精細化工廢水源頭減排經驗談

文/劉江寧

精細化工廢水源頭減排經驗談

文/劉江寧

精細化工產品工藝廢水的源頭減排與減量化——彩客化學是全球知名的染料和顏料中間體生產和銷售商，近年來在染料、顏料、農藥中間體領域的清潔生產技術探索中取得了不錯的成果。近期，《流程工業》記者特采訪了劉江寧博士，分享精細化工生產工藝廢水的源頭減排與減量化方面的經驗。

劉江寧博士與本刊記者在彩客化學集團總部合影

精細化工產品種類繁多，一般都具有產量低、生產工序繁復、間歇操作的特點，其生產過程往往伴隨大量廢水的產生。這類廢水多具有高COD、高鹽以及高色度的共性，對于這類廢水的處理，技術難度很大、處理成本高。另一方面，由于精細化工產品產量低、品種繁多的特點，相對大宗化工品而言，其生產工藝、裝備沒有得到充分的研究，技術水平相對落后。

在國際產業轉移、我國經濟進入新常態的大的時代背景下，以及我國化工行業、化工裝備制造業水平的整體進步，尤其近些年來新材料、新技術的飛速進步，推動精細化工產品的技術進步，實現工藝革新、源頭減排已迫在眉睫，也有了更多可能。

實現工藝革新、源頭減排

就大的方面來說，有以下兩個方向：

第一， 生產過程連續化：由過去傳統的間歇操作，變為連續操作。如連續反應技術、連續分離技術等等；

第二， 新技術、新材料、新裝置的采用：依托新的材料，新的裝置，將過去不能實現的生產過程變成現實，取代傳統的、落后的生產過程。

當然，第一點和第二點有時候區分并不明顯，往往會合二為一，往往在實現反應過程、分離過程連續化的同時，也必須依托新技術、新材料、新裝置。

通過上述兩個方面的努力，將產品生產過程的三廢，首要的目標是實現減量化，最理想的情況下，實現三廢物質的循環利用，做到資源化及近零排放。

案例解析

顏料中間體產品酯化反應過程高鹽廢水的源頭消減

某顏料中間體產品生產過程，涉及到以順酐為原材料，與甲醇進行雙酯化反應。

傳統的反應過程為：順酐和甲醇為原材料，濃硫酸為酯化反應催化劑，進行間歇的酯化反應，反應到達終點后，用堿中和物系中的硫酸，然后靜置分層，上層有機相去后續處理工序，下層為硫酸鈉鹽水，排入廢水處理工序。該股廢水的水質、水量情況為：COD約10 000 mg/L，硫酸鈉濃度約30%（接近飽和）；廢水產生量為0.3 t/噸酯化產品。經過精餾后的產品收率約95%。

對于酯化反應來說，隨著催化材料的進步，已經可以實現以固體酸為催化劑。因此經過革新后的酯化反應過程如圖1：順酐和甲醇為原材料，耐高溫的強酸性樹脂為酯化反應催化劑，進行連續的酯化反應。由于采用了固體酸為催化劑，反應后的物料體系不需要中和處理，直接進入后續的精餾工序。新酯化技術的采用，簡化了生產步驟，同時從源頭上取消了含鹽廢水的產生。酯化反應過程實現連續化，減少了物料高溫下的停留時間，副產物減少，產品收率提高了約兩個百分點，經過精餾后的產品收率約97%。

圖1 固體酸催化連續酯化反應器示意圖

顏料中間體產品氯化反應過程多氯副產物的資源化

某顏料中間體產品生產過程，涉及到以對硝基甲苯、氯氣為原料的氯化反應。

該氯化反應完畢后，氯化產物轉入后續的精餾分離工序，1 t氯化產品產生約0.08 t的精餾釜殘物質。常規的處置方式是將釜殘作為危廢委外處置。

而經過分析后發現，釜殘中含有約20%的目標產品殘留，另外約有70%的二氯產物，10%左右的其他雜質。依據上述分析，開發出新的處置方法：產品精餾工序之后，再加一道精餾提取工序，將釜殘物質中含有的目標產品殘留及二氯產物提取出來；提取出來彩客化學研發中心大樓一改傳統研發中心嚴肅、冰冷的印象，用斑斕色彩打造充滿設計感的藝術氣息的產物進行加氫脫氯反應。控制脫氯反應深度，反應結束時，產品組成與氯化反應終點接近，該脫氯產物返回到產品精餾工序。

過程數據顯示：再次精餾過程收率約50%，加氫脫氯過程收率約98%。

采用上述新工藝，釜殘產生量降低為原來的50%（由0.08 t/噸氯化產品，降低為0.04 t/噸氯化產品），這0.04 t再次精餾物質又轉化為高附加值的原材料及產品（扣除運行費用后，直接經濟價值折合約200元/噸氯化產品）。

通過上述過程，同時實現了釜殘物質的減量化與資源化。

從生產源頭上實現污染減排

在全球染料和顏料中間體生產領域，彩客化學是首屈一指的生產商和銷售商，其染料中間體 DSD酸占世界市場份額約 57.4%，顏料中間體DMSS約27.4% ，DIPS及DMAS產量居全球第二。

印染原料生產是傳統的環境污染典型行業，而彩客化學在染料、顏料、農藥中間體領域的清潔生產技術開發和探索過程中成果頗豐，不僅本廠生產環境治理工作成為行業標桿，還幫助眾多化工生產企業改善工藝流程，減少污染物的生成，最大程度地降低環境治理成本。

彩客化學研發中心工藝部總監劉江寧博士開發了多項染料、顏料、農藥中間體領域的清潔生產技術，以及相應高COD、高色度、高鹽廢水的處理技術。劉總帶領技術團隊將環境治理與生產工藝優化有機結合，把三廢處理視為產品生產工藝過程之組成部分，盡力強化前端的產品生產工藝過程，提高收率，降低污染物生成量，減少后端三廢處理的總量及處理難度，取得事半功倍的效果。（編輯/胡靜）

劉江寧，華東理工大學化學工程國家重點實驗室化學工程專業，工學博士。曾任職于中國天辰工程公司海外項目部，2008年加入彩客化學集團，現任集團研發中心工藝部總監。