糠醛行業污染物排放狀況研究

齊小娟+馬琴

摘要：通過收集部分糠醛行業污染物排放監測數據，統計各污染物排放水平，對糠醛行業污染狀況進行調查研究，對現有企業存在的環境問題進行分析，并提出相應的整改措施，旨在為防治糠醛行業污染提供理論依據，同時為今后糠醛行業排污系數的選取提供參考。

關鍵詞：糠醛行業；污染物；排放

中圖分類號：X131 文獻標識碼：A 文件編號：2095-672X（2017）03-0108-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.055

Abstract：By collecting pollutants monitoring data of furfural industry in Inner Mongolia autonomous region， statistics of each pollutant emission levels， of furfural industry pollution condition investigation， analyze the existing environmental problems of the enterprise， and puts forward the corresponding improvement measures， aimed to provide theoretical basis for the prevention and treatment of furfural industry pollution， at the same time provide a reference for the Pollutant discharge parameters of furfural industry in the future.

Key words： Furfural industry； pollutants；emissions

1 引言

糠醛是一種呋喃2位上的氫原子被醛基取代的有機化合物。其分子式為C5H4O2，又稱2-呋喃甲醛，是呋喃環系最重要的衍生物。純糠醛是有杏仁味的無色的油狀液體，暴露于空氣中會快速變成黃色。糠醛是用作有機合成的原料，也用于合成樹脂、清漆、農藥、醫藥、橡膠和涂料等[2]。糠醛可以在催化劑條件下加氫還原生成糠醇，糠醇是生產呋喃樹脂的主要原料。由糠醛制備的呋喃經電解還原后可制成丁二醛，丁二醛為生產阿托品的原料。由糠醛制得的1，6-己二胺是制備尼龍66的原料。糠醛作為溶劑，可以有選擇性地從石油、植物油中萃取其中的不飽和組分，也可從潤滑油和柴油中萃取其中的芳香組分。糠醛還可以替代甲醛與苯酚發生縮合反應，生產酚醛樹脂。糠醛可由各種農副產品中萃取得到，包括玉米穗軸、燕麥與小麥的麥麩和鋸木屑。

糠醛的生產方法主要有硫酸法、鹽酸法、醋酸法和無機鹽法。目前中國糠醛生產廠家近300多家，總生產能力超過20萬噸，其中95%以上的生產廠家采用硫酸法進行生產。糠醛主要是以含多縮戊糖的纖維為原料經水解制得。玉米芯、葵花籽殼、麥桿、甘蔗渣、棉籽殼、油茶殼等都是生產糠醛的好原料，其中玉米芯含多縮戊糖成分最高。我國北方地區由于種植玉米較多，玉米芯的產量較大，原料來源廣泛、價格便宜，因此，北方多數生產廠家采用玉米芯作為生產糠醛的主要原料。本文對內蒙古自治區部分以玉米芯為原料采用硫酸法生產糠醛的生產工藝及污染排放情況進行調查，對糠醛生產中各工段廢氣排氣筒中的污染物產生濃度、排放濃度及各處理設施的去除效率等監測數據進行調查研究，分析現有糠醛生產企業污染物的治理水平及現存的主要環境問題，提出相應的整改措施，同時為今后糠醛生產行業排污系數的選取提供參考。

2 硫酸法制備糠醛的生產工藝流程

糠醛生產的基本原理是以富含多聚戊糖的植物玉米芯為原料，在高溫和酸性條件下（以稀硫酸為催化劑），多聚戊糖水解成戊糖，在同樣條件下，戊糖脫去三個水分子生成糠醛[1]。具體生產工藝包括玉米破碎、混酸、水解、蒸餾、中和、精餾、脫水等環節，糠醛主要生產工藝過程敘述如下：

2.1 粉碎工段

通過選料后用粉碎機將玉米芯原料粉碎到1.5～2.0cm的粒度。

2.2 拌酸工段

濃硫酸用泵經流量計送進配酸罐，與一定比例的水混合，稀釋成3～5%的稀硫酸，然后將料倉內粉碎后的玉米芯有螺旋輸送機送到拌酸機內，通過拌酸機把稀硫酸與粉碎后的玉米芯混合。

2.3 水解工段

水解是糠醛生產的核心工段，就是利用高壓蒸汽通過硫酸的作用，將原料中的糖轉化為糠醛氣，經填料過濾器除雜后送去蒸餾工段。水解發生如下反應：

2.4 蒸餾工段

蒸餾工段分粗餾、精餾、脫水三個過程。

粗餾塔為正壓蒸餾，脫水塔、精制塔為負壓蒸餾，每座塔配一組冷凝器，采用液相過塔；水解氣加熱粗塔后冷凝，然后進粗塔蒸餾，粗塔氣冷凝、中和后進精制塔精餾，精餾后生產出成品糠醛送儲罐儲存，塔底液相進脫水塔脫水。糠醛生產工藝流程見圖1。

3 硫酸法生產工藝主要污染源及污染物排放情況

3.1 大氣污染源及治理措施

糠醛生產過程中的有組織廢氣源主要為玉米芯破碎粉塵、分醛罐工藝廢氣、燃糠醛廢渣鍋爐排放的鍋爐廢氣等[3]。無組織廢氣源主要是水解釜排渣廢氣及糠醛渣貯存時產生的異味，本次調查對部分糠醛生產企業的廢氣監測資料進行收集，對各廢氣污染源中各污染因子的源強匯總如下：

3.1.1 玉米芯破碎廢氣

玉米芯破碎工段廢氣中的主要污染物為顆粒物，顆粒物產生的初始濃度一般在5460～5579mg/m3之間，排放速率一般在88～93kg/h之間。

糠醛生產企業對該廢氣的治理措施一般采取旋風除塵器+布袋除塵器的組合工藝進行處理，處理效率在99%以上，處理后顆粒物可以達到《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）二級標準排放濃度的限值要求。