申请日2009.01.20
公开(公告)日2009.07.15
IPC分类号C02F9/10; C02F103/36; F23G7/02; C01B31/08; C05F11/00; C02F1/66; C02F1/04; C02F1/28; C07D307/50
摘要
本发明属于化工生产技术领域，涉及一种用于糠醛生产过程优化节能与废水、废渣、废气处理一体化工艺，适用于糠醛生产企业节能及三废处理改造。其特征是采用石灰石和白云石中和糠醛废水，使醋酸转化为醋酸钙镁，然后与水解锅产生的高温醛汽换热，再进入蒸发器;废水蒸发产生的高温水蒸气进入水解锅作为反应介质，剩余浓缩液脱色后提取醋酸钙镁盐，残液用于烟气脱硫、脱硝。高温醛渣经低压自热蒸发回收糠醛后，再经低温干燥使醛渣含水率降至20%以下;本发明的有益效果是大幅提高了物料与能量利用率，无需额外能耗即实现了三废近零排放，同时制取了高价值的醋酸钙镁盐;醛渣经自热蒸馏及低温干燥后，用于及活性炭，同时实现了醛渣的高效、清洁焚烧。
权利要求书
1.一种糠醛生产与废水、废渣、废气处理一体化计划和体系过程工艺，其 特征在于：
蒸馏塔及水解锅底排出的高温废水采用石灰石和白云石中和，使醋酸转化 为醋酸钙镁盐，废水经沉降后去除沉淀、杂质后，然后进入换热器与来自水解 锅的高温醛汽换热，废水被加热至100～120℃，进入蒸发器，用锅炉一次蒸汽 蒸发废水;同时，高温醛汽温度降低至100℃左右并部分冷凝;废水被预热后， 进入蒸发器蒸发产生的0.7～0.8MPa的高温水蒸气进入水解锅提供水解反应所 需热能以及所需反应水分;
利用高温醛渣的自身热量蒸发湿醛渣，使含水率降低至35%以下，蒸发出的 蒸汽中含3%左右糠醛，送入醛汽冷凝系统回收糠醛;醛渣经自热蒸馏后进入低 温干燥机，与用来自醛汽冷凝器的热空气对流干燥，使醛渣含水率降至约20%; 干燥后醛渣部分作为产生蒸汽所需燃料进入锅炉焚烧，部分进入热解炉热解制 取活性炭;
废水蒸发浓缩液用活性炭进行脱色处理后含有较高浓度的醋酸钙镁盐，经 提取后制成高价值酸钙镁盐产品;提取醋酸钙镁后，残液用于烟气脱硫、脱硝; 吸附后活性炭再经干燥后送锅炉燃烧。
2.根据权利要求1所述的一种糠醛生产与废水、废渣、废气处理一体化计 划和体系过程工艺，其特征还在于：醛渣焚烧产物作为草木灰肥料。
说明书
一种糠醛生产与废水、废渣、废气处理一体化工艺
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，涉及一种过程工艺，尤其涉及一种用于糠 醛生产过程优化节能与废水、废渣、废气处理一体化工艺，适用于糠醛生产企 业节能及三废处理改造。
背景技术
糠醛生产原料来源广泛、工序简单，通常以富含多聚戊糖的植物(如玉米 芯)为原料，在催化剂(如5%稀硫酸)存在下，在高温高压水蒸汽氛围中水解 生成戊糖，然后在同样条件下，戊糖脱水生成的糠醛由高温水蒸汽带出，即形 成温度高达140℃的“醛汽”，“醛汽”冷凝形成糠醛原液，原液进入蒸馏塔，经蒸 馏获得“毛醛”及大量含醋酸、糠醛以及其他有机污染物的废水。同时，水解锅底 排出大量含有硫酸、醋酸及糠醛的高温湿醛渣。
糠醛生产过程蒸汽消耗量大，一般每生产一吨醛消耗0.6MPa蒸汽30～40t， 同时产生的高温废水、废渣以及废气对环境造成了严重污染，成为制约我国糠 醛产业发展的瓶颈。
糠醛生产中“三废”产生及处理情况如下：
(1)废水。每生产1吨糠醛约产生20吨废水。糠醛废水温度一般为80～ 90℃，糠醛废水中平均含醛量为0.1%，醋酸2～2.5%，pH值2～3，COD浓度 高达15000～25000mg/L，可生化性较差。此外，还含有少量的萜烯类有机物， 环境危害严重，治理难度大。对于糠醛废水的处理，前期主要采用生物法，该 方法由于效率较低、运行成本高等缺陷，已很少被采用。目前主要采用将废水 蒸发后蒸汽回注水解锅的闭循环处理工艺，然而，该工艺虽然降低了废水排放 量，但废水中污染物并未被消除，而转移到醛渣以及烟气中，且热量浪费严重， 废水中有效资源未能有效回收利用。
