化和资源利用方面发挥着重要的作用。
本文从能源转化和资源利用的角度出发，探讨了化工技术在这两个方面的创新和发展。
具体而言，本文分析了化工技术在能源转化中的应用、化工技术在资源利用中的创新、化工技术在可再生能源利用和碳排放减少方面的发展等。
通过对相关文献和案例的研究，本文总结了化工技术在能源转化和资源利用方面的创新和发展的主要趋势，并对未来的研究方向进行了展望。
关键词：化工技术、能源转化、资源利用、创新、发展引言能源转化和资源利用是人类社会发展的关键问题，对于实现可持续发展至关重要。
化工技术作为一种重要的工具和手段，在能源转化和资源利用方面具有重要的地位和作用。
本文旨在探讨化工技术在能源转化和资源利用中的创新和发展，为相关领域的研究和应用提供参考。
1化工技术在能源转化中的应用化工技术在能源转化中的应用是指通过化学反应和工艺流程将一种形式的能源转化为另一种形式的能源。
下面将详细介绍几种常见的化工技术在能源转化中的应用：煤炭气化和炼油：煤炭是一种重要的化石能源，但其直接燃烧会产生大量的污染物和温室气体。
化工技术可以通过煤炭气化将煤炭转化为合成气（主要由一氧化碳和氢气组成），然后通过合成气制取燃料、化工产品和电力能源。
类似地，炼油过程也是将原油转化为燃料和化工产品的化工技术。
生物质能源转化：生物质是一种可再生能源，包括植物、木材、农作物残渣等。
化工技术可以将生物质转化为生物燃料，如生物柴油和生物乙醇。
通过生物质能源转化技术，可以实现对可再生能源的利用，并减少对化石能源的依赖。
太阳能光催化：太阳能是一种广泛可利用的清洁能源，但其能量密度较低。
化工技术中的光催化技术可以将太阳能转化为化学能。
通过光催化反应，可以利用太阳能分解水制取氢气作为燃料或进行二氧化碳的还原反应，将二氧化碳转化为有机物。
化工研究与开发
据 1980 ～ 1982 年的统计，从事化工科研的人数在美国有 6 万 人 , 苏联 6.28 万人 , 日本 3.28 万人 , 联邦德国 5.25 万人，分别 占化工职工总数的 4.5 ％、 3.0 ％、 5.4 ％和 9.3 ％，而在这些国 家的所有工业部门中 , 科研人员占职工总数的相应比例分别为 2.9 ％、 1.5 ％、 1.8 ％和 2.7 ％，可见，化工科研人员所占比例，远较整个 工业大。在欧美各国，化工研究开发工作的主力为各化工公司，其次是 独立的研究机构（其中有些是隶属于政府的），以及大专院校（主要从 事基础研究工作）。政府的主要作用是进行政策性指导，并对一些风险 较大且带有方向性的研究开发项目，给以财政支持。苏联和东欧国家的 研究开发工作体制为中央计划体制，即由中央政府制定科技发展长远规 划及年度计划，所需的人员、经费及条件等也由国家提供。承担化工研 究开发任务的主力是化工部门所属的研究机构。
③基础设计 这是研究开发工作成果的主要表现形式，也是研究开发单位向用户进行技术 转让的主要技术文件，又是设计单位为用户进行工程设计的主要技术依据。 基础设计的内容和深度可由研究－开发单位与设计单位协商确定，通常有：带控 制点流程图、物料流程图、物料衡算和热量衡算、设备一览表和设备简图、投资 和成本估算等。 发展概况 对于化工产品和工艺的研究工作可以追溯到 18 世纪，但有组织的研究直到 19 世纪末才初具规模。当时美国杜邦公司建立了炸药试验室，埃克森研究和工程 公司也宣告成立。从 20 世纪 30 年代开始，化工研究和开发工作才日趋繁荣。 各大化工公司纷纷建立了庞大的研究开发部门，其研究开发费用约为销售额的 2 ％～ 5 ％。一些独立的研究机构也相继成立。目前在美国、日本、英国、联邦德 国、法国等国家中，研究和开发费用约占国民生产总值的 2 ％～ 3 ％，其中化工 研究开发费用的比重约为 10 ％左右。在化工研究开发费用中，基础研究约占 10 ％～ 15 ％，应用研究约占 20 ％～ 30 ％，开发研究约占 55 ％～ 70 ％。
化工工程工艺中的绿色化工技术
