丙酰三酮項目生產過程環境污染因素分析與控制

鮑文志

摘 要：丙酰三酮生產工藝路線以巴豆醛、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、丙酰三酮合成反應生成產品，分析丙酰三酮生產工藝過程產污環節，通過物料平衡計算，分析污染物產排情況，計算項目的廢氣、廢水、固廢等產生污染源強。制定污染防治措施并分析經濟合理性和技術可靠性，以判斷丙酰三酮項目建設的環境可行性，為丙酰三酮生產污染防治提供參考。

關鍵詞：丙酰三酮;產污環節;物料平衡計算;污染源強核算;污染防治措施

中圖分類號：TP392 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：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

根據丙酰三酮生產工藝特點，分析生產工藝過程產污環節，并進行污染源強核算，制定污染防治措施并分析經濟合理性和技術可靠性，以判斷丙酰三酮項目建設的環境可行性，為丙酰三酮生產企業污染防治提供參考。

1 丙酰三酮生產工藝路線及產污環節

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、丙酰三酮合成反應生成產品丙酰三酮。

（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。反應過程中無廢氣、廢水排放，反應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。該工段產生CO2廢氣，并伴有揮發的乙酸、乙硫醇及甲苯廢氣。

（4）庚烯酮萃取：采用甲苯、水萃取得庚烯酮甲苯溶液。蒸餾過程產生少量甲苯不凝氣。

（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。蒸餾過程產生少量不凝氣，主要成分為甲醇，進入尾氣處理裝置處理。蒸餾過程產生不凝氣，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生成三酮羧酸鈉。

（7）脫羧：在石油醚作為溶劑環境下，采用上工段三酮羧酸鈉和鹽酸反應，生成丙酰三酮產品。本步驟反應過程中有大量CO2排出，同時伴有少量甲醇和HCl揮發氣;廢氣經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鹽水冷凝器冷凝后收集到石油醚接收槽中，蒸餾后釜內剩余料液即為丙酰三酮產品，蒸餾回收石油醚直接作為下批溶劑使用。操作產生少量不凝氣，主要成分為石油醚。

2 物料平衡分析

物料平衡是項目污染物產排分析和污染物源強的重要依據。物料平衡需要重點關注參與主反應和副反應的原輔材料消耗、工藝設備、產品的轉化率及收率等因素[1]。根據質量能量守恒定律對化工項目進行物料平衡分析，物料衡算總量公式：∑G排放=∑G投入-∑G 回收-∑G處理-∑G轉化-∑G產品[2]。

丙酰三酮生產工藝物料平衡分析，結果如表1所示;丙酰三酮裝置工藝系統水平衡分析，結果如表2所示。

3 污染源強核算

污染源強分析可以根據對周邊環境帶來的污染等問題，排查影響化工工藝的具體影響因素[3]。采用恰當的污染源強核算方法，為環境影響預測計算提供準確可靠的基礎數據資料，為定量評價建設項目對環境影響的程度范圍提供可靠保證[4]。根據產污環節、物料平衡、水平衡等，計算項目的廢氣、廢水、固廢等產生源強。

3.1 廢氣源強核算

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、乙酸等有機物質，經管道進入合成釜外接冷凝器進行冷凝回流，不凝氣經管道進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，經管道進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，經管道進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，經管道進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揮發氣，首先經冷凝器進行冷凝回流，少量不凝氣經管道進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氣，經管道進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，經管道進入尾氣處理裝置處理。

尾氣處理裝置采用“深冷吸收+二級次氯酸鈉吸收+三級堿吸收工藝”處理，有機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。

根據上述污染源產生源強核算，廢氣污染物排放情況分析，結果如表3-1、表3-2所示。

3.2 廢水源強核算

生產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，其全部進入污水處理站，采用“三效蒸發+活性炭壓濾+電解”工藝處理后回用。廢水源強分析，結果如表4所示。

生產工藝廢水，全部進入污水處理站，采用“三效蒸發+活性炭壓濾+電解”工藝處理后，滿足標準后回用于生產工藝。生活污水依托現有一體化污水處理設施處理后，滿足標準后用于廠區綠化。

3.3 噪聲源強核算

生產過程中主要設備如反應釜、冷凝器等為低噪聲設備，噪聲污染源強在85 dB（A）以上的設備主要為各類泵及各類風機，均為固定聲源。

3.4 固體廢物源強核算

（1）生產過程產生的固體廢物主要為甲苯回收工序產生的蒸餾殘液、溶劑回收工序產生的蒸餾殘液和原料包裝桶。危險廢物正常工況下暫存于項目設置的危險廢物暫存間，非正常工況下應及時由有資質單位清運。

