淺談糠醛行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展升級(jí)之路

崔云鋒

【摘 要】糠醛行業(yè)是化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，隨著30年前我國(guó)玉米芯作為生產(chǎn)原料的應(yīng)用，成本大大降低，將美國(guó)、前蘇聯(lián)生產(chǎn)大國(guó)逐漸 “淘汰”出局，但經(jīng)過(guò)我國(guó)近40年的發(fā)展，從工藝、設(shè)備、自動(dòng)化方面沒有一個(gè)新的改進(jìn)，而隨著國(guó)家對(duì)能源、環(huán)保、安全的監(jiān)管力度的加大，糠醛行業(yè)亟待進(jìn)行升級(jí)、改造來(lái)適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】糠醛；生產(chǎn)技術(shù)；升級(jí)發(fā)展

糠醛又稱呋喃甲醛，透明無(wú)色帶苦杏仁氣味之油狀液體，是我國(guó)的傳統(tǒng)出口化工產(chǎn)品之一，由于以糠醛為原料直接或間接衍生出的化工產(chǎn)品達(dá)1600多種，主要用于生產(chǎn)糠醛樹脂、呋喃樹脂、糠醛-尿醛樹脂、酚醛樹脂等。也用于制備果酸、增塑劑、溶劑和火箭燃料等。糠醛的生產(chǎn)以富含多縮戊糖的干蔗渣、玉米芯、稻殼等可再生的農(nóng)林作物為原料，具有可再生的特點(diǎn)，所以，在石油、煤、天然氣等能源日益緊張的今天，大力發(fā)展糠醛產(chǎn)業(yè)，努力開發(fā)其下游產(chǎn)品，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有重大意義。

1.糠醛生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

1.1工藝原理

糠醛的基本生產(chǎn)原理是：富含多聚戊糖的玉米芯，在酸性催化劑的作用下，經(jīng)升溫加壓進(jìn)行水解、生成木糖，木糖脫水生成糠醛。其反應(yīng)式如下：

H+ -3H2O

（C5H8O4）n+nH2O——→n（C5H10O5）——→nC5H4O2

△ △

生產(chǎn)工藝流程大體分為五個(gè)工段：原料粉碎、拌酸、水解、蒸餾、精餾。

1.2國(guó)內(nèi)外工藝技術(shù)概況

目前，國(guó)內(nèi)外糠醛生產(chǎn)工藝種類較多，就水解和精餾而言大體可分為兩大類，一類為固定床水解、間歇精餾或連續(xù)精餾；另一類則是旋轉(zhuǎn)床水解、間歇精餾或連續(xù)精餾。水解催化方式分為有酸水解與無(wú)酸水解，我國(guó)的糠醛生產(chǎn)全部使用有酸水解；無(wú)酸水解工藝目前尚不成熟，主要是采用玉米芯在中壓（大于1.6MPa）水解釜中產(chǎn)生醋酸而進(jìn)行自水解，缺點(diǎn)是成品收率相對(duì)較低。

1.3工藝流程描述

原料粉碎→拌酸→水解→冷凝→蒸餾→冷凝→毛醛→中和→精餾→冷凝→成品。

2.目前行業(yè)存在的問題

（1）生產(chǎn)規(guī)模：?jiǎn)误w生產(chǎn)能力小、產(chǎn)能不集中。目前，國(guó)內(nèi)的糠醛廠大多為年產(chǎn)3000t產(chǎn)能，近兩年有新建年產(chǎn)5000t的生產(chǎn)系統(tǒng)，但還是延續(xù)傳統(tǒng)的工藝，未能充分體現(xiàn)出規(guī)模效應(yīng)，單位產(chǎn)品攤銷費(fèi)用相對(duì)較高，規(guī)模弱勢(shì)凸顯，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較弱。

（2）人力成本：一套年產(chǎn)3000t/a系統(tǒng)生產(chǎn)定員為50人，隨著人力資源成本的不斷上升，工人工資費(fèi)用由5年前的250元/t醛升高至目前的520元/t醛。

（3）安全環(huán)保問題：排渣、運(yùn)渣、硫酸輸送等工段均為人工操作，自動(dòng)化程度較低，生產(chǎn)過(guò)程中存在一定的安全隱患；鍋爐均為手動(dòng)上渣鍋爐，密封性能差、效率低，污染物排放不穩(wěn)定；釋放氣體未有合理的回收裝置，刺激性氣體大部分釋放至大氣中。

（4）水解鍋體積小，操作自動(dòng)化程度低，造成蒸氣能耗相對(duì)較高，目前行業(yè)大多使用12-15m3水解鍋，噸醛蒸氣消耗達(dá)21t-23t，整體設(shè)備利用率較低。

3.行業(yè)改造升級(jí)思路

根據(jù)原料收購(gòu)半徑，規(guī)劃產(chǎn)能合并至10000t/年產(chǎn)，公司年消耗玉米芯原材料10.5萬(wàn)噸，每年產(chǎn)生的廢糠醛渣約為14.85萬(wàn)噸，為了充分利用糠醛渣生物質(zhì)能，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，淘汰現(xiàn)有的落后工藝，籌建生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目，并將糠醛生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化：

（1）將手動(dòng)燃渣鍋爐升級(jí)整合為兩臺(tái)具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)水平的35t/h循環(huán)流化床燃渣熱電鍋爐，平均效率較現(xiàn)有鍋爐提高40%。

（2）建設(shè)2×3.3MW生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目，年均發(fā)電量為4752萬(wàn)kwh，折合節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5萬(wàn)噸，可以減少二氧化碳排放量約15萬(wàn)噸。

（3）鍋爐環(huán)保設(shè)施系統(tǒng)綜合治理，各項(xiàng)污染物指標(biāo)達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。煙氣采用靜電+高效布袋除塵（裝置處理，鈉鈣雙堿法（濕法）脫硫處理后經(jīng)60m煙囪排放。

（4）采用水解排渣系統(tǒng)全密封裝置，將釋放出的無(wú)組織氣體設(shè)計(jì)專用回收裝置收集、蒸發(fā)冷凝器冷卻成液體后進(jìn)系統(tǒng)回用，徹底解決無(wú)組織氣體的氣味污染。

（5）采用無(wú)堿中和與輕組分（甲醇、丙酮）回收的連續(xù)精餾裝置系統(tǒng)。

（6）所有環(huán)保設(shè)施及各崗位進(jìn)行DCS系統(tǒng)自動(dòng)化控制，采用分級(jí)分層體系結(jié)構(gòu)，由工作站和通信網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成，將各個(gè)工作站連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、操作、信息管理和分散控制。

4.改前后主要優(yōu)化數(shù)據(jù)對(duì)比

行業(yè)通過(guò)淘汰置換落后工藝、系統(tǒng)改造升級(jí)實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能發(fā)電，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益上得到明顯提升，同時(shí)，對(duì)整個(gè)行業(yè)起到積極示范作用，對(duì)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要的意義。 [科]