專利名稱：一種糠醛生產(chǎn)與廢水、廢渣、廢氣處理一體化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種過程工藝，尤其涉及一種用于糠 醛生產(chǎn)過程優(yōu)化節(jié)能與廢水、廢渣、廢氣處理一體化工藝，適用于糠酸生產(chǎn)企 業(yè)節(jié)能及三廢處理改造。
背景技術(shù)：
糠醛生產(chǎn)原料來源廣泛、工序簡單，通常以富含多聚戊糖的植物(如玉米
芯)為原料，在催化劑(如5%稀硫酸)存在下，在高溫高壓水蒸汽氛圍中水解
生成戊糖，然后在同樣條件下，戊糖脫水生成的糠醛由高溫水蒸汽帶出，即形
成溫度高達(dá)14(TC的"醛汽"，"醛汽"冷凝形成糠醛原液，原液進(jìn)入蒸餾塔，經(jīng)蒸
餾獲得"毛醛"及大量含醋酸、糠醛以及其他有機(jī)污染物的廢水。同時，水解鍋底
排出大量含有硫酸、醋酸及糠醛的高溫濕醛渣。
糠醛生產(chǎn)過程蒸汽消耗量大， 一般每生產(chǎn)一噸醛消耗0.6MPa蒸汽30 40t，
同時產(chǎn)生的高溫廢水、廢渣以及廢氣對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，成為制約我國糠
醛產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
糠醛生產(chǎn)中"三廢"產(chǎn)生及處理情況如下
(1)廢水。每生產(chǎn)1噸糠醛約產(chǎn)生20噸廢水?？啡U水溫度一般為80 90°C，糠醛廢水中平均含醛量為0.1%，醋酸2 2.5%， pH值2 3， COD濃度 高達(dá)15000 25000mg/L，可生化性較差。此外，還含有少量的萜烯類有機(jī)物， 環(huán)境危害嚴(yán)重，治理難度大。對于糠醛廢水的處理，前期主要采用生物法，該 方法由于效率較低、運(yùn)行成本高等缺陷，己很少被采用。目前主要采ffl將廢水 蒸發(fā)后蒸汽回注水解鍋的閉循環(huán)處理工藝，然而，該工藝雖然降低了廢水排放 量，但廢水中污染物并未被消除，而轉(zhuǎn)移到醛渣以及煙氣中，且熱量浪費(fèi)嚴(yán)重，
3廢水中有效資源未能有效回收利用。
(2)廢渣及廢氣。每生產(chǎn)1噸糠醛產(chǎn)生含水45 55%醛渣12 14噸，其 中含糠醛為1.5 2.5%，含硫0.5 1%，含碳約25%，以及少量的醋酸，濕酸 渣堆放過程中產(chǎn)生的滲濾液以及揮發(fā)的蒸汽中含糠酸及醋酸，嚴(yán)重污染周圍環(huán) 境。目前糠醛生產(chǎn)企業(yè)對于醛渣采取的處理方式主要是堆放后摻煤直接入爐焚 燒，焚燒效率低，煙氣中含有大量二氧化硫、三氧化硫以及一氧化碳、氮氧化 物等污染性氣體。
中國專利 一種糠醛生產(chǎn)廢水的處理方法，申請?zhí)?00610044393.1， 介紹了一種糠醛生產(chǎn)廢水的處理方法對糠醛廢水用純堿中和后，利用來自鍋 爐一次蒸汽蒸發(fā)，產(chǎn)生含酸蒸汽進(jìn)入水解鍋作為熱源并帶出生成的糠醛， 一次 蒸汽經(jīng)過汽水分離后氣相用于生產(chǎn)過程補(bǔ)充熱源，液相返回鍋爐，依此完成廢
水閉合循環(huán)處理工藝。該方法存在的主要問題有
采用碳酸鈉中和醋酸費(fèi)用較高；廢水中醋酸及廢渣中的糠醛未有效回收； 廢水中污染物轉(zhuǎn)移至醛渣，醛渣堆放及焚燒過程產(chǎn)生二次污染物；
