糠醛生产的循环经济研究
赵桂花 王欣欣
摘 要：本文对糠醛生产中的三废进行了说明，介绍了一种循环经济生产方案，所有的原料和能源都够在循环中得到合理利用。
关键词：糠醛；生产；循环；经济
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.008
糠醛化学名称α-呋喃甲醛，它是以富含多聚戊糖的植物纤维为原料，在催化剂的作用下，经过水解、脱水、精制等工序，制得的一种有机化工产品[1]。目前，我国糠醛生产主要以玉米芯为原料，以5%～8%的稀硫酸作为催化剂。在水解釜内通入高压饱和蒸汽，在适当的工艺条件下，其中玉米芯中含有的多聚戊糖（C5H8O4）n，在酸性条件下发生水解生成戊糖（C5H10O5），戊糖脱水生成糠醛（C5H4O2）。
1 糠醛生产中的三废
糠醛生产过程中产生大量的废水、废气和废渣。
1.1 废水
因为糠醛生产中是以饱和蒸汽作为热源，反应生成的糠醛伴随着蒸汽一起经过冷凝后进入初馏塔蒸馏，塔顶得到糠醛含量较高的糠醛汽，塔底则产生大量的含醛废水，糠醛生产中的废水主要来源于此。每生产1t糠醛初馏塔底会产生12～14t的废水[2]。废水中主要含有有机酸如乙酸、甲酸及糠醛等其它有机物[3]。
1.2 废气
废气在糠醛生产中的主要来源是水解釜泄压排渣时产生的含醛蒸汽。为了将水解釜内反应后的糠醛渣从釜底排出，反应时间到的水解釜（高压釜，约800～900kPa）将压力平至新装玉米芯的釜后，留有400～500kPa的压力，利用釜内压力将糠醛渣排入渣场。过去直接排入渣房，由于突然的泄压，含醛蒸汽弥漫在空气中，不仅污染环境，而且造成能源浪费[4]。目前有些企业已经改成用封闭管道排渣。
1.3 糠醛渣
根据国内大量糠醛厂生产数据，每生产1t糠醛用10～11t的玉米芯，会排出12～15t的糠醛渣[5]。糠醛渣主要成份为纤维素的木质素，其次含有硫酸、糠醛、甲醇、丙酮等。糠醛渣排出时含水量较高，达到40%～50%，热值约为2500kcal/kg。
2 糠醛生产的循环经济
糠醛生产中有大量的废气、废水、废渣排出，如果将这些废气、废水、废渣直接排放，会造成极大的污染，并且导致能源浪费。“十三五”国家对节能环保提出更高的要求。糠醛行业面临着巨大的压力，部分糠醛企业加大力度，进行综合治理，改变了过去脏、乱、差的现象，能够做到废水回用，废渣综合利用，废气治理合格后排放。以下以上海毅知实业有限公司对红彤化工有限公司糠醛生产的改造为例说明循环经济生产方案。
2.1 废水、废渣循环经济实施方案
醛生产过程废水主要是初馏塔底排出含有微量醋酸和糠醛的有机废水，每吨糠醛产生废水12～14t。糠醛废水经高速离心机物理分离粘稠物，糠醛废水经阶梯沉降池、过滤池、纳米气泡池后进入电容去离子CDI反应池，静电吸附电性物质；处理后的废水进入废水蒸发器变成二次水蒸汽后用于糠醛生产。蒸发用的生蒸汽冷凝液回锅炉循环使用。如此废水循环利用，实现了废水零排放的目的。糠醛废渣利用余热锅炉排放烟气，换热烘焙并混合适量石灰粉气、输送至造粒车间，使糠醛废渣成型颗粒，用于气化装置生产蒸汽和电厂锅炉燃烧，生成的蒸汽再供糠醛生产车间使用，使能源得到循环利用。
2.2 废气治理实施方案
糠醛渣从水解釜底部通过管道输送到排渣器，排渣器的原理为旋风分离器，在排渣器内湿糠醛渣靠重力从排渣器的底部排出，含醛酸性蒸汽及夹杂的糠醛渣从顶部排出进入气体缓冲罐，缓冲罐内设有喷头，喷淋冷凝并收集废气中的糠醛，未冷凝的气体进入废气冷凝塔。在冷凝塔中蒸汽被大量的循环喷淋水冷却。残渣及喷淋水从底部排入阶梯沉降池，污泥沉降在污泥池，至造粒车间回用，水进入废水处理工段。废气冷凝塔顶出来的废气通入阶梯沉降池继续冷凝，不凝尾气经活性炭和低温等离子处理后排放。经过上述工艺处理后，排渣时空气中再无废气弥漫，不仅环境得到了改善，还回收了废气。循环经济生产工艺流程见图1。
3 总结
综上所述，经过处理之后废水和糠醛渣得以回用，废气得以处理，实现了“自然资源——产品和用品——再生资源”的闭环式循环经济生产。所有的原料和能源能在不断进行的经济循环中得到合理利用。通过综合治理使整个糠醛行业从高污染、低附加值向绿色环保、高收益和可持续发展方向转型，实现一种循环、节约、可持续的低碳发展之路。
参考文献：
[1]罗耀军.玉米芯生产糠醛中的污染治理简述[J].漯河职业技术学院学报，2009（02）：9.
[2]史偉明，张楠.糠醛生产“三废”情况的调查[J].黑龙江环境通报，2002，26（01）：57-59.
[3]薄德臣，李凭力.糠醛生产技术发展及展望[J].林产化学与工业，2013，33（06）：128-129.
[4]仲伟华，王海霞，孟洋.糠醛生产中的三废治理[J].化学工程师，2004（03）.
[5]施英乔，丁来保等.糠醛生产废水废渣的资源化利用研究进展[J]. 林产化学与工业，2016，36（03）：133-136.
基金项目：南通理工学院科研项目（科研2017008）
作者简介：赵桂花（1982-），女，山东滕州人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：工程化学教学及化工设计。