化工工程工艺中的绿色化工技术绿色化工技术是指在化工过程中，通过合理的设计和控制，减少对环境的污染和资源的消耗，最大限度地提高可持续发展的效益和效果。
绿色化工技术主要涉及以下几个方面：1. 绿色合成技术：绿色合成技术旨在减少有害物质的生成和排放，提高化工产品的品质和性能。
绿色合成技术包括使用可再生资源和环境友好的溶剂，优化反应条件，选择高效催化剂和催化反应等方法。
通过选择合适的催化剂和反应条件，可以实现废物转化为有用产品的目标。
2. 循环经济技术：循环经济技术是指通过循环再利用、回收和再生，减少资源的消耗和废弃物的排放。
循环经济技术主要包括废物的再利用和资源的回收利用。
废物气体和废水的处理可以通过生物降解、生物滤池和膜分离等技术进行，从而减少对环境的污染。
3. 清洁生产技术：清洁生产技术是指在化工过程中，通过优化工艺流程和控制条件，减少废物和有害物质的产生。
清洁生产技术主要包括改进工艺设计、优化反应条件、减少废物和化学品使用等。
通过改进反应条件和选择环境友好的催化剂，可以减少或避免对环境的污染。
4. 绿色能源技术：绿色能源技术是指使用可再生能源和其他清洁能源，在化工过程中减少化石能源的使用和环境的污染。
绿色能源技术包括太阳能、风能、生物能等可再生能源的利用，以及燃气、核能等清洁能源的利用。
使用太阳能热能进行化工反应加热，可以减少化石燃料的使用和碳排放。
5. 绿色产品技术：绿色产品技术是指设计和制造环境友好的化工产品，减少对环境的污染和资源的消耗。
绿色产品技术包括选择环境友好的原材料、优化产品设计和制造工艺等。
在塑料制造中，可以选择可生物降解的材料，减少对环境的污染。
化工企业节能与地区循环经济发展
化工企业节能与地区循环经济发展作者：颜欣来源：《城市建设理论研究》2013年第22期【摘要】循环经济是近年来可持续发展的一种新形式，并得到了广泛好评。
化工企业中推行循环经济策略，不仅可以提高原料的利用率，在节能减排方面也有重要贡献。
【关键词】化工；循环经济；节能中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：前言文章对循环经济做了详细的介绍，同时对化工企业发展循环经济的制约因素进行了分析，通过分析，并对化工企业发展循环经济的对策进行了探讨。
二、当前化工企业发展循环经济的制约因素分析企业、市场机制和政府的宏观调控是市场经济体制的三大基本要素。
作为一种新的经济形态，化工企业要发展循环经济离不开这三大要素作用的发挥。
在我国现阶段国情下，化工企业自身条件和市场机制以及政府宏观调控发挥作用的条件都还存在着许多问题。
1.化工企业自身条件的制约化工企业对循环经济认识不足，许多企业对发展循环经济的重要性认识不足，发展思路仍然停留在“重增长数量，轻增长质量”的阶段，没有把发展循环经济的战略意义上升到经济社会可持续发展的高度；其次是很多化工企业没有正确认识到循环经济的内涵和外延，甚至把单个企业内部的清洁生产行为等同于循环经济，有碍循环经济的长远发展和深入推广。
2.现行市场机制不完善的制约我国现行的市场机制还存在着诸多问题，也直接影响着循环经济在企业层面的发展。
首先，资源定价体系不合理。
自然资源价格较低，仅考虑了获取时支付的成本，既不能正确地反映供求关系，也不能反映其环境成本和机会成本。
需要化工企业再生利用的原料不仅在性能上不占优势，在价格上也不占优势，企业很难自主发展循环经济。
其次，公共资源和环境的产权不明晰。
产权不明晰造成的外部性使得化工企业在进行生产活动时无须考虑其带来的社会效益的高低，但却可以无偿占有社会成本，于有些资源和环境的产权难以明确界定或者需要支付很高的交易成本才可以界定，使得通过界定产权来消除企业生产的负外部性的过程非常艰难。
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区域的柔性结构
由于园区内形成了一个比较完整、闭合的生态 工业网络，因此，园区产品、生产规模等对资 源供应、市场需求以及外界环境的随机波动具 有较大的弹性，园区整体上抵御市场风险的能 力大大加强，表现出了较强的柔韧性。
