摘 要:在分析化工生产污染源时,通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程,从单个流程开始认识,逐个分析击破,从而达到了解化工生产产排污特征的目的。
关键词:化工生产,工艺流程,产排污,一般特征
一般来说化工产品的生产过程都比较复杂,主要体现在生产工序多、操控要求高。有时要得到一个化工产品需要经过几十个工序,动用上百个设备。但有一点是不变的,那就是任何化工产品的生产过程都包含若干个化学反应、产物分离、物流输送流程、热量传递等单元式的生产过程。因此,为了便于对化工生产工艺流程中产排污一般特征的认识,可将化工生产工艺流程分割成化学反应、物料分离、物料输送流程及热量传递、物料的计量包装等单元式的工艺流程。在认识化工生产产排污一般特征时,从单个流程开始认识,逐个分析击破,最后再将污染源汇总,达到了解化工生产产排污特征的目的。
1 化工生产工艺流程的组成
化工生产工艺流程可分割成物料输送、传热工艺、化学反应工艺、物料分离工艺以及物料计量、包装工艺等单元式组成部分,需要强调的是将化工生产工艺分割成单元式工艺流程只不过是为了便于认识工艺流程产排污特征的一种理想化设想,在实际化工生产过程中这些单元式工艺流程之间并不存在严格界限,它们都是有机融合在一起的。
1.1物料输送工艺流程
物料输送是在化工生产过程中将物料从一个设备输送到另一个设备工序安排的程序。在化工生产过程中会使用很多设备,也将需要将物料在各设备之间转移的工序。由管路、储罐和输送设备组成的工艺流程即为化工生产过程中的物料输送工艺流程。物料输送工艺流程是化工生产工艺流程中的纽带,是将各生产设备联系在一起的生命线,它的作用就好像生活中汽车、公路及桥梁,能及时将人们生产、学习、生活所需要的物资运送到目的地。合理的输送工艺流程不仅能提高生产效率而且能降低能耗,反之亦然。
1.2传热工艺流程
传热工艺是在化工生产工艺过程中控制温度、压力工序安排的程序。化学反应和反应物料的分离都是在一定的温度、压力下进行的,用来控制化工生产过程中温度、压力下进行的,用来控制化工生产过程中温度、压力的工艺流程即为能量传递工艺流程。能量传递工艺流程包括热量传递工艺流程和冷量传递工艺流程,能量传递工艺流程是化工生产工艺流程的控制部分,化工生产过程中的温度、压力可由它们来调节。合理的能量传递工艺流程能大大地提高生产效率而且能极大地减少能耗,降低生产成本,提高经济效益,它也是衡量该生产工艺水平的一个重要指标。
1.3化学反应工艺流程
化学反应是化工原料在反应装置里进行化学反应得到新产品工序安排的程序,它是化工生产工艺流程的核心部分,它的先进与否直接关系到该生产工艺技术水平。很明显,在化工生产过程中肯定会发生一个或多个化学反应,只有发生化学反应的生产过程才是化工生产过程。
1.4物料分离工艺流程
物料分离是将化学反应工艺流程中的生成物分离成高纯度产品各项工序安排的程序,有时也称之为传质工艺流程。原料在发生化学反应时会同时发生很多副反应,也就会产生很多副产物。而化工生产是要根据工艺要求得到较纯物质,因此,在化工生产过程中就必须将发生化学反应得到的混合物进行分离从而得到较纯的物质。实际上,之所以认为化工生产过程复杂,主要表现在反应混合物的分离过程复杂。一个产品的分离可能包含吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等多个工序。因此在认识化工生产物料分离工艺流程时可将分离工艺流程再分解成吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等多个工序。因此在认识化工生产物料分离工艺流程时可将分离工艺流程再分解成吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等比较简单的单元式物料分离工艺流程。化工生产物料分离工艺流程是化工生产工艺流程的主要部分,它的优良与否直接关系到该产品的收率情况,也是衡量该生产工艺水平的主要指标。
1.5物料计量、包装工艺流程
计量就是在化工生产过程中对原料、中间产物、产品进行量化的过程。包装是为便于产品的储运、对外供应而进行的一种操作。在化工企业中,物料的计量、包装是化工生产过程不可或缺的一部分。准确、快速对物料计量、包装对确保整个化工装置生产过程的安全连续运转,有着非常密切的关系和重要作用。
2 产排污一般特征分析
