溶劑黃114項(xiàng)目工藝原理及產(chǎn)排污環(huán)節(jié)分析

1、溶劑黃114項(xiàng)目工藝原理及產(chǎn)排污環(huán)節(jié)分析1 反應(yīng)原理（1）催化氧化262 147（2）2-甲基-3-羥基喹啉-4-羧酸的合成（縮合） 147 92.5 203 75.5 18（3）溶劑黃114的合成（縮合） 203 148 289 18 44 2工藝流程（1）氧化原料為靛藍(lán)，將靛藍(lán)加入反應(yīng)釜中，加入溶劑N,N-二甲基甲酰胺（DMF），在常溫20下，通入臭氧，反應(yīng)至溶液變澄清紅色為止，約為8小時(shí)。后處理：將物料轉(zhuǎn)入減壓蒸餾釜，開二級(jí)羅茨泵，升溫至溫度70，打開溶劑接收罐閥門，開冷凝，蒸餾3小時(shí)結(jié)束，回收N,N-二甲基甲酰胺，剩余物料，轉(zhuǎn)入打漿釜，加入少量水打漿，過(guò)濾，固體投入雙錐干燥機(jī)60真空烘

2、干5小時(shí)，過(guò)濾廢水打入減壓蒸餾釜，回收溶劑N,N-二甲基甲酰胺。該反應(yīng)產(chǎn)物：靛紅，氧氣。氧化工段用時(shí)18h。（2）2-甲基-3-羥基喹啉-4-羧酸的合成（縮合）將靛紅加入反應(yīng)釜中，加入水，加入氫氧化鈣，升溫至30，滴加8.3kg氯丙酮（1小時(shí)），滴加完成后，緩慢升溫至90，并在90-93保溫3小時(shí)，再降溫至40，滴加濃鹽酸，調(diào)PH至2，過(guò)濾，固體加水洗，再過(guò)濾，壓濾洗滌廢水經(jīng)車間三效蒸發(fā)器，蒸發(fā)冷凝后回用于洗滌用水，濾餅裝入雙錐干燥器60真空烘干5小時(shí)。該反應(yīng)產(chǎn)物：2-甲基-3-羥基喹啉-4-羧酸，氯化鈣，水。第一步縮合用時(shí)14h。（3）溶劑黃114的合成（縮合）將2-甲基-3-羥基喹啉-4-

3、羧酸加入反應(yīng)釜中，加入N,N-二甲基甲酰胺和苯酐，升溫回流1小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾解析，常壓蒸餾出N,N-二甲基甲酰胺，溫度為160，蒸餾2小時(shí)結(jié)束，蒸干后，加N,N-二甲基甲酰胺，打漿，冷卻，過(guò)濾，固體再加少量N,N-二甲基甲酰胺洗，過(guò)濾，固體60真空烘干8小時(shí)，母液回收物N,N-二甲基甲酰胺。該反應(yīng)產(chǎn)物：溶劑黃114，水，二氧化碳。溶劑黃114收率90%。干燥好的產(chǎn)品分裝入25kg的桶內(nèi)，內(nèi)襯塑料袋。溶劑黃合成工段用時(shí)13h。溶劑黃114的反應(yīng)周期為45小時(shí)。年生產(chǎn)批次為394批次，每批次產(chǎn)品約為2.03t。生產(chǎn)工藝均為連續(xù)生產(chǎn)，即一釜清料后，繼續(xù)投料生產(chǎn)，批次所用時(shí)長(zhǎng)為工藝中耗時(shí)最長(zhǎng)工段

4、，本產(chǎn)品最長(zhǎng)耗時(shí)工段為催化氧化工段，時(shí)長(zhǎng)為18h，本項(xiàng)目由年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為7200h，則年生產(chǎn)批次為394批次，每批次產(chǎn)品約為5.08t。圖2.2.2-1 溶劑黃工藝流程圖3 產(chǎn)排污環(huán)節(jié)根據(jù)溶劑黃114生產(chǎn)工藝，在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期間，各類污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)見表2.2-1：表2.2.2-1 各生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)物環(huán)節(jié)污染物類別污染源名稱主要污染物處理方式廢氣催化氧化廢氣G2-1O3回轉(zhuǎn)窯焚燒爐減壓蒸餾不凝氣G2-2 DMF減壓蒸餾不凝氣G2-3DMF干燥廢氣G2-4TSP、DMF三效蒸發(fā)不凝氣G2-5氯丙酮干燥廢氣G2-6TSP縮合反應(yīng)廢氣G2-7CO2、DMF活性炭+15m高排氣筒排放蒸餾不凝氣G2-8DMF回轉(zhuǎn)