贵港国家生态工业园区
贵港国家生态工业（制糖）示范园区总体结构
贵港国家生态工业（制糖）示范园区
该园区以上市公司贵糖（集团）股份有限公司为核心，以 蔗田系统、制糖系统、酒精系统、造纸系统、热电联产系 统、环境综合处理系统为框架，通过盘活、优化、提升、 扩张等步骤，建设生态工业示范园区。 在总体结构中，每个系统内部分别有产品产出，各系统之 间是通过中间产品和废弃物的相互交换而互相衔接，从而 形成一个比较完整、闭合的生态工业网络。园区内的资源 得到最佳配置，废弃物得到有效利用，环境污染减少到最 低水平，因此，该示范园区充分体现了生态工业的四个主 要特点，即横向耦合性、纵向闭合性、区域整合性以及区 域的柔性结构。
Steam
Water Artificial Ls Power Station
Used Water
Residual Heat
Gypsum Gyproc
Municipality of Kalundborg
Residual Heat
Fertiliser Industry (NH4)2S2O3
循环经济发展的全球背景
丹麦－是循环经济的先行者，它已经取缔了燃煤能源 工厂和一次性饮料包装生产线，并实现了风力发电占 全国总电力的15％。 美国－在循环经济立法方面取得了可喜的进展。要求 通过资源消耗削减和再循环，并减少50%废弃物。 德国－1986年就颁布实施了《循环经济与废物管理 法》，制定了包括《包装条例》、《限制废车条例》 和《循环经济法》等推动循环经济的发展。 日本－在2000年召开“环保国会”，通过了如《推进 形成循环经济型社会基本法》等多项循环经济法规。
横向耦合性
三条主要的生态链：
甘蔗制糖蔗渣造纸生态链 制糖糖蜜制酒精酒精废液制复合肥生态链 制糖（有机糖） 低聚果糖生态链
物流中没有废物，只有资源，各环节实现了充 分的资源共享，变污染负效益为资源正效益
纵向闭合性
园区内的主要原料是甘蔗，由甘蔗生产出糖、 纸和酒精等产品，最后，酒精厂复合肥车间生 产出的甘蔗专用肥和热电厂锅炉的部分煤灰一 起作为肥料又施于甘蔗田，从而使整个园区形 成“从源到汇再到源”的纵向闭合。
UNEP《全球环境综合报告》巴黎2002 日益恶化的全球环境呼唤循环经济
过去10年，传统的线性经济方式进一步导致环 境退化和灾害加剧，对世界造成了6080亿美元 的损失——相当于此前40年中的损失总和。
最新气候模型表明，除非大大减缓资源使用， 推行循环经济模式，否则到2100年，地球温度 将比现在上升6度，必然导致气候变暖、生物 多样性减少、土壤贫瘠、空气污染、水极度缺 乏，食品生产减少和致命疾病扩散等全球性重 大环境问题。
SO2窑气
硫酸生产
水泥生产
磷铵生产
磷石膏
鲁北磷铵－硫酸－水泥联产纵向生态工业链生产流程
副产盐石膏
制取海盐
蒸发
海水
蒸发
蒸发
海水养殖
提溴
硫酸钾
苦卤
蒸发
氯气 离子膜电解
氯化镁
鲁北海水－水多用纵向生态工业链
磷铵 硫酸
劣质煤
海水冷却
热
余热
养殖 提溴 烧碱
水泥
电
炉渣
制盐
苦卤
全厂用电
鲁北盐－碱－电联产横向生态工业链
循环经济的宏观表达 “自然－经济－社会”的整体良性循环
循环经济的微观表达 从线形经济形态向闭环形经济形态转换
循环经济的概念内涵
循环经济（Circular Economy）是指借 鉴自然生态系统物质循环和能量流动规 律而重构的经济系统。它将和谐地纳入 到“自然－经济－社会”复杂巨系统全 面、协调、可持续的运行之中。这是以 产品清洁生产、资源循环利用、废物高 效再生、社会可持续消费为特征的高级 生态经济形态。
循环？经济增长模式
低消耗、低污染、高产出
卡伦堡（kalundborg）生态工业园区