分析化工生产中的产排污通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程,从单个流程开始逐个分析认识,将复杂的流程分段梳理,达到了解掌握整个生产流程产排污情况的目的。笔者以某公司天然气制亚氨基二乙腈生产工艺为例,将化工生产根据单元式工艺流程分段划分对其产排污一般特征进行分析。
2.1物料输送过程的产排污
物料输送过程中的产排污主要指生产中所使用的易挥发原辅料,在生产过程中贮存、使用等环节,不可避免地产生挥发气体,排放废气主要发生在两部分:生产系统和储运系统,包括无组织逸散和有组织排放。将产生的挥发性气体通过管道集中收集处理后排放可转变为有组织排放。
天然气制亚氨基二乙腈项目生产系统排放集中在氢氰酸装置液氨净化工序、氢氰酸反应工序、甲醛装置甲醛合成工序、羟基乙腈装置羟基乙腈合成工序产生的NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体,主要发生的节点在反应釜阀门的泄漏及原料液输送转移过程。储运系统排放集中在氨罐区、甲醇罐区、甲醛罐区等,主要污染物为NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体。
2.2传热工艺过程的产排污
传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物,天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指废热锅炉(包括尾气燃烧炉和有机废液焚烧装置)产生的锅炉废气和锅炉排污水。
2.3化学反应过程的产排污
化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统,产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂。天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指反应装置产生的尾气和废催化剂,其中尾气成分以CH4、Hcn、CO为主,属可燃性气体,处置手段为尾气吸收后燃烧排放,主要污染因子包括烟尘、SO2、NOx等;废催化剂包括氢氰酸装置氢氰酸反应器产生的废催化剂、甲醛装置甲醛合成产生的废银催化剂等。
2.4物料分离过程的产排污
物料分离过程由于化学反应过程副反应众多,反应混合物成分复杂,为得到较纯物质使得分离过程复杂,产排污点众多。天然气制亚氨基二乙腈项目废气污染环节包括亚氨基二乙腈装置多次离心母液焚烧产生的焚烧废气、亚氨基二乙腈装置晶体干燥、硫酸铵装置晶体振动干燥过程中产生粉尘,以及硫酸铵装置硫铵液浓缩结晶过程产生浓缩蒸汽;废水污染环节包括氢氰酸装置天然气预处理过程产生的水洗脱硫废水、亚氨基二乙腈装置原液结晶过程产生的分离废水、亚氨基二乙腈装置反应液急冷、蒸发过程产生的急冷废水;固废污染环节包括原辅料天然气、液氨过滤净化产生的废活性炭、有机废液焚烧装置产生的炉渣等。
2.5物料计量、包装过程的产排污
物料计量、包装过程中的产排污主要指生产的产品在计量包装过程中排放的污染物,所排放的污染因子产品中所含成分为主,以气态、粉尘的形式排出。
3 结论
通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程,分析化工生产工艺流程产排污一般特征如下:
3.1 可将复杂的化工生产工艺流程分割成物料输送流程、化学反应、物料分离、热量传递及物料的计量包装等单元式的工艺流程;
3.2 物料输送过程中的产排污一般为生产中所使用的易挥发原辅料,在生产过程中贮存、使用等环节产生挥发性气体;
3.3 传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物,通常以锅炉污染物为主;
3.4 化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统,产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂;
3.5 物料分离过程由于化学反应过程副反应众多,反应混合物成分复杂,为得到较纯物质使得分离过程复杂,产排污点众多;
3.6 物料计量、包装过程中所排放的污染因子产品中所含成分为主,以气态、粉尘的形式排出。
参考文献:
【1】郭泉编著,认识化工生产工艺流程。化学工业出版社,2009年8月北京第一版。
【2】刘晓勤主编,化学工艺学。化工工业出版社,2010年5月北京第一版。
【3】张涛主编,喀什新创药业喀什新创药业有限公司15万吨/年天然气制亚氨基二乙腈项目环境影响报告书。新疆化工设计研究院,2011年7月。