糠醛行业污染物排放状况研究
齐小娟+马琴
摘要：通过收集部分糠醛行业污染物排放监测数据，统计各污染物排放水平，对糠醛行业污染状况进行调查研究，对现有企业存在的环境问题进行分析，并提出相应的整改措施，旨在为防治糠醛行业污染提供理论依据，同时为今后糠醛行业排污系数的选取提供参考。
关键词：糠醛行业；污染物；排放
中图分类号：X131 文献标识码：A 文件编号：2095-672X（2017）03-0108-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.055
Abstract：By collecting pollutants monitoring data of furfural industry in Inner Mongolia autonomous region， statistics of each pollutant emission levels， of furfural industry pollution condition investigation， analyze the existing environmental problems of the enterprise， and puts forward the corresponding improvement measures， aimed to provide theoretical basis for the prevention and treatment of furfural industry pollution， at the same time provide a reference for the Pollutant discharge parameters of furfural industry in the future.
Key words： Furfural industry； pollutants；emissions
1 引言
糠醛是一种呋喃2位上的氢原子被醛基取代的有机化合物。其分子式为C5H4O2，又称2-呋喃甲醛，是呋喃环系最重要的衍生物。纯糠醛是有杏仁味的无色的油状液体，暴露于空气中会快速变成黄色。糠醛是用作有机合成的原料，也用于合成树脂、清漆、农药、医药、橡胶和涂料等[2]。糠醛可以在催化剂条件下加氢还原生成糠醇，糠醇是生产呋喃树脂的主要原料。由糠醛制备的呋喃经电解还原后可制成丁二醛，丁二醛为生产阿托品的原料。由糠醛制得的1，6-己二胺是制备尼龙66的原料。糠醛作为溶剂，可以有选择性地从石油、植物油中萃取其中的不饱和组分，也可从润滑油和柴油中萃取其中的芳香组分。糠醛还可以替代甲醛与苯酚发生缩合反应，生产酚醛树脂。糠醛可由各种农副产品中萃取得到，包括玉米穗轴、燕麦与小麦的麦麸和锯木屑。
糠醛的生产方法主要有硫酸法、盐酸法、醋酸法和无机盐法。目前中国糠醛生产厂家近300多家，总生产能力超过20万吨，其中95%以上的生产厂家采用硫酸法进行生产。糠醛主要是以含多缩戊糖的纤维为原料经水解制得。玉米芯、葵花籽壳、麦杆、甘蔗渣、棉籽壳、油茶壳等都是生产糠醛的好原料，其中玉米芯含多缩戊糖成分最高。我国北方地区由于种植玉米较多，玉米芯的产量较大，原料来源广泛、价格便宜，因此，北方多数生产厂家采用玉米芯作为生产糠醛的主要原料。本文对内蒙古自治区部分以玉米芯为原料采用硫酸法生产糠醛的生产工艺及污染排放情况进行调查，对糠醛生产中各工段废气排气筒中的污染物产生浓度、排放浓度及各处理设施的去除效率等监测数据进行调查研究，分析现有糠醛生产企业污染物的治理水平及现存的主要环境问题，提出相应的整改措施，同时为今后糠醛生产行业排污系数的选取提供参考。
2 硫酸法制备糠醛的生产工艺流程
糠醛生产的基本原理是以富含多聚戊糖的植物玉米芯为原料，在高温和酸性条件下（以稀硫酸为催化剂），多聚戊糖水解成戊糖，在同样条件下，戊糖脱去三个水分子生成糠醛[1]。具体生产工艺包括玉米破碎、混酸、水解、蒸馏、中和、精馏、脱水等环节，糠醛主要生产工艺过程叙述如下：
2.1 粉碎工段
通过选料后用粉碎机将玉米芯原料粉碎到1.5～2.0cm的粒度。
2.2 拌酸工段
濃硫酸用泵经流量计送进配酸罐，与一定比例的水混合，稀释成3～5%的稀硫酸，然后将料仓内粉碎后的玉米芯有螺旋输送机送到拌酸机内，通过拌酸机把稀硫酸与粉碎后的玉米芯混合。
2.3 水解工段
水解是糠醛生产的核心工段，就是利用高压蒸汽通过硫酸的作用，将原料中的糖转化为糠醛气，经填料过滤器除杂后送去蒸馏工段。水解发生如下反应：
2.4 蒸馏工段
蒸馏工段分粗馏、精馏、脱水三个过程。
粗馏塔为正压蒸馏，脱水塔、精制塔为负压蒸馏，每座塔配一组冷凝器，采用液相过塔；水解气加热粗塔后冷凝，然后进粗塔蒸馏，粗塔气冷凝、中和后进精制塔精馏，精馏后生产出成品糠醛送储罐储存，塔底液相进脱水塔脱水。糠醛生产工艺流程见图1。