5、窯焚燒爐干燥廢氣G2-9TSP、DMF廢水蒸餾廢水W2-1 DMF、靛藍(lán)廠區(qū)污水處理廠洗滌壓濾廢水W2-2CaCl2、氯丙酮三效蒸發(fā)去鹽后，進(jìn)入廠區(qū)污水處理站溶劑回收廢水W2-3DMF廠區(qū)污水處理廠固廢三效蒸發(fā)器固廢S2-1CaCl2再生利用蒸餾釜?dú)堃篖2-1溶劑黃114、2-甲基-3-羥基喹啉-4-羧酸（喹啉）、苯酐、靛紅和靛藍(lán)、DMF回轉(zhuǎn)窯焚燒爐4原輔料消耗 溶劑黃114產(chǎn)品生產(chǎn)的原輔料消耗定額見表2.2-2。表2.2-2 原輔料消耗一覽表表（t/批次）序號(hào)名稱規(guī)格單耗t/t年消耗t/a包裝方式來(lái)源1靛藍(lán)99.9%0.96768袋裝烏海及周邊地區(qū)2臭氧99.9%0.35282瓶裝3N，N-

6、二甲基甲酰胺（DMF）99.9%0.1192罐裝4氫氧化鈣99.9%0.28228袋裝5氯丙酮99.9%0.36289桶裝6苯酐99.9%0.57455罐裝7濃鹽酸30%0.94748罐裝自產(chǎn)8新鮮水99.9%0.321793-園區(qū)5生產(chǎn)設(shè)備清單溶劑黃114產(chǎn)品生產(chǎn)的設(shè)備清單定見表2.2-3。表2.1-4溶劑黃114 車間設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)材質(zhì)單位數(shù)量1縮合反應(yīng)釜5000L搪瓷只62管道過(guò)濾器套23酸化釜5000L搪瓷只24壓濾機(jī)組合件套25打漿洗滌釜搪瓷只26雙錐干燥機(jī)3000L組合件臺(tái)37無(wú)油真空泵組合件臺(tái)38黃合成釜（縮合）3000L不銹鋼只69DMF高位槽只110低位接收槽

7、只311降溫釜3000L搪瓷只412離心機(jī)組合件只313DMF溶劑回收釜5000L只214螺桿真空泵臺(tái)215打漿釜3000L搪瓷只316離心機(jī)臺(tái)317雙錐干燥機(jī)組合件臺(tái)318DMF蒸餾塔組119螺桿真空泵組合件臺(tái)120無(wú)油真空泵臺(tái)3靛紅1氧化反應(yīng)釜13000L不銹鋼臺(tái)4*22DMF蒸餾塔60m2不銹鋼組13螺桿真空泵組合件臺(tái)14水析釜5000L搪瓷只25離心機(jī)組合件臺(tái)26水蒸餾塔不銹鋼組17螺桿真空泵組合件臺(tái)18打漿反應(yīng)釜只29離心機(jī)只210精制釜3000L不銹鋼只111離心機(jī)臺(tái)112雙錐干燥機(jī)組合件臺(tái)313無(wú)油真空泵組合件臺(tái)36 物料平衡1.各階段收率溶劑黃114生產(chǎn)各工段分步產(chǎn)率及總產(chǎn)率見

8、表表 各工段分步產(chǎn)率及總產(chǎn)率表分步名稱分步產(chǎn)率（%）階段總產(chǎn)率（%）計(jì)算基準(zhǔn)催化氧化70%以靛藍(lán)為基準(zhǔn)縮合反應(yīng)83%58.1以靛紅為基準(zhǔn)縮合反應(yīng)90%52.32-甲基-3-羥基喹啉-4-羧酸2.物料平衡溶劑黃114物料平衡如下表所示，全過(guò)程物料平衡圖如下圖所示：表2.3-2 項(xiàng)目工藝過(guò)程物料平衡表（t/批次）序號(hào)投入物料產(chǎn)出物料名稱投入量名稱產(chǎn)出量1靛藍(lán)1.949催化氧化廢氣G2-10.5492臭氧0.716蒸餾不凝氣G2-20.0523N，N-二甲基甲酰胺（DMF）0.232蒸餾不凝氣G2-30.0064水4.55過(guò)濾廢水W2-12.3375氫氧化鈣0.578干燥廢氣G2-40.0056氯丙

