1、糠 醛 生 产 污 染 来 源 与 污 染 防 治王洪莉(绥中县环境监察局,辽宁绥中 125200 )摘 要:随着全国玉米产量的提高,为糠醛生产提供了丰富原料,推动了糠醛企业的发展 。但受现有的糠醛生产工艺的限制,污染物的排放和治理技术存在问题,影响了糠醛企业的发展 。通过分析某糠醛企业生产过程中的污染来源,提出污染防治措施,以促进现有糠醛企业健康发展 。关键词:糠醛生产;污染来源;污染防治Abstract: The increasing of national maize production provides abundant raw materials for the furfural
2、production ,promotes the development of furfural enterprises. However , limited by the existing process , pollutants emission anddisadvantages of the treatment technology affects the development of furfural enterprises. By analyzing the pollutionsources in the process of a furfural enterprise , puts
3、 forward pollution prevention and control measures to promote ahealthy development of the existing furfural enterprises.Key words: furfural production ; sources of pollution ; pollution prevention and control中图分类号: X382 文献标识码: A 文章编号: 1674-1021( 2013) 04-0045-02收稿日期: 20130401;修订日期: 2013-04-10。作者简介:王
4、洪莉,女, 1959 年生,高级工程师,主要从事环境工程工作 。1 引言糠醛(学名呋喃甲醛)是一种重要的有机化工原料,可制造橡胶 、塑料 、合成纤维 、农药 、医药 、涂料 、化学试剂和各种助剂等 。糠醛通常从各种农副产品中萃取,目前其主要原料是玉米芯,而我国玉米产量已经达到 2 亿 t ,为糠醛生产提供了丰富的原料,带动了糠醛企业的发展 。我国已成为糠醛的主要生产国和出口国 1,现在全国糠醛企业有 300 余家,受原料的限制,生产规模多为年产糠醛 2 000 t ,生产地点大多为农村和乡镇 。糠醛生产工艺简单,易于掌握,但糠醛生产过程中会排出大量工艺废水 、工艺废气 、工艺废渣等,严重影响周
5、围环境,因此糠醛的污染防治是糠醛企业能否健康发展的重要前提 。2 糠醛的生产及污染来源2.1 生产方法目前糠醛生产方法主要有硫酸法 、醋酸法 、盐酸法 、无机盐法 4 种,而硫酸法是经典的生产糠醛方法,目前 95% 的糠醛生产企业采用硫酸催化法 。它利用 3%6 的稀硫酸作催化剂,将原料与催化剂在加压下蒸煮,用高压或过热蒸汽带出反应物,经分离得到糠醛成品 。该法技术路线成熟 、工艺流程简单 、易操作控制 、投资较少 。其缺点是原料利用率低 、间歇操作能耗较高 、副产物回收率低 、成本高 2。2.2 工艺流程以某年产 1800t 糠醛企业为例,工艺流程见图 1 。2.3 污染来源2.3.1 废水
6、污染通过对某年产 1 800 t 糠醛企业的调查,发现糠醛生产过程中废水主要产生于 4 个阶段 。( 1 )水解阶段 。玉米芯中加入浓度 6% 的稀硫酸,然后用蒸汽直接加热 。蒸汽冷凝水 、反应生成水 、硫酸带入水均在水解釜内,因而水解工段只有原液和残渣 2 种产物 。其中原液含糠醛 4%8% ,乙酸也是水解的主要产物,占 2% 左右 。若以生产中平均含糠醛 6% 计算,则原液中每吨糠醛含水 16.7 t ,此水从蒸馏塔排出,是图 1 糠醛生产工艺流程及污染来源斗提机螺旋输送器配酸槽冷凝器冷凝器中和罐粉碎机粉尘玉米芯拌酸机水层去原液罐脱水塔废水碳酸钠溶液糠醛渣水蒸气水解锅水硫酸硫酸计量罐原液贮