綜上所述，目前我國糠醛生產(chǎn)存在的主要問題如下
(1) 生產(chǎn)水平低。由于糠醛生產(chǎn)技術(shù)瓶頸低，導(dǎo)致許多中小糠醛生產(chǎn)企業(yè) 盲目擴(kuò)張，而普遍采用的傳統(tǒng)的粗放型生產(chǎn)工藝均是以高成本、高污染為代價， 己不能適應(yīng)目前能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展要求。
(2) 污染治理水平低?？啡┥a(chǎn)"三廢"產(chǎn)生量大，難以治理，目前對于"廢 渣"、"廢氣"的處理尚未明確方案。而對于廢水的處理，現(xiàn)行的技術(shù)方案均存在 一定的缺陷或不足，無法實現(xiàn)廢水高效、低成本的根本性治理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種糠醛生產(chǎn)與廢水、廢渣、廢氣治理一 體化工藝路線，在優(yōu)化糠醛生產(chǎn)工藝、降低能耗、提高生產(chǎn)效率的前提下，進(jìn) 行糠酸廢水、廢渣及廢氣的綜合治理，以解決糠醛生產(chǎn)過程中各項單元操作間協(xié)同性差、能源耗散嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低，以及廢水處理投資大、運(yùn)行費(fèi)用高， 廢渣、廢氣無法徹底治理的難題，實現(xiàn)糠醛生產(chǎn)與廢水、廢渣、廢氣處理過程 的一體化。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
蒸餾塔及水解鍋底排出的高溫廢水采用石灰石和白云石中和，使醋酸轉(zhuǎn)化 為醋酸鈣鎂鹽，廢水經(jīng)沉降后去除沉淀、雜質(zhì)，然后進(jìn)入換熱器與來自水解鍋 的高溫醛汽換熱，高溫醛汽溫度降低至IO(TC左右，同吋部分冷凝；廢水被加熱 至100 12(TC，進(jìn)入蒸發(fā)器，用鍋爐一次蒸汽蒸發(fā)廢水；廢水被預(yù)熱后，進(jìn)入
蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生的0.7 0.8MPa的高溫水蒸氣進(jìn)入水解鍋提供水解反應(yīng)所需熱 能以及所需反應(yīng)水分。
利用高溫酸渣的自身熱量蒸發(fā)濕醛渣，使含水率降低至35%以下，蒸發(fā)出 的蒸汽中含3%左右糠醛，送入醛汽冷凝系統(tǒng)，實現(xiàn)糠醛回收。醛渣經(jīng)自熱蒸餾 后進(jìn)入低溫干燥機(jī)，與來自酸汽冷凝器的熱空氣對流干燥，使醛渣含水率降至 約20%后，部分作為產(chǎn)生蒸汽所需燃料進(jìn)入醛渣專用鍋爐焚燒，部分進(jìn)入熱解 爐熱解制取活性炭。
廢水蒸發(fā)濃縮液用活性炭進(jìn)行脫色處理后含有較高濃度的醋酸鈣鎂鹽，經(jīng) 提取后制成高價值酸鈣鎂鹽產(chǎn)品；提取醋酸鈣鎂鹽后，殘液用于煙氣脫硫、脫 硝；吸附后活性炭再送鍋爐燃燒。
本發(fā)明的有益效果是
(1)實現(xiàn)糠醛生產(chǎn)過程中"三廢"近零排放。在廢水回用生產(chǎn)之前，采用中 和、過濾沉淀等處理回收醋酸鈣鎂鹽的同時抑制了廢水中污染物轉(zhuǎn)移；醛渣經(jīng) 過自熱式蒸發(fā)、低溫快速干燥等處理后，醛渣中糠醛、醋酸等污染性物質(zhì)含量 大大降低，抑制了醛渣堆放過程中對大氣、地表水以及土壤的污染。醛渣焚燒煙氣中的二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物等污染氣體采用副產(chǎn)品醋酸鈣鎂溶液 吸收凈化，最終實現(xiàn)清潔排放。