9、酮0.733三效蒸發(fā)不凝氣G2-50.055730%濃鹽酸1.9三效蒸發(fā)剩余廢水W2-24.4868苯酐1.155三效蒸發(fā)固廢S2-20.9499干燥廢氣G2-60.00510縮合反應(yīng)廢氣G2-70.31611蒸餾固廢S2-30.79212蒸餾不凝氣G2-80.03213溶劑回收冷凝廢水W2-30.19414干燥廢氣G2-90.00515溶劑黃1142.03合計(jì)11.81411.814表2.3-2 項(xiàng)目工藝過(guò)程物料平衡表（t/a）序號(hào)投入物料產(chǎn)出物料名稱投入量名稱產(chǎn)出量1靛藍(lán)768催化氧化廢氣G2-12162臭氧282蒸餾不凝氣G2-220.53N，N-二甲基甲酰胺92蒸餾不凝氣G2-32.4

10、4水1793過(guò)濾廢水W2-19215氫氧化鈣228干燥廢氣G2-426氯丙酮289三效蒸發(fā)不凝氣G2-522730%濃鹽酸748三效蒸發(fā)剩余廢水W2-21767.58苯酐455三效蒸發(fā)固廢S2-23749干燥廢氣G2-6210縮合反應(yīng)廢氣G2-7124.611蒸餾固廢S2-331212蒸餾不凝氣G2-812.613溶劑回收冷凝廢水W2-376.414干燥廢氣G2-9215溶劑黃114800合計(jì)465546557 溶劑平衡溶劑黃114生產(chǎn)過(guò)程中使用的溶劑主要為DMF，全過(guò)程溶劑平衡表如下：表2.3-4 項(xiàng)目工藝過(guò)程溶劑衡表（t/a）序號(hào)投入物料產(chǎn)出物料名稱投入量名稱含DMF量1催化氧化DMF26

11、蒸餾不凝氣G2-220.5266蒸餾不凝氣G2-30.83過(guò)濾廢水W2-144干燥廢氣G2-40.45縮合反應(yīng)廢氣G2-736蒸餾固廢S2-330.87蒸餾不凝氣G2-812.38溶劑回收冷凝廢水W2-3199干燥廢氣G2-90.710溶劑黃1140.5合計(jì)92958水平衡溶劑黃物料平衡如下表所示，全過(guò)程物料平衡圖如下圖所示：表2.3-4 項(xiàng)目工藝過(guò)程水平衡表（t/a）序號(hào)投入物料產(chǎn)出物料名稱投入水量名稱含水量1加入水1793過(guò)濾廢水W2-17092273蒸餾不凝氣G2-31.63鹽酸帶入524干燥廢氣G2-40.84三效蒸發(fā)不凝氣G2-521.35三效蒸發(fā)剩余廢水W2-217936三效蒸發(fā)固

12、廢S2-1327干燥廢氣G2-61.28蒸餾不凝氣G2-80.49溶劑回收冷凝廢水W2-357.310干燥廢氣G2-90.4溶劑黃1141.2合計(jì)25902590圖 溶劑黃114水平衡圖（t/a）9 源強(qiáng)計(jì)算1. 廢氣（1）工藝廢氣催化氧化廢氣G2-1，靛藍(lán)通過(guò)臭氧催化氧化成為靛紅，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生O2，所以催化氧化廢氣中主要含有O2與未參加反應(yīng)的O3，根據(jù)反應(yīng)原理與轉(zhuǎn)化率計(jì)算廢氣的產(chǎn)生量為216t/a，其中O2的含量為131t/a，O3的含量為85 t/a。該部分氣體通入焚燒爐作為助燃劑處置。根據(jù)工藝分析，氧化工藝時(shí)長(zhǎng)約為8h/批次，年生產(chǎn)394批次，則年氧化時(shí)長(zhǎng)為3152h/a，廢氣的產(chǎn)生量