7、罐冷凝器糠醛贮罐分醛器工艺废气脱水罐低沸物醛泥设备及地面冲洗水废水水蒸气成品糠醛精制釜蒸馏塔45废 水的主要来源,当生产指标不好时可能产生废水20 t 。( 2 )分醛阶段 。经过蒸馏塔粗蒸馏后的糠醛以蒸汽形式从蒸馏塔溢出后进入冷凝器冷凝为液体,再进入分醛罐进行醛水分离,此阶段产生少量废水,每吨糠醛约排水 100 kg ,返回原液罐,不外排 。( 3 )中和阶段 。采用浓度为 20% 的纯碱溶液来调节粗醛的 pH值 。因每吨产品仅消耗纯碱 5 kg ,每吨糠醛约排水20 kg 。该废水为碱性废水,被锅炉除尘器脱硫系统利用,不排放 。( 4 )精制阶段 。糠醛的精制是糠醛与溶解于其中的低沸物分离
8、的一个过程,故在精制过程中有大量的低沸物从脱水罐产出,主要成分为甲醇和丙酮,分别占产低沸物的 70% 和 29% ,每吨糠醛产生低沸物 130150 kg 。综上所述,除去循环冷却水,糠醛企业的废水主要为蒸馏塔排放的每吨成品糠醛16.7 t 的废水,加上设备及地面冲洗水等(不包括精制低沸物),每吨糠醛排水约 20 t 。2.3.2 废气污染破碎玉米芯工段产生的粉尘;锅炉燃烧糠醛渣所产生的烟尘和 SO2;水解釜排渣过程中的气态糠醛及其他恶臭气体散发 。2.3.3 固体废物水解锅排出糠醛渣,每吨糠醛产渣 10t ;锅炉每燃烧 1t 糠醛渣产生 3kg 废渣;玉米芯在粉碎过程中产生粉尘;非正常生产情
9、况下产生的醛泥(危险废物) 。3 污染防治根据糠醛生产过程中的污染来源,某糠醛企业采取了相应的污染防治措施 。3.1 废水的治理3.1.1 内循环技术治理塔下废水蒸馏塔下废水先排入沉淀池内进行沉淀,再用泵送入换热器内,与锅炉来的一次蒸汽进行热交换,将废水产生的二次蒸汽通入水解釜,作为水解工艺蒸汽使用,实现了工艺废水的零排放 。3.1.2 存在的问题及防治措施( 1 )循环冷却水 。生产中,蒸馏塔 、减压蒸馏塔 、醛回收装置等设备均需大量循环冷却水,均采用间接冷却方式,但是设备难免有跑 、冒 、滴 、漏的情况 。为了防止循环冷却水污染的发生,企业采取了循环冷却水定期监测制度,以便发现问题及时对循
10、环水进行处理 。( 2 )雨水 。在使用和运输糠醛渣的过程中,会有糠醛渣撒落,为避免雨水混杂糠醛渣外排,企业增加了 200 m3雨水收集池 。( 3 )废水事故外溢 。当换热器和附属设备出现故障时,蒸馏塔废水排放量超过沉淀池蓄水量会产生外溢 。为防止污染事故发生,企业增加了 240 m3事故废水应急池(不锈钢内衬) 。3.2 废气的治理3.2.1 惯性除尘沉池群塔脱硫技术治理锅炉废气锅炉燃烧糠醛渣所产生的烟气进入惯性除尘沉池群塔脱硫强化减排机组净化,其入口烟尘浓度为3 891.16 mg/L ,出口浓度为 103.5 mg/L ,除尘效率为97.3% 。SO2进入惯性除尘沉池群塔脱硫强化减排机
11、组入口浓度为 242 mg/L ,出口浓度为 75.5 mg/L ,脱硫效率为 68.8% 。烟道总出口烟尘浓度为 98.36 mg/L ,黑度为 1 , SO2浓度为 189 mg/L 。该锅炉排放标准执行 锅炉大气污染物排放标准 ( GB13271- 2001 )中 时段中二类的标准,其烟尘排放浓度及黑度 、SO2排放浓度均符合该标准 。3.2.2 焚烧处理低沸物企业使用吸油棉吸附低沸物, 24 h 更换一次,吸油棉及吸附的低沸物与糠醛渣混合后进入锅炉焚烧 。3.2.3 布袋除尘器处理粉碎机产生的粉尘企业采取布袋除尘器捕集粉碎机产生的粉尘,净化后的气体由排气筒排至大气中,粉尘用于农业积肥
12、。3.2.4 围墙和地面硬化防止料场的扬尘企业对原料场地使用黄土压实的办法,使地面硬化,并建有 1.5 m 高围墙,有效防止料场扬尘 。3.2.5 封闭渣棚防止糠醛气体及其他恶臭气体外逸水解釜排渣时挥发气组成主要为丙酮 、甲醇及乙酸的水蒸气,故在排渣过程中将有异味产生 。为最大程度地降低异味对周围的环境影响,对渣棚进行封闭,使用引风机将含酸废气引入碱液槽,经碱液过滤消除气味,含醛废气经集气罩引入冷凝器,冷凝水进入蒸发器用于生产 。3.3 固废的治理使用 SHS6- 1.25- K12 锅炉,其燃料全部是糠醛渣,节约能源,处理效率高 。锅炉燃料使用的糠醛渣量和糠醛产渣量基本匹配,每日 80t ,锅炉每日燃烧产生的废渣约 240kg ,用于制造碱性土壤的肥料,外销 。玉米芯在粉碎过程中产生粉尘用于生产有机肥 。产生的醛泥送往危险废物处理单位处理 。4 结语糠醛企业污染防治对改善农村环境,推动农村循环经济体系建立具有重要意义 。只有在糠醛生产实践和对其环境监管的过程中及时发现问题 、解决问题,才能有效地防治环境污染,实现企业内部循环经济 。参考文献 1 孙金德,何崇喜 . 糠醛生产工艺简介 J . 现代化农业, 1998 ( 5) . 2 代秀兰 . 糠醛企业清洁生产关键技术研究 D . 大连:大连理工大学, 2009.环 境 保 护 与 循 环 经 济46