(2)提高了糠醛產(chǎn)率，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中副產(chǎn)物的回收利用，降低了工 藝能耗。利用高溫醛汽預(yù)熱廢水，降低了廢水蒸發(fā)所需鍋爐一次蒸汽量，同時 減少了醛汽冷凝循環(huán)冷卻水。利用廢水中醋酸制取為高價值的醋酸鈣鎂鹽，降 低了對設(shè)備的防腐要求，且工藝簡單，成本低廉。醛渣中的糠醛被回收，同時 醛渣經(jīng)過干燥的燃燒性能大幅改善，提高了燃燒效率。利用醛渣熱解制取的活 性炭對廢水濃縮液進(jìn)行脫色處理，吸附后活性炭再送鍋爐燃燒。實現(xiàn)了脫色劑 的自給，避免了脫色劑的污染排放。煙氣中污染物用廢水濃縮液淋洗，脫硫的 同時生產(chǎn)硫酸鈣、硫酸鎂等工業(yè)產(chǎn)品。
(3)設(shè)備簡單，運(yùn)行費(fèi)用低，占地面積小，設(shè)備保養(yǎng)費(fèi)用低。本發(fā)明工藝 流程簡單，全程采用自動儀表控制；由于醛渣的能源化利用和余熱的綜合利用 使得該發(fā)明工藝在能耗低，從而使運(yùn)行費(fèi)用大幅降低。


圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖中l(wèi)拌酸池；2水解鍋；3pH值調(diào)節(jié)池；4換熱器；5汽液分離器；6 醛汽冷凝器；7蒸發(fā)器；8低壓自熱蒸發(fā)器；9低溫干燥機(jī)；IO醛渣熱解爐；11 脫色罐；12結(jié)晶罐；13煙氣清洗塔；14原液池；15蒸餾塔；16.過濾罐；17.冷 凝塔；18中和罐；19精制釜；20蒸汽鍋爐；21原料；22廢水高溫蒸汽；23濕
醛渣；24、 25、 26鍋爐蒸汽；27高溫醛汽；28空氣；29熱空氣；30廢水濃縮
液；31活性炭；32、 33廢水；34糠酸產(chǎn)品；35醋酸l丐鎂產(chǎn)品；
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實施例。系統(tǒng)中各主要設(shè)備的作用及工藝操作參數(shù)如下 拌酸池l:原料與催化劑在此混合、拌勻。
水解鍋2:主反應(yīng)區(qū)，在此設(shè)備中，糠醛生產(chǎn)原料在催化劑存在下，在高溫、 高壓水蒸氣氛圍下反應(yīng)生成糠醛。
pH值調(diào)節(jié)池3:反應(yīng)中產(chǎn)生廢水進(jìn)入此設(shè)備后，加入石灰石、白云石，將 廢水中和，并連續(xù)沉降后除渣。
換熱器4:此設(shè)備中，來自3廢水與來自水解鍋2的高溫醛汽換熱，廢水溫
度被加熱至100 120°C，同時，高溫醛汽溫度降低并部分冷凝。
汽液分離器5 :來自換熱器4的醛汽及其冷凝液混合物在此進(jìn)行分離。 醛汽冷凝器6:在此設(shè)備中，來自5的醛汽在此與空氣流進(jìn)行熱交換，酸汽
被冷凝，空氣被加熱。
蒸發(fā)器7:在此設(shè)備中，來自換熱器4的廢水被來自鍋爐的一次蒸汽加熱蒸
發(fā)，產(chǎn)生0.7 0.8MPa的高溫水蒸氣，剩余濃縮液排出。