13、為68.53kg/h，O3的含產(chǎn)生量為26.96 kg/h。為了能夠更好地達(dá)到廢氣處理的效率，要求企業(yè)合理安排生產(chǎn)批次，使污染物的排放盡量勻速進(jìn)行。減壓蒸餾不凝氣G2-2，主要為溶劑DMF，蒸餾不凝氣按溶劑的0.2%計(jì)算，年產(chǎn)生量為20.5t/a，該氣體收集后通入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒處置。根據(jù)工藝分析，蒸餾工藝時(shí)長(zhǎng)約為3h/批次，年生產(chǎn)394批次，則年蒸餾時(shí)長(zhǎng)為1182h/a，廢氣的排放量為17.34kg/h。打漿過(guò)濾廢水回收DMF時(shí)，減壓蒸餾產(chǎn)生不凝氣G2-3，主要為溶劑DMF和水蒸氣，蒸餾不凝氣按溶劑的0.2%計(jì)算，年產(chǎn)生量為2.4t/a，其中DMF的產(chǎn)生量為0.8 t/a，該氣體收集后通入回

14、轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒處置。根據(jù)工藝分析，蒸餾工藝時(shí)長(zhǎng)約為1h/批次，年生產(chǎn)394批次，則年蒸餾時(shí)長(zhǎng)為394h/a，廢氣的排放量6.09 kg/h，其中DMF排放量為2.03kg/h。靛紅產(chǎn)物干燥過(guò)程產(chǎn)生廢氣G2-4，主要含有粉塵、DMF和水蒸氣，廢氣經(jīng)冷凝器+布袋除塵器（效率為99%）處理后通入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒處置，收集粉塵回用于下一步反應(yīng)，不外排，冷凝液通入減壓蒸餾釜回收DMF。該工段產(chǎn)生廢氣量為2t/a，其中粉塵含量0.8 t/a、DMF含量0.4 t/a。根據(jù)工藝分析，干燥工藝時(shí)長(zhǎng)約為5h/批次，年生產(chǎn)394批次，則年干燥時(shí)長(zhǎng)為1970h/a，廢氣的排放量為1.01kg/h，其中粉塵排放量0.

15、4kg/h、DMF排放量0.2 kg/h。三效蒸發(fā)不凝氣G2-5，主要為未參加反應(yīng)的氯丙酮和水蒸氣，蒸餾不凝氣按溶劑的0.2%計(jì)算，年產(chǎn)生量為22t/a，其中氯丙酮為0.4 t/a。該氣體收集后通入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒處置。根據(jù)工藝分析，三效蒸發(fā)工藝時(shí)長(zhǎng)約為3h/批次，年生產(chǎn)394批次，則年干燥時(shí)長(zhǎng)為1182h/a，廢氣的產(chǎn)生量為18.61kg/h，氯丙酮的產(chǎn)生量為0.34 kg/h。2-甲基-3-羥基喹啉-4-羧酸干燥過(guò)程產(chǎn)生廢氣G2-6，主要含有粉塵和水蒸氣，廢氣經(jīng)冷凝器+布袋除塵器（效率為99%）處理后通入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒處置，收集粉塵回用于下一步反應(yīng)，不外排，冷凝液與洗滌壓濾廢水進(jìn)入三效蒸

16、發(fā)器回收水分。該工段產(chǎn)生廢氣量為2t/a，其中粉塵含量0.8 t/a。根據(jù)工藝分析，干燥工藝時(shí)長(zhǎng)約為5h/批次，年生產(chǎn)394批次，則年干燥時(shí)長(zhǎng)為1970h/a，廢氣的排放量為1.01kg/h，粉塵排放量為0.4 kg/h。第二步縮合反應(yīng)產(chǎn)生廢氣G2-7，主要為反應(yīng)產(chǎn)物CO2氣體和回流不凝氣，根據(jù)物料平衡，縮合反應(yīng)CO2的產(chǎn)生量為121.7t/a，該工段反應(yīng)條件為升溫回流，會(huì)有不凝氣體產(chǎn)生，主要成分為DMF，產(chǎn)生量按DMF溶劑量的0.05%計(jì)算，不凝氣體的產(chǎn)生量為2.7t/a，則該步驟產(chǎn)生的廢氣量為124.7t/a ，通入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒處理。根據(jù)工藝分析，回流工藝時(shí)長(zhǎng)約為1h/批次，年生產(chǎn)39

17、4批次，則年回流時(shí)長(zhǎng)為394h/a，廢氣的排放量為0.32t/h，其中DMF的排放量為7 kg/h。溶劑蒸發(fā)回收不凝氣G2-8，主要為溶劑DMF和少量水蒸氣，不凝氣體產(chǎn)生量按溶劑的0.2%計(jì)算，為12.6 t/a，其中DMF的含量為12.2t/a。該氣體收集后通入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒處置。根據(jù)工藝分析，蒸餾工藝時(shí)長(zhǎng)約為2h/批次，年生產(chǎn)394批次，則年蒸餾時(shí)長(zhǎng)為788h/a，廢氣的排放量為16kg/h，其中DMF的排放量為15.5 kg/h。溶劑黃114，干燥過(guò)程產(chǎn)生廢氣G2-9，主要含有粉塵、DMF和水蒸氣，廢氣經(jīng)冷凝器+布袋除塵器（效率為99%）處理后通入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒處置，收集粉塵回用于下

