糠醛生產(chǎn)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究

趙桂花 王欣欣

摘 要：本文對(duì)糠醛生產(chǎn)中的三廢進(jìn)行了說(shuō)明，介紹了一種循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方案，所有的原料和能源都?jí)蛟谘h(huán)中得到合理利用。

關(guān)鍵詞：糠醛；生產(chǎn)；循環(huán)；經(jīng)濟(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.008

糠醛化學(xué)名稱(chēng)α-呋喃甲醛，它是以富含多聚戊糖的植物纖維為原料，在催化劑的作用下，經(jīng)過(guò)水解、脫水、精制等工序，制得的一種有機(jī)化工產(chǎn)品[1]。目前，我國(guó)糠醛生產(chǎn)主要以玉米芯為原料，以5%～8%的稀硫酸作為催化劑。在水解釜內(nèi)通入高壓飽和蒸汽，在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下，其中玉米芯中含有的多聚戊糖（C5H8O4）n，在酸性條件下發(fā)生水解生成戊糖（C5H10O5），戊糖脫水生成糠醛（C5H4O2）。

1 糠醛生產(chǎn)中的三廢

糠醛生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢水、廢氣和廢渣。

1.1 廢水

因?yàn)榭啡┥a(chǎn)中是以飽和蒸汽作為熱源，反應(yīng)生成的糠醛伴隨著蒸汽一起經(jīng)過(guò)冷凝后進(jìn)入初餾塔蒸餾，塔頂?shù)玫娇啡┖枯^高的糠醛汽，塔底則產(chǎn)生大量的含醛廢水，糠醛生產(chǎn)中的廢水主要來(lái)源于此。每生產(chǎn)1t糠醛初餾塔底會(huì)產(chǎn)生12～14t的廢水[2]。廢水中主要含有有機(jī)酸如乙酸、甲酸及糠醛等其它有機(jī)物[3]。

1.2 廢氣

廢氣在糠醛生產(chǎn)中的主要來(lái)源是水解釜泄壓排渣時(shí)產(chǎn)生的含醛蒸汽。為了將水解釜內(nèi)反應(yīng)后的糠醛渣從釜底排出，反應(yīng)時(shí)間到的水解釜（高壓釜，約800～900kPa）將壓力平至新裝玉米芯的釜后，留有400～500kPa的壓力，利用釜內(nèi)壓力將糠醛渣排入渣場(chǎng)。過(guò)去直接排入渣房，由于突然的泄壓，含醛蒸汽彌漫在空氣中，不僅污染環(huán)境，而且造成能源浪費(fèi)[4]。目前有些企業(yè)已經(jīng)改成用封閉管道排渣。

1.3 糠醛渣

根據(jù)國(guó)內(nèi)大量糠醛廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)，每生產(chǎn)1t糠醛用10～11t的玉米芯，會(huì)排出12～15t的糠醛渣[5]?？啡┰饕煞轂槔w維素的木質(zhì)素，其次含有硫酸、糠醛、甲醇、丙酮等。糠醛渣排出時(shí)含水量較高，達(dá)到40%～50%，熱值約為2500kcal/kg。

2 糠醛生產(chǎn)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)

糠醛生產(chǎn)中有大量的廢氣、廢水、廢渣排出，如果將這些廢氣、廢水、廢渣直接排放，會(huì)造成極大的污染，并且導(dǎo)致能源浪費(fèi)?！笆濉眹?guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保提出更高的要求?？啡┬袠I(yè)面臨著巨大的壓力，部分糠醛企業(yè)加大力度，進(jìn)行綜合治理，改變了過(guò)去臟、亂、差的現(xiàn)象，能夠做到廢水回用，廢渣綜合利用，廢氣治理合格后排放。以下以上海毅知實(shí)業(yè)有限公司對(duì)紅彤化工有限公司糠醛生產(chǎn)的改造為例說(shuō)明循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方案。

