丙酰三酮項(xiàng)目生產(chǎn)過程環(huán)境污染因素分析與控制

鮑文志

摘 要：丙酰三酮生產(chǎn)工藝路線以巴豆醛、乙硫醇、三乙胺、乙酰乙酸甲酯、甲苯、甲醇鈉、鹽酸、液堿、石油醚等為原料，通過硫醚醛合成、乙酰乙酸鈉鹽合成、庚烯酮合成、丙酰三酮合成反應(yīng)生成產(chǎn)品，分析丙酰三酮生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)污環(huán)節(jié)，通過物料平衡計(jì)算，分析污染物產(chǎn)排情況，計(jì)算項(xiàng)目的廢氣、廢水、固廢等產(chǎn)生污染源強(qiáng)。制定污染防治措施并分析經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)可靠性，以判斷丙酰三酮項(xiàng)目建設(shè)的環(huán)境可行性，為丙酰三酮生產(chǎn)污染防治提供參考。

關(guān)鍵詞：丙酰三酮;產(chǎn)污環(huán)節(jié);物料平衡計(jì)算;污染源強(qiáng)核算;污染防治措施

中圖分類號(hào)：TP392 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1001-5922（2021）11-0044-05

Analysis and Control of Environmental Pollution Factors in Propionyl Triketone Project Production Process

Bao Wenzhi

（Ningxia Yinglite Chemical Co.， Ltd.， Shizuishan 753200， China）

Abstract：In the production process route of acetyltrione， bartaraldehyde， acetol， triethyamine， methyl acetyl acetate， toluene， sodium methanol， hydrochloric acid， liquid alkali， petroleum ether are used as raw materials. Products were generated by thiuraldehyde synthesis， sodium acetyl acetate synthesis， hepenone synthesis， and acetyltrione synthesis reactions to analyze the pollution production process of acetyltrione production process， calculated by material balance， analyse the production and discharge of pollutants， calculate the waste gas， waste water and solid waste of the project. Formulate pollution prevention and control measures， and analyze the economic rationality and technical reliability to judge the environmental feasibility of acetyltrione project construction， to provide reference for the pollution prevention and control of acetyltrione production.

Key words：acetyltrione; pollution production link; material balance calculation; strong accounting of pollution sources; pollution control measures

根據(jù)丙酰三酮生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，分析生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)污環(huán)節(jié)，并進(jìn)行污染源強(qiáng)核算，制定污染防治措施并分析經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)可靠性，以判斷丙酰三酮項(xiàng)目建設(shè)的環(huán)境可行性，為丙酰三酮生產(chǎn)企業(yè)污染防治提供參考。

1 丙酰三酮生產(chǎn)工藝路線及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

以巴豆醛、乙硫醇、三乙胺、乙酰乙酸甲酯、甲苯、甲醇鈉、鹽酸、液堿、石油醚等為原料，通過硫醚醛合成、乙酰乙酸鈉鹽合成、庚烯酮合成、丙酰三酮合成反應(yīng)生成產(chǎn)品丙酰三酮。

（1）硫醚醛合成：采用巴豆醛、乙硫醇為原料，三乙胺作為催化劑，合成硫醚醛。反應(yīng)過程中無(wú)廢氣、廢水排放，反應(yīng)料液全部送庚烯酮合成工段。

（2）乙酰乙酸鈉鹽合成：采用乙酰乙酸甲酯、液堿為原料，水作為溶劑，合成乙酰乙酸甲酯鈉鹽。

（3）庚烯酮合成：在甲苯作為溶劑的環(huán)境下，采用上工段硫醚醛、乙酰乙酸甲酯鈉鹽以及醋酸合成庚烯酮，哌啶作為催化劑。該工段產(chǎn)生CO2廢氣，并伴有揮發(fā)的乙酸、乙硫醇及甲苯廢氣。