18、一步反應(yīng)，不外排，冷凝液通入減壓蒸餾釜回收DMF。該工段產(chǎn)生廢氣量為2t/a，其中粉塵含量0.8t/a、DMF產(chǎn)生量為0.7 t/a。根據(jù)工藝分析，蒸餾工藝時(shí)長(zhǎng)約為8h/批次，年生產(chǎn)394批次，則年蒸餾時(shí)長(zhǎng)為3152h/a，廢氣的排放量為0.63kg/h，其中粉塵的排放量為0.25kg/h，DMF的排放量為0.22 kg/h。本產(chǎn)品工藝廢氣經(jīng)預(yù)處理后均排入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐，由于各工段產(chǎn)生的廢氣壓力不一致，焚燒爐前設(shè)置氣體緩沖罐，統(tǒng)一收集調(diào)壓后，氣相通入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐進(jìn)行焚燒處置，經(jīng)管道冷凝下來(lái)的水和有機(jī)物由緩沖罐下方管道排至廠區(qū)自備污水處理站處置。表 嘧啶工藝有組織廢氣產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)表名稱廢氣量kg/h

19、污染物種類產(chǎn)生量處理方式排放量kg/ht/akg/ht/aG2-168.53O326.9685通入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐通入氣體緩沖罐，氣相進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒，焚燒尾氣后續(xù)計(jì)算，本工藝產(chǎn)出氣體量為517 t/a ；135.82 kg/hG2-217.34DMF17.3420.5G2-36.09DMF2.030.8G2-41.01粉塵0.40.8DMF0.20.4G2-518.61氯丙酮0.340.4G2-61.01粉塵0.40.8G2-816DMF15.512.2G2-90.25粉塵0.0250.08DMF0.220.7G2-7320DMF72.7（2）車間廢氣溶劑黃114生產(chǎn)過(guò)程中，各種原料、中間體

20、、成品在運(yùn)行過(guò)程中均有可能發(fā)生無(wú)組織廢氣排放。無(wú)組織排放包括兩部分，一部分為儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中發(fā)生的物料無(wú)組織泄漏，一部分為生產(chǎn)裝置無(wú)組織排放。其中儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中發(fā)生的物料無(wú)組織泄漏在后續(xù)章節(jié)統(tǒng)一敘述，本章節(jié)單獨(dú)分析生產(chǎn)裝置無(wú)組織排放。本項(xiàng)目為常見釜式化工生產(chǎn)，在投料、輸送方面，液體采用泵送，袋裝為人孔投料，釜內(nèi)為微負(fù)壓，故基本無(wú)投料及輸送過(guò)程污染物產(chǎn)生。生產(chǎn)裝置無(wú)組織排放主要是指裝置的密閉性泄漏，裝置密閉性泄漏與工廠的管理水平及設(shè)備、管道管件的材質(zhì)、耐壓等級(jí)、物料性質(zhì)、設(shè)備的運(yùn)行狀況等多種因素有關(guān)。在正常的運(yùn)行狀況下，明顯的跑冒滴漏不應(yīng)該發(fā)生，但隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，設(shè)備零部件的腐蝕、損耗增加，要完全消除的泄露是不可能的，很難做到詳細(xì)計(jì)算，因此本報(bào)告采用經(jīng)驗(yàn)估值，以物料量的 0.005%計(jì)。根據(jù)本項(xiàng)目生產(chǎn)廢氣處理在運(yùn)營(yíng)期間，會(huì)產(chǎn)生各類污染，無(wú)組織排放統(tǒng)計(jì)見表 3-1-12：表 溶劑黃114車間無(wú)組織排放廢氣污染因子產(chǎn)生量kg/ht/a臭氧0.00190.014DMF0.0060.04630%濃鹽酸0.00150.011氯丙酮0.00190.0142、廢水蒸餾廢水W2-1，該部分廢水來(lái)自打漿洗滌溶劑后溶液，該溶液含有水、DMF溶劑和未參加反應(yīng)的靛藍(lán)，減壓蒸餾分離溶