低壓自熱蒸餾釜8:來自水解鍋底的高溫濕醛渣進(jìn)入此設(shè)備，采用降低系統(tǒng)
壓力的方式，使醛渣始終處于沸騰狀態(tài)，從而快速蒸發(fā)出醛渣內(nèi)所含的水分及
糠醛，使醛渣含水率降低至35%以下。
低溫干燥機(jī)9:低壓自熱蒸餾釜8中蒸發(fā)后醛渣進(jìn)入此設(shè)備，采用帶式干燥
的方式，再利用來自醛汽冷凝器6的熱空氣對流干燥，使醛渣含水率降低至20% 以下。
醛渣熱解爐10:將部分來自9的干燥后醛渣送入此設(shè)備制取活性炭，并活化。
脫色罐11:在此設(shè)備中，將來自7的剩余濃縮液采用來自10的活性炭脫色，
溶液排出，活性炭吸附后入進(jìn)入9被干燥，最終作為燃料。結(jié)晶罐12:在此設(shè)備中，來自11的濃縮液結(jié)晶后提取醋酸鈣鎂鹽粗產(chǎn)品。 煙氣清洗塔13:在此設(shè)備中，采用來自12的剩余濃縮液吸收來鍋爐煙道氣 中的硫氧化物、氮氧化物以及其他污染性氣體。
原液池14:來自6的醛汽冷凝液進(jìn)入此設(shè)備。
蒸餾塔15:糠醛原液進(jìn)入此設(shè)備，蒸餾，塔頂蒸出糠醛、水的共沸物，塔 底排出大部分廢水。
過濾罐16:來自蒸餾塔15的糠醛、水的共沸物在此設(shè)備中過濾，出去所含 雜質(zhì)。
冷凝塔17:來自過16的糠醛、水的共沸物在此設(shè)備中冷凝，形成毛醛。 中和罐18:來自17的毛醛在此設(shè)備中中和。
精制釜19:來自18的中和后毛醛在此設(shè)備中精制，得糠醛產(chǎn)品。精制釜?dú)?br> 液進(jìn)入原液池14。
蒸汽鍋爐20:提供過程所需蒸汽。來自蒸發(fā)器7、蒸餾塔15、精制釜19 的一次蒸汽換熱后回流到蒸汽鍋爐20。
采用的工藝過程為蒸餾塔15和水解鍋2排出高溫廢水進(jìn)入pH值調(diào)節(jié)池 3，加入石灰石、白云石，將廢水pH值調(diào)節(jié)至中性，連續(xù)沉降除去沉渣后進(jìn)入 換熱器4，與水解鍋2排出的高溫醛汽換熱。高溫醛汽溫度降低至IO(TC左右， 經(jīng)汽液分離器5分離后，汽相進(jìn)入酸汽冷凝器6冷凝后進(jìn)入原液池14，液相直 接進(jìn)入原液池14;同時，廢水被加熱至約100 120°C，進(jìn)入蒸發(fā)器7，由來自 鍋爐20的一次蒸汽加熱蒸發(fā)，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽進(jìn)入水解鍋2，作為原料水解 所需熱源以及帶出水解生成的糠醛。蒸發(fā)器剩余濃縮液一部分進(jìn)入脫色罐11, 采用糠醛渣熱解制取的活性炭脫色后進(jìn)入結(jié)晶罐12制取醋酸鈣鎂鹽產(chǎn)品。結(jié)晶 罐底剩余殘液進(jìn)入煙氣清洗塔13，吸收煙氣中的二氧化硫及氮氧化物。原液池14中糠醛原液經(jīng)蒸餾塔15、過濾罐16、冷凝塔17、中和罐18處理后，進(jìn)入精 制釜19制取糠酸。水解鍋2排出的高溫濕醛渣首先進(jìn)行低壓自熱式蒸發(fā)器8， 使其含水率降低至35%以下，蒸發(fā)出的水分含3%左右糠醛，送入醛汽冷凝器6 回收糠醛。醛渣經(jīng)自熱蒸餾后進(jìn)入低溫干燥機(jī)9，采用來自醛汽冷凝器6的熱空 氣對流干燥，使酸渣含水率降至約20%以下， 一部分作為產(chǎn)生蒸汽所需燃料進(jìn) 入醛渣專用鍋爐焚燒，且無需摻煤等其他輔助燃料即能實現(xiàn)高效焚燒，同時產(chǎn) 生的蒸汽可提供全過程所需熱量； 一部分進(jìn)入熱解爐熱爐IO解制取活性炭，活 性炭用作廢水蒸發(fā)后濃縮液脫色后，進(jìn)入低溫干燥機(jī)9繼續(xù)干燥，最后進(jìn)入鍋 爐焚燒，爐