（4）庚烯酮萃?。翰捎眉妆健⑺腿〉酶┩妆饺芤?。蒸餾過程產(chǎn)生少量甲苯不凝氣。

（5）丙酰三酮合成：采用丙二酸二甲酯、甲醇鈉、庚烯酮甲苯溶液、丙酰氯在甲苯作為溶劑的環(huán)境下，通過二甲基吡啶催化劑作用生成甲酯三酮。蒸餾過程產(chǎn)生少量不凝氣，主要成分為甲醇，進(jìn)入尾氣處理裝置處理。蒸餾過程產(chǎn)生不凝氣，主要成分為甲苯、甲醇。

（6）水解：在催化劑作用下，甲酯三酮與氫氧化鈉反應(yīng)生成三酮羧酸鈉。

（7）脫羧：在石油醚作為溶劑環(huán)境下，采用上工段三酮羧酸鈉和鹽酸反應(yīng)，生成丙酰三酮產(chǎn)品。本步驟反應(yīng)過程中有大量CO2排出，同時(shí)伴有少量甲醇和HCl揮發(fā)氣;廢氣經(jīng)鹽水冷凝器冷凝后回流至脫羧釜，不凝氣，主要成分為CO2、甲醇、HCl。

（8）脫溶：將石油醚蒸出餾分經(jīng)鹽水冷凝器冷凝后收集到石油醚接收槽中，蒸餾后釜內(nèi)剩余料液即為丙酰三酮產(chǎn)品，蒸餾回收石油醚直接作為下批溶劑使用。操作產(chǎn)生少量不凝氣，主要成分為石油醚。

2 物料平衡分析

物料平衡是項(xiàng)目污染物產(chǎn)排分析和污染物源強(qiáng)的重要依據(jù)。物料平衡需要重點(diǎn)關(guān)注參與主反應(yīng)和副反應(yīng)的原輔材料消耗、工藝設(shè)備、產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率及收率等因素[1]。根據(jù)質(zhì)量能量守恒定律對(duì)化工項(xiàng)目進(jìn)行物料平衡分析，物料衡算總量公式：∑G排放=∑G投入-∑G 回收-∑G處理-∑G轉(zhuǎn)化-∑G產(chǎn)品[2]。

丙酰三酮生產(chǎn)工藝物料平衡分析，結(jié)果如表1所示;丙酰三酮裝置工藝系統(tǒng)水平衡分析，結(jié)果如表2所示。

3 污染源強(qiáng)核算

污染源強(qiáng)分析可以根據(jù)對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)的污染等問題，排查影響化工工藝的具體影響因素[3]。采用恰當(dāng)?shù)奈廴驹磸?qiáng)核算方法，為環(huán)境影響預(yù)測(cè)計(jì)算提供準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，為定量評(píng)價(jià)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境影響的程度范圍提供可靠保證[4]。根據(jù)產(chǎn)污環(huán)節(jié)、物料平衡、水平衡等，計(jì)算項(xiàng)目的廢氣、廢水、固廢等產(chǎn)生源強(qiáng)。

3.1 廢氣源強(qiáng)核算

有組織廢氣主要為工藝廢氣：

（1）庚稀酮合成釜廢氣主要成分為CO2，并含有少量的甲苯、乙硫醇、乙酸等有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)管道進(jìn)入合成釜外接冷凝器進(jìn)行冷凝回流，不凝氣經(jīng)管道進(jìn)入尾氣處理裝置處理;

（2）庚稀酮萃取釜廢氣主要成分為甲苯，經(jīng)管道進(jìn)入尾氣處理裝置處理;

（3）三酮釜蒸餾甲醇廢氣主要成分為甲醇，經(jīng)管道進(jìn)入尾氣處理裝置處理;

（4）三酮釜脫醇廢氣主要成分為甲苯、甲醇，經(jīng)管道進(jìn)入尾氣處理裝置處理;

（5）丙酰三酮脫羧釜廢氣主要成分為CO2，并含有少量的甲醇、HCl揮發(fā)氣，首先經(jīng)冷凝器進(jìn)行冷凝回流，少量不凝氣經(jīng)管道進(jìn)入尾氣處理裝置處理;