20世纪80年代－－工业共生体系 发电厂、炼油厂、生物制品（制药）厂、石膏板（建筑材料） 生产厂 Asnaesvaerket热电厂（150万千瓦） Statoil炼油厂（>300万吨） Novo Nordisk生物工程公司（工业酶和胰岛素） 瑞典Gyproc石膏材料公司（1400万m2/a） 通过废料交换，发电厂的粉煤灰和除尘渣不必建填埋场；炼 油厂的硫不再排放到空中，减少了大气的污染；制药厂的废 渣也无需填海或填埋，而转化为有机肥料，供农户使用。
卡伦堡工业共生体系
Farms
Biomass & Yeast Slurry
Fly Ash
Cement Industry
Water
Novo Nordisk
Steam
Bioteknisk Jordrens
Waste Water
Sludge
Nickel & Vanadium
Lake Tissø
Water
Water
循环经济发展模式的基本准则
循环经济遵循“减量化”准则（Reduce） 以资源投入最小化为目标。 循环经济遵循“资源化”准则（Reuse） 以废物利用最大化为目标。 循环经济遵循“无害化”准则（Recycle） 以污染排放最小化为目标。
传统的线性经济
生产系统
消费系统
“资源－产品－污染排放”单向物资和能源流量的线性经济模式 特征：高开采、低利用、高排放 对资源的利用是粗放的和一次性的
一体化资源回收工业园
鲁北磷铵——硫酸——水泥产业链
鲁北国家生态工业示范园区
鲁北生态工业系统是一个坐落在海滩盐碱地上的以化工生产 为主的国有特大型集团企业，也是目前世界上最大的磷铵、 硫酸、水泥联产企业和全国最大的磷复肥基地。 物质流是以硫酸、合成氨、氯气为中心构成 能量流是以热电联产、海水冷却、余热利用、蒸汽与电的合 理使用及梯级利用为中心构成 废物流，即产业链之间的废物利用关系，是以二氧化硫回用 于海水提取溴，磷石膏、盐石膏、炉渣等用于制硫酸联产水 泥为中心构成；废物流紧密联系海水－水多用流程，共同形 成了以化学共生关系为主的生态工业系统。
经济技术开我发区国生高态新技工术业开发园业区区建 生设态工业园区
1999年以来，国家环保局将发展循环经济、实施区域 经济和环境“双赢”的一个重要举措，积极试点，稳 步推广，在宣传、技术研究、理论探索、政策引导及 试点等方面做了大量的工作。 2001年，批准建设我国第一个国家生态工业（建设） 示范园区－广西贵港国家生态工业（制糖）示范园区。 广东南海国家生态工业示范园区、内蒙古包头国家生 态工业示范园区、新疆石河子、湖南长沙黄兴、山东 鲁北等10个生态工业园区。
区域整合性
园区内水资源消耗的主要环节中，将制糖生产中的冷 凝水、凝结水回用，造纸系统的脉冲白水回用；锅炉 的燃料可用甘蔗蔗髓；将热电厂锅炉的含硫酸性烟气 和造纸厂的碱性废水进行中和反应；将园区内的固态 废弃物如滤泥、白泥、废渣等加以综合利用，最终使 得排到环境中的污染物被降至最低。更重要的是，为 解决广西制糖业的结构性污染问题，园区内的造纸厂、 酒精厂消化了贵港周边糖厂的16万吨蔗渣及广西全区 内近98％的糖蜜，从而实现了园区内、贵港市乃至广 西全区的区域整合性。
资源－产品－再生资源
21世 纪特征的：循低开环采经、高济利用、低排放
再使用
减量化 非物质化
生产系统
消费系统
再循环
再使用
循环经济－－寻求可持续发展瓶颈的战略突破
（1）从线性开放方式——非线性闭环方式
（2）环境友好性 循环经济的本质特征
（3）服务优先
（4）变更经济增长方式
粗放型经济增长模式
高投入、高消耗、低 产出、低效益和高污染
Sulphur- and Ammonia-rich
Effluents
Fish Farms
国外生态工业园发展特点和趋势
建立和发展的行业多以化工、能源和农业为主体 企业之间的合作与协调多以市场经济为导向、各自的经济 利益为驱动力而形成的，政府和有关部门的协调作用极小。 有的生态工业体系相对理想的生态工业园和自然生态系统 较为脆弱，经不起系统内外的干扰。 由于政府和部门的宏观调控较微弱，使内部企业仅考虑自 身利益。这样并不能保证整个园区系统的最大利益，为此 这样的生态工业园并没有完全真正发挥其最大作用。