（2）辦公生活區產生的生活垃圾，集中收集后交由環衛部門處置。污水處理站產生的蒸發殘液，送有資質單位處置。

（3）固體廢物源強分析情況匯總，結果如表5所示。

4 污染防治措施可行性分析

依照“達標排放”“節能減排”環境功能區劃等要求，對本項目采取的環境保護措施，從經濟性與技術性進行論證，并對可能出現的環境問題提出進一步改進建議。

4.1 廢氣治理措施

產生的廢氣分為有組織廢氣和無組織廢氣。

（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、乙酸等有機物質;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）回收釜甲苯揮發氣，離心分離過程產生甲醇廢氣，PDM烘干過程產生廢氣主要成分為甲醇和水分;二氯甲烷回收釜產生廢氣主要成分為二氯甲烷，全部經管道進入尾氣處理裝置，采取“深冷吸收+二級次氯酸鈉吸收+三級堿吸收工藝”處理，去除率均可達到95%，處理后廢氣由20 m高排氣筒排放。

（2）無組織廢氣。企業的廢氣無組織排放主要是在加工、儲運、裝卸等生產環節及環保設施的運行過程中，以泄漏、揮發、逸散等方式進入環境[5]。應優先選用低揮發性原輔材料、先進密閉的生產工藝，強化生產、輸送、進出料、干燥以及采樣等易泄漏環節的密閉性，加強無組織廢氣的收集和有效處理[6]。如生產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，生產過程無組織排放主要來自泄漏和工藝操作。個別無組織排放若不予控制，會造成泄漏，例如，泵密封泄漏。對于有工人操作參與的環節產生的跑、冒、滴、漏現象，主要是加強管理，規范操作，減少跑、冒、滴、漏的排放量。無組織廢氣控制措施在工業企業均有普遍應用，且治理效果明顯，采取以上措施后，廢氣無組織排放甲苯、揮發性有機物（VOCs）等有效減少，對廠區周圍大氣環境影響較輕。綜上所述，本項目采取的無組織防治措施可行。

綜上所述，有組織排放廢氣采取的治理措施保持長期穩定運行，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

項目生產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，設備及地面清洗廢水，全部進入污水處理站，采用“三效蒸發+活性炭壓濾+電解”工藝處理后，滿足標準后循環利用不外排。

4.2.2 廢水處理措施的可行性分析

（1）污水處理工藝。采用三效蒸發器脫鹽法處理生產過程產生的高鹽廢水。三效蒸發器脫鹽法是利用濃縮結晶系統將廢液中的無機鹽通過蒸發的方式加以去除的方法[7]。三效蒸發器中廢水產生蒸氣自動進入冷凝器，轉變成冷凝水，回收至回用水池。

（2）污水處理達標可行性論證。項目生產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，其全部進入污水處理站，采用“三效蒸發+活性炭壓濾+電解”處理后，滿足標準后回用于生產工藝。因此，本項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，常規防治措施以主動防滲為主，被動防滲為輔[8]。具體措施如下：

（1）罐區布置過程中將同種產品儲罐集中布置，不同種類產品儲罐相鄰布置時，應在儲罐間設置隔堤，罐區外圍設施圍堰;

（2）儲罐區內輸送管道均采取地上架空布設，管道上所有安裝后不需要拆卸的螺紋連接部位均應密封焊接，其余需要經常拆卸的鏈接部位應有可靠的密封措施;

（3）儲罐防滲設計中，罐區應設置滲漏液倒排和收集設施，可將滲漏液體或消防廢水切換倒排至事故水池;

（4）重點污染防治區內，各構筑物地面采用抗滲混凝土進行地面硬化;

（5）一般污染防治區內，各構筑物地面進行地面硬化，混凝土強度不低于C20（指抗拉強度20MPa），厚度不低于30 mm，循環水及消防設施采用抗滲混凝土結構。

綜上，本項目嚴格落實分區防治要求，可有效減少及控制本項目區域內的液體污染物下滲現象，避免污染地下水，對地下水環境影響較少。

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]。針對不同噪聲源采用工程技術手段等治理措施。

4.5 固體廢物處理、處置措施

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

5 結語

通過對丙酰三酮生產工藝特點，分析生產工藝過程產污環節，并進行污染源強核算，生產過程產生的污染物在采取有效的污染控制措施后，能確保“三廢”達標排放和得到妥善處置，對周邊各環境敏感目標影響較小。

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