（6）丙酰三酮脫溶釜廢氣主要為石油醚揮發(fā)氣，經(jīng)管道進(jìn)入尾氣處理裝置處理;

（7）含醇甲苯回收釜廢氣主要成分為甲醇，經(jīng)管道引入尾氣處理裝置處理;

（8）分層甲苯回收釜廢氣主要成分為甲苯，經(jīng)管道引入尾氣處理裝置處理;

（9）哌啶回收釜廢氣主要成分為甲醇和水蒸汽，與丙酰三酮裝置尾氣一起進(jìn)入尾氣處理裝置處理;

（10）PDM回收釜廢氣主要成分為二氯甲烷、甲醇和水蒸汽，經(jīng)管道進(jìn)入尾氣處理裝置處理。

尾氣處理裝置采用“深冷吸收+二級(jí)次氯酸鈉吸收+三級(jí)堿吸收工藝”處理，有機(jī)廢氣及酸性氣體去除率在95%以上，處理后廢氣由20 m高排氣筒排放。

根據(jù)上述污染源產(chǎn)生源強(qiáng)核算，廢氣污染物排放情況分析，結(jié)果如表3-1、表3-2所示。

3.2 廢水源強(qiáng)核算

生產(chǎn)工藝廢水主要為脫羧釜水洗分離廢水、哌啶回收工序蒸餾冷凝水和PDM（4-二甲氨基吡啶）回收工序離心分離廢水，其全部進(jìn)入污水處理站，采用“三效蒸發(fā)+活性炭壓濾+電解”工藝處理后回用。廢水源強(qiáng)分析，結(jié)果如表4所示。

生產(chǎn)工藝廢水，全部進(jìn)入污水處理站，采用“三效蒸發(fā)+活性炭壓濾+電解”工藝處理后，滿足標(biāo)準(zhǔn)后回用于生產(chǎn)工藝。生活污水依托現(xiàn)有一體化污水處理設(shè)施處理后，滿足標(biāo)準(zhǔn)后用于廠區(qū)綠化。

3.3 噪聲源強(qiáng)核算

生產(chǎn)過程中主要設(shè)備如反應(yīng)釜、冷凝器等為低噪聲設(shè)備，噪聲污染源強(qiáng)在85 dB（A）以上的設(shè)備主要為各類泵及各類風(fēng)機(jī)，均為固定聲源。

3.4 固體廢物源強(qiáng)核算

（1）生產(chǎn)過程產(chǎn)生的固體廢物主要為甲苯回收工序產(chǎn)生的蒸餾殘液、溶劑回收工序產(chǎn)生的蒸餾殘液和原料包裝桶。危險(xiǎn)廢物正常工況下暫存于項(xiàng)目設(shè)置的危險(xiǎn)廢物暫存間，非正常工況下應(yīng)及時(shí)由有資質(zhì)單位清運(yùn)。

（2）辦公生活區(qū)產(chǎn)生的生活垃圾，集中收集后交由環(huán)衛(wèi)部門處置。污水處理站產(chǎn)生的蒸發(fā)殘液，送有資質(zhì)單位處置。

（3）固體廢物源強(qiáng)分析情況匯總，結(jié)果如表5所示。

4 污染防治措施可行性分析

依照“達(dá)標(biāo)排放”“節(jié)能減排”環(huán)境功能區(qū)劃等要求，對(duì)本項(xiàng)目采取的環(huán)境保護(hù)措施，從經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性進(jìn)行論證，并對(duì)可能出現(xiàn)的環(huán)境問題提出進(jìn)一步改進(jìn)建議。