權(quán)利要求
1. 一種糠醛生產(chǎn)與廢水、廢渣、廢氣處理一體化計劃和體系過程工藝，其特征在于蒸餾塔及水解鍋底排出的高溫廢水采用石灰石和白云石中和，使醋酸轉(zhuǎn)化為醋酸鈣鎂鹽，廢水經(jīng)沉降后去除沉淀、雜質(zhì)后，然后進(jìn)入換熱器與來自水解鍋的高溫醛汽換熱，廢水被加熱至100～120℃，進(jìn)入蒸發(fā)器，用鍋爐一次蒸汽蒸發(fā)廢水；同時，高溫醛汽溫度降低至100℃左右并部分冷凝；廢水被預(yù)熱后，進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生的0.7～0.8MPa的高溫水蒸氣進(jìn)入水解鍋提供水解反應(yīng)所需熱能以及所需反應(yīng)水分；利用高溫醛渣的自身熱量蒸發(fā)濕醛渣，使含水率降低至35％以下，蒸發(fā)出的蒸汽中含3％左右糠醛，送入醛汽冷凝系統(tǒng)回收糠醛；醛渣經(jīng)自熱蒸餾后進(jìn)入低溫干燥機(jī)，與用來自醛汽冷凝器的熱空氣對流干燥，使醛渣含水率降至約20％；干燥后醛渣部分作為產(chǎn)生蒸汽所需燃料進(jìn)入鍋爐焚燒，部分進(jìn)入熱解爐熱解制取活性炭；廢水蒸發(fā)濃縮液用活性炭進(jìn)行脫色處理后含有較高濃度的醋酸鈣鎂鹽，經(jīng)提取后制成高價值酸鈣鎂鹽產(chǎn)品；提取醋酸鈣鎂后，殘液用于煙氣脫硫、脫硝；吸附后活性炭再經(jīng)干燥后送鍋爐燃燒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種糠醛生產(chǎn)與廢水、廢渣、廢氣處理一體化計 劃和體系過程工藝，其特征還在于醛渣焚燒產(chǎn)物作為草木灰肥料。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于糠醛生產(chǎn)過程優(yōu)化節(jié)能與廢水、廢渣、廢氣處理一體化工藝，適用于糠醛生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能及三廢處理改造。其特征是采用石灰石和白云石中和糠醛廢水，使醋酸轉(zhuǎn)化為醋酸鈣鎂，然后與水解鍋產(chǎn)生的高溫醛汽換熱，再進(jìn)入蒸發(fā)器；廢水蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫水蒸氣進(jìn)入水解鍋作為反應(yīng)介質(zhì)，剩余濃縮液脫色后提取醋酸鈣鎂鹽，殘液用于煙氣脫硫、脫硝。高溫醛渣經(jīng)低壓自熱蒸發(fā)回收糠醛后，再經(jīng)低溫干燥使醛渣含水率降至20％以下；本發(fā)明的有益效果是大幅提高了物料與能量利用率，無需額外能耗即實現(xiàn)了三廢近零排放，同時制取了高價值的醋酸鈣鎂鹽；醛渣經(jīng)自熱蒸餾及低溫干燥后，用于及活性炭，同時實現(xiàn)了醛渣的高效、清潔焚燒。
文檔編號C02F9/10GK101481189SQ20091001027
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者李愛民, 毛燎原 申請人:大連理工大學(xué)