糠醛生產的循環經濟研究

趙桂花 王欣欣

摘 要：本文對糠醛生產中的三廢進行了說明，介紹了一種循環經濟生產方案，所有的原料和能源都夠在循環中得到合理利用。

關鍵詞：糠醛；生產；循環；經濟

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

糠醛化學名稱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，經過水解、脫水、精制等工序，制得的一種有機化工產品[1]。目前，我國糠醛生產主要以玉米芯為原料，以5%～8%的稀硫酸作為催化劑。在水解釜內通入高壓飽和蒸汽，在適當的工藝條件下，其中玉米芯中含有的多聚戊糖（C5H8O4）n，在酸性條件下發生水解生成戊糖（C5H10O5），戊糖脫水生成糠醛（C5H4O2）。

1 糠醛生產中的三廢

糠醛生產過程中產生大量的廢水、廢氣和廢渣。

1.1 廢水

因為糠醛生產中是以飽和蒸汽作為熱源，反應生成的糠醛伴隨著蒸汽一起經過冷凝后進入初餾塔蒸餾，塔頂得到糠醛含量較高的糠醛汽，塔底則產生大量的含醛廢水，糠醛生產中的廢水主要來源于此。每生產1t糠醛初餾塔底會產生12～14t的廢水[2]。廢水中主要含有有機酸如乙酸、甲酸及糠醛等其它有機物[3]。

1.2 廢氣

廢氣在糠醛生產中的主要來源是水解釜泄壓排渣時產生的含醛蒸汽。為了將水解釜內反應后的糠醛渣從釜底排出，反應時間到的水解釜（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，利用釜內壓力將糠醛渣排入渣場。過去直接排入渣房，由于突然的泄壓，含醛蒸汽彌漫在空氣中，不僅污染環境，而且造成能源浪費[4]。目前有些企業已經改成用封閉管道排渣。

1.3 糠醛渣

根據國內大量糠醛廠生產數據，每生產1t糠醛用10～11t的玉米芯，會排出12～15t的糠醛渣[5]?？啡┰饕煞轂槔w維素的木質素，其次含有硫酸、糠醛、甲醇、丙酮等?？啡┰懦鰰r含水量較高，達到40%～50%，熱值約為2500kcal/kg。

2 糠醛生產的循環經濟

糠醛生產中有大量的廢氣、廢水、廢渣排出，如果將這些廢氣、廢水、廢渣直接排放，會造成極大的污染，并且導致能源浪費?！笆濉眹覍澞墉h保提出更高的要求?？啡┬袠I面臨著巨大的壓力，部分糠醛企業加大力度，進行綜合治理，改變了過去臟、亂、差的現象，能夠做到廢水回用，廢渣綜合利用，廢氣治理合格后排放。以下以上海毅知實業有限公司對紅彤化工有限公司糠醛生產的改造為例說明循環經濟生產方案。

2.1 廢水、廢渣循環經濟實施方案

醛生產過程廢水主要是初餾塔底排出含有微量醋酸和糠醛的有機廢水，每噸糠醛產生廢水12～14t。糠醛廢水經高速離心機物理分離粘稠物，糠醛廢水經階梯沉降池、過濾池、納米氣泡池后進入電容去離子CDI反應池，靜電吸附電性物質；處理后的廢水進入廢水蒸發器變成二次水蒸汽后用于糠醛生產。蒸發用的生蒸汽冷凝液回鍋爐循環使用。如此廢水循環利用，實現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、輸送至造粒車間，使糠醛廢渣成型顆粒，用于氣化裝置生產蒸汽和電廠鍋爐燃燒，生成的蒸汽再供糠醛生產車間使用，使能源得到循環利用。

2.2 廢氣治理實施方案

糠醛渣從水解釜底部通過管道輸送到排渣器，排渣器的原理為旋風分離器，在排渣器內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入氣體緩沖罐，緩沖罐內設有噴頭，噴淋冷凝并收集廢氣中的糠醛，未冷凝的氣體進入廢氣冷凝塔。在冷凝塔中蒸汽被大量的循環噴淋水冷卻。殘渣及噴淋水從底部排入階梯沉降池，污泥沉降在污泥池，至造粒車間回用，水進入廢水處理工段。廢氣冷凝塔頂出來的廢氣通入階梯沉降池繼續冷凝，不凝尾氣經活性炭和低溫等離子處理后排放。經過上述工藝處理后，排渣時空氣中再無廢氣彌漫，不僅環境得到了改善，還回收了廢氣。循環經濟生產工藝流程見圖1。

3 總結

綜上所述，經過處理之后廢水和糠醛渣得以回用，廢氣得以處理，實現了“自然資源——產品和用品——再生資源”的閉環式循環經濟生產。所有的原料和能源能在不斷進行的經濟循環中得到合理利用。通過綜合治理使整個糠醛行業從高污染、低附加值向綠色環保、高收益和可持續發展方向轉型，實現一種循環、節約、可持續的低碳發展之路。

參考文獻：

[1]羅耀軍.玉米芯生產糠醛中的污染治理簡述[J].漯河職業技術學院學報，2009（02）：9.

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

[3]薄德臣，李憑力.糠醛生產技術發展及展望[J].林產化學與工業，2013，33（06）：128-129.

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

[5]施英喬，丁來保等.糠醛生產廢水廢渣的資源化利用研究進展[J]. 林產化學與工業，2016，36（03）：133-136.

基金項目：南通理工學院科研項目（科研2017008）

作者簡介：趙桂花（1982-），女，山東滕州人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：工程化學教學及化工設計。