4.1 廢氣治理措施

產(chǎn)生的廢氣分為有組織廢氣和無(wú)組織廢氣。

（1）有組織廢氣。庚烯酮合成釜廢氣主要成分為CO2，并含有少量的甲苯、乙硫醇、乙酸等有機(jī)物質(zhì);庚稀酮萃取釜廢氣主要成分為甲苯;三酮釜蒸餾甲醇廢氣主要成分為甲醇;三酮釜脫醇廢氣主要成分為甲苯、甲醇;丙酰三酮脫羧釜廢氣主要成分為CO2，并含有少量的甲醇、HCl;丙酰三酮釜脫溶廢氣主要為成分為石油醚;含醇甲苯蒸餾過程產(chǎn)生廢氣，主要成分為甲醇;分層甲苯蒸餾回收甲苯過程不凝氣主要成分為甲苯;哌啶回收釜不凝氣主要成分為甲醇和水蒸汽;甲醇回收釜升溫蒸餾過程產(chǎn)生廢氣主要成分為二氯甲烷、甲醇和水蒸汽; PDM（4-二甲氨基吡啶）回收釜甲苯揮發(fā)氣，離心分離過程產(chǎn)生甲醇廢氣，PDM烘干過程產(chǎn)生廢氣主要成分為甲醇和水分;二氯甲烷回收釜產(chǎn)生廢氣主要成分為二氯甲烷，全部經(jīng)管道進(jìn)入尾氣處理裝置，采取“深冷吸收+二級(jí)次氯酸鈉吸收+三級(jí)堿吸收工藝”處理，去除率均可達(dá)到95%，處理后廢氣由20 m高排氣筒排放。

（2）無(wú)組織廢氣。企業(yè)的廢氣無(wú)組織排放主要是在加工、儲(chǔ)運(yùn)、裝卸等生產(chǎn)環(huán)節(jié)及環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行過程中，以泄漏、揮發(fā)、逸散等方式進(jìn)入環(huán)境[5]。應(yīng)優(yōu)先選用低揮發(fā)性原輔材料、先進(jìn)密閉的生產(chǎn)工藝，強(qiáng)化生產(chǎn)、輸送、進(jìn)出料、干燥以及采樣等易泄漏環(huán)節(jié)的密閉性，加強(qiáng)無(wú)組織廢氣的收集和有效處理[6]。如生產(chǎn)過程所用原料中有鹽酸、乙酸、甲苯、甲醇、二氯甲烷、石油醚等有毒有害和易燃易爆物質(zhì)，生產(chǎn)過程無(wú)組織排放主要來(lái)自泄漏和工藝操作。個(gè)別無(wú)組織排放若不予控制，會(huì)造成泄漏，例如，泵密封泄漏。對(duì)于有工人操作參與的環(huán)節(jié)產(chǎn)生的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，主要是加強(qiáng)管理，規(guī)范操作，減少跑、冒、滴、漏的排放量。無(wú)組織廢氣控制措施在工業(yè)企業(yè)均有普遍應(yīng)用，且治理效果明顯，采取以上措施后，廢氣無(wú)組織排放甲苯、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）等有效減少，對(duì)廠區(qū)周圍大氣環(huán)境影響較輕。綜上所述，本項(xiàng)目采取的無(wú)組織防治措施可行。

綜上所述，有組織排放廢氣采取的治理措施保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，投資省，效果好。因此，該措施合理可行。

4.2 廢水的污染治理措施

4.2.1 廢水的污染防治措施

項(xiàng)目生產(chǎn)廢水主要為脫羧釜水洗分離廢水、哌啶回收工序蒸餾冷凝水、PDM回收工序離心分離廢水，以及尾氣處理裝置廢水，設(shè)備及地面清洗廢水，全部進(jìn)入污水處理站，采用“三效蒸發(fā)+活性炭壓濾+電解”工藝處理后，滿足標(biāo)準(zhǔn)后循環(huán)利用不外排。

4.2.2 廢水處理措施的可行性分析

（1）污水處理工藝。采用三效蒸發(fā)器脫鹽法處理生產(chǎn)過程產(chǎn)生的高鹽廢水。三效蒸發(fā)器脫鹽法是利用濃縮結(jié)晶系統(tǒng)將廢液中的無(wú)機(jī)鹽通過蒸發(fā)的方式加以去除的方法[7]。三效蒸發(fā)器中廢水產(chǎn)生蒸氣自動(dòng)進(jìn)入冷凝器，轉(zhuǎn)變成冷凝水，回收至回用水池。