(2)废渣及废气。每生产1吨糠醛产生含水45～55%醛渣12～14吨，其 中含糠醛为1.5～2.5%，含硫0.5～1%，含碳约25%，以及少量的醋酸，湿醛 渣堆放过程中产生的渗滤液以及挥发的蒸汽中含糠醛及醋酸，严重污染周围环 境。目前糠醛生产企业对于醛渣采取的处理方式主要是堆放后掺煤直接入炉焚 烧，焚烧效率低，烟气中含有大量二氧化硫、三氧化硫以及一氧化碳、氮氧化 物等污染性气体。
中国专利：一种糠醛生产废水的处理方法，申请号：200610044393.1， 介绍了一种糠醛生产废水的处理方法：对糠醛废水用纯碱中和后，利用来自锅 炉一次蒸汽蒸发，产生含酸蒸汽进入水解锅作为热源并带出生成的糠醛，一次 蒸汽经过汽水分离后气相用于生产过程补充热源，液相返回锅炉，依此完成废 水闭合循环处理工艺。该方法存在的主要问题有：
采用碳酸钠中和醋酸费用较高;废水中醋酸及废渣中的糠醛未有效回收; 废水中污染物转移至醛渣，醛渣堆放及焚烧过程产生二次污染物;
综上所述，目前我国糠醛生产存在的主要问题如下：
(1)生产水平低。由于糠醛生产技术瓶颈低，导致许多中小糠醛生产企业 盲目扩张，而普遍采用的传统的粗放型生产工艺均是以高成本、高污染为代价， 已不能适应目前能源与环境的可持续发展要求。
(2)污染治理水平低。糠醛生产“三废”产生量大，难以治理，目前对于“废 渣”、“废气”的处理尚未明确方案。而对于废水的处理，现行的技术方案均存在 一定的缺陷或不足，无法实现废水高效、低成本的根本性治理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种糠醛生产与废水、废渣、废气治理一 体化工艺路线，在优化糠醛生产工艺、降低能耗、提高生产效率的前提下，进 行糠醛废水、废渣及废气的综合治理，以解决糠醛生产过程中各项单元操作间 协同性差、能源耗散严重、生产效率低，以及废水处理投资大、运行费用高， 废渣、废气无法彻底治理的难题，实现糠醛生产与废水、废渣、废气处理过程 的一体化。
本发明的技术方案是：
蒸馏塔及水解锅底排出的高温废水采用石灰石和白云石中和，使醋酸转化 为醋酸钙镁盐，废水经沉降后去除沉淀、杂质，然后进入换热器与来自水解锅 的高温醛汽换热，高温醛汽温度降低至100℃左右，同时部分冷凝;废水被加热 至100～120℃，进入蒸发器，用锅炉一次蒸汽蒸发废水;废水被预热后，进入 蒸发器蒸发产生的0.7～0.8MPa的高温水蒸气进入水解锅提供水解反应所需热 能以及所需反应水分。
利用高温醛渣的自身热量蒸发湿醛渣，使含水率降低至35%以下，蒸发出 的蒸汽中含3%左右糠醛，送入醛汽冷凝系统，实现糠醛回收。醛渣经自热蒸馏 后进入低温干燥机，与来自醛汽冷凝器的热空气对流干燥，使醛渣含水率降至 约20%后，部分作为产生蒸汽所需燃料进入醛渣专用锅炉焚烧，部分进入热解 炉热解制取活性炭。
废水蒸发浓缩液用活性炭进行脱色处理后含有较高浓度的醋酸钙镁盐，经 提取后制成高价值酸钙镁盐产品;提取醋酸钙镁盐后，残液用于烟气脱硫、脱 硝;吸附后活性炭再送锅炉燃烧。
本发明的有益效果是：
(1)实现糠醛生产过程中“三废”近零排放。在废水回用生产之前，采用中 和、过滤沉淀等处理回收醋酸钙镁盐的同时抑制了废水中污染物转移;醛渣经 过自热式蒸发、低温快速干燥等处理后，醛渣中糠醛、醋酸等污染性物质含量 大大降低，抑制了醛渣堆放过程中对大气、地表水以及土壤的污染。醛渣焚烧 烟气中的二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物等污染气体采用副产品醋酸钙镁溶液 吸收净化，最终实现清洁排放。
(2)提高了糠醛产率，实现了生产过程中副产物的回收利用，降低了工 艺能耗。利用高温醛汽预热废水，降低了废水蒸发所需锅炉一次蒸汽量，同时 减少了醛汽冷凝循环冷却水。利用废水中醋酸制取为高价值的醋酸钙镁盐，降 低了对设备的防腐要求，且工艺简单，成本低廉。醛渣中的糠醛被回收，同时 醛渣经过干燥的燃烧性能大幅改善，提高了燃烧效率。利用醛渣热解制取的活 性炭对废水浓缩液进行脱色处理，吸附后活性炭再送锅炉燃烧。实现了脱色剂 的自给，避免了脱色剂的污染排放。烟气中污染物用废水浓缩液淋洗，脱硫的 同时生产硫酸钙、硫酸镁等工业产品。
(3)设备简单，运行费用低，占地面积小，设备保养费用低。本发明工艺 流程简单，全程采用自动仪表控制;由于醛渣的能源化利用和余热的综合利用 使得该发明工艺在能耗低，从而使运行费用大幅降低。