2.1 廢水、廢渣循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)施方案

醛生產(chǎn)過(guò)程廢水主要是初餾塔底排出含有微量醋酸和糠醛的有機(jī)廢水，每噸糠醛產(chǎn)生廢水12～14t?？啡U水經(jīng)高速離心機(jī)物理分離粘稠物，糠醛廢水經(jīng)階梯沉降池、過(guò)濾池、納米氣泡池后進(jìn)入電容去離子CDI反應(yīng)池，靜電吸附電性物質(zhì)；處理后的廢水進(jìn)入廢水蒸發(fā)器變成二次水蒸汽后用于糠醛生產(chǎn)。蒸發(fā)用的生蒸汽冷凝液回鍋爐循環(huán)使用。如此廢水循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)了廢水零排放的目的?？啡U渣利用余熱鍋爐排放煙氣，換熱烘焙并混合適量石灰粉氣、輸送至造粒車(chē)間，使糠醛廢渣成型顆粒，用于氣化裝置生產(chǎn)蒸汽和電廠鍋爐燃燒，生成的蒸汽再供糠醛生產(chǎn)車(chē)間使用，使能源得到循環(huán)利用。

2.2 廢氣治理實(shí)施方案

糠醛渣從水解釜底部通過(guò)管道輸送到排渣器，排渣器的原理為旋風(fēng)分離器，在排渣器內(nèi)濕糠醛渣靠重力從排渣器的底部排出，含醛酸性蒸汽及夾雜的糠醛渣從頂部排出進(jìn)入氣體緩沖罐，緩沖罐內(nèi)設(shè)有噴頭，噴淋冷凝并收集廢氣中的糠醛，未冷凝的氣體進(jìn)入廢氣冷凝塔。在冷凝塔中蒸汽被大量的循環(huán)噴淋水冷卻。殘?jiān)皣娏芩畯牡撞颗湃腚A梯沉降池，污泥沉降在污泥池，至造粒車(chē)間回用，水進(jìn)入廢水處理工段。廢氣冷凝塔頂出來(lái)的廢氣通入階梯沉降池繼續(xù)冷凝，不凝尾氣經(jīng)活性炭和低溫等離子處理后排放。經(jīng)過(guò)上述工藝處理后，排渣時(shí)空氣中再無(wú)廢氣彌漫，不僅環(huán)境得到了改善，還回收了廢氣。循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

3 總結(jié)

綜上所述，經(jīng)過(guò)處理之后廢水和糠醛渣得以回用，廢氣得以處理，實(shí)現(xiàn)了“自然資源——產(chǎn)品和用品——再生資源”的閉環(huán)式循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。所有的原料和能源能在不斷進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)循環(huán)中得到合理利用。通過(guò)綜合治理使整個(gè)糠醛行業(yè)從高污染、低附加值向綠色環(huán)保、高收益和可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)一種循環(huán)、節(jié)約、可持續(xù)的低碳發(fā)展之路。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅耀軍.玉米芯生產(chǎn)糠醛中的污染治理簡(jiǎn)述[J].漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（02）：9.

[2]史偉明，張楠.糠醛生產(chǎn)“三廢”情況的調(diào)查[J].黑龍江環(huán)境通報(bào)，2002，26（01）：57-59.

[3]薄德臣，李憑力.糠醛生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展及展望[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2013，33（06）：128-129.

[4]仲偉華，王海霞，孟洋.糠醛生產(chǎn)中的三廢治理[J].化學(xué)工程師，2004（03）.

[5]施英喬，丁來(lái)保等.糠醛生產(chǎn)廢水廢渣的資源化利用研究進(jìn)展[J]. 林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2016，36（03）：133-136.

基金項(xiàng)目：南通理工學(xué)院科研項(xiàng)目（科研2017008）

作者簡(jiǎn)介：趙桂花（1982-），女，山東滕州人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：工程化學(xué)教學(xué)及化工設(shè)計(jì)。