（2）污水處理達(dá)標(biāo)可行性論證。項(xiàng)目生產(chǎn)工藝廢水主要為脫羧釜水洗分離廢水、哌啶回收工序蒸餾冷凝水、PDM回收工序離心分離廢水，其全部進(jìn)入污水處理站，采用“三效蒸發(fā)+活性炭壓濾+電解”處理后，滿足標(biāo)準(zhǔn)后回用于生產(chǎn)工藝。因此，本項(xiàng)目廢水污染防治措施是可行的。

4.3 地下水污染防治措施

地下水污染防治，常規(guī)防治措施以主動(dòng)防滲為主，被動(dòng)防滲為輔[8]。具體措施如下：

（1）罐區(qū)布置過程中將同種產(chǎn)品儲(chǔ)罐集中布置，不同種類產(chǎn)品儲(chǔ)罐相鄰布置時(shí)，應(yīng)在儲(chǔ)罐間設(shè)置隔堤，罐區(qū)外圍設(shè)施圍堰;

（2）儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)輸送管道均采取地上架空布設(shè)，管道上所有安裝后不需要拆卸的螺紋連接部位均應(yīng)密封焊接，其余需要經(jīng)常拆卸的鏈接部位應(yīng)有可靠的密封措施;

（3）儲(chǔ)罐防滲設(shè)計(jì)中，罐區(qū)應(yīng)設(shè)置滲漏液倒排和收集設(shè)施，可將滲漏液體或消防廢水切換倒排至事故水池;

（4）重點(diǎn)污染防治區(qū)內(nèi)，各構(gòu)筑物地面采用抗?jié)B混凝土進(jìn)行地面硬化;

（5）一般污染防治區(qū)內(nèi)，各構(gòu)筑物地面進(jìn)行地面硬化，混凝土強(qiáng)度不低于C20（指抗拉強(qiáng)度20MPa），厚度不低于30 mm，循環(huán)水及消防設(shè)施采用抗?jié)B混凝土結(jié)構(gòu)。

綜上，本項(xiàng)目嚴(yán)格落實(shí)分區(qū)防治要求，可有效減少及控制本項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的液體污染物下滲現(xiàn)象，避免污染地下水，對(duì)地下水環(huán)境影響較少。

4.4 噪聲污染防治措施

在噪聲控制中，最主要的問題就是聲源控制，聲源控制是解決噪聲問題的根本[9]。針對(duì)不同噪聲源采用工程技術(shù)手段等治理措施。

4.5 固體廢物處理、處置措施

固體廢物處置應(yīng)遵循減量化、無(wú)害化、資源化原則，將生產(chǎn)出的固體廢物變廢為寶、二次利用[10]。項(xiàng)目固體廢物包括污水處理站產(chǎn)生的殘液、溶劑回收裝置產(chǎn)生的蒸餾殘液、原料包裝桶和辦公生活區(qū)垃圾。污水處理站產(chǎn)生的殘液和溶劑回收裝置產(chǎn)生的蒸餾殘液屬于危險(xiǎn)廢物，交有資質(zhì)單位處置。原材料包裝鐵桶屬于危險(xiǎn)廢物，由生產(chǎn)廠家定期回收循環(huán)使用。分析可知，項(xiàng)目產(chǎn)生固體廢物處理處置率達(dá)100%，一般性工業(yè)固體廢物綜合利用率達(dá)100%。方法可行。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)丙酰三酮生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，分析生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)污環(huán)節(jié)，并進(jìn)行污染源強(qiáng)核算，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染物在采取有效的污染控制措施后，能確保“三廢”達(dá)標(biāo)排放和得到妥善處置，對(duì)周邊各環(huán)境敏感目標(biāo)影響較小。

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