3 硫酸法生产工艺主要污染源及污染物排放情况
3.1 大气污染源及治理措施
糠醛生产过程中的有组织废气源主要为玉米芯破碎粉尘、分醛罐工艺废气、燃糠醛废渣锅炉排放的锅炉废气等[3]。无组织废气源主要是水解釜排渣废气及糠醛渣贮存时产生的异味，本次调查对部分糠醛生产企业的废气监测资料进行收集，对各废气污染源中各污染因子的源强汇总如下：
3.1.1 玉米芯破碎废气
玉米芯破碎工段废气中的主要污染物为颗粒物，颗粒物产生的初始浓度一般在5460～5579mg/m3之间，排放速率一般在88～93kg/h之间。
糠醛生产企业对该废气的治理措施一般采取旋风除尘器+布袋除尘器的组合工艺进行处理，处理效率在99%以上，处理后颗粒物可以达到《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准排放浓度的限值要求。
摘要：通过收集部分糠醛行业污染物排放监测数据，统计各污染物排放水平，对糠醛行业污染状况进行调查研究，对现有企业存在的环境问题进行分析，并提出相应的整改措施，旨在为防治糠醛行业污染提供理论依据，同时为今后糠醛行业排污系数的选取提供参考。
关键词：糠醛行业；污染物；排放
中图分类号：X131 文献标识码：A 文件编号：2095-672X（2017）03-0108-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.055
Abstract：By collecting pollutants monitoring data of furfural industry in Inner Mongolia autonomous region， statistics of each pollutant emission levels， of furfural industry pollution condition investigation， analyze the existing environmental problems of the enterprise， and puts forward the corresponding improvement measures， aimed to provide theoretical basis for the prevention and treatment of furfural industry pollution， at the same time provide a reference for the Pollutant discharge parameters of furfural industry in the future.
Key words： Furfural industry； pollutants；emissions
1 引言
糠醛是一种呋喃2位上的氢原子被醛基取代的有机化合物。其分子式为C5H4O2，又称2-呋喃甲醛，是呋喃环系最重要的衍生物。纯糠醛是有杏仁味的无色的油状液体，暴露于空气中会快速变成黄色。糠醛是用作有机合成的原料，也用于合成树脂、清漆、农药、医药、橡胶和涂料等[2]。糠醛可以在催化剂条件下加氢还原生成糠醇，糠醇是生产呋喃树脂的主要原料。由糠醛制备的呋喃经电解还原后可制成丁二醛，丁二醛为生产阿托品的原料。由糠醛制得的1，6-己二胺是制备尼龙66的原料。糠醛作为溶剂，可以有选择性地从石油、植物油中萃取其中的不饱和组分，也可从润滑油和柴油中萃取其中的芳香组分。糠醛还可以替代甲醛与苯酚发生缩合反应，生产酚醛树脂。糠醛可由各种农副产品中萃取得到，包括玉米穗轴、燕麦与小麦的麦麸和锯木屑。
糠醛的生产方法主要有硫酸法、盐酸法、醋酸法和无机盐法。目前中国糠醛生产厂家近300多家，总生产能力超过20万吨，其中95%以上的生产厂家采用硫酸法进行生产。糠醛主要是以含多缩戊糖的纤维为原料经水解制得。玉米芯、葵花籽壳、麦杆、甘蔗渣、棉籽壳、油茶壳等都是生产糠醛的好原料，其中玉米芯含多缩戊糖成分最高。我国北方地区由于种植玉米较多，玉米芯的产量较大，原料来源广泛、价格便宜，因此，北方多数生产厂家采用玉米芯作为生产糠醛的主要原料。本文对内蒙古自治区部分以玉米芯为原料采用硫酸法生产糠醛的生产工艺及污染排放情况进行调查，对糠醛生产中各工段废气排气筒中的污染物产生浓度、排放浓度及各处理设施的去除效率等监测数据进行调查研究，分析现有糠醛生产企业污染物的治理水平及现存的主要环境问题，提出相应的整改措施，同时为今后糠醛生产行业排污系数的选取提供参考。
2 硫酸法制备糠醛的生产工艺流程
糠醛生产的基本原理是以富含多聚戊糖的植物玉米芯为原料，在高温和酸性条件下（以稀硫酸为催化剂），多聚戊糖水解成戊糖，在同样条件下，戊糖脱去三个水分子生成糠醛[1]。具体生产工艺包括玉米破碎、混酸、水解、蒸馏、中和、精馏、脱水等环节，糠醛主要生产工艺过程叙述如下：
2.1 粉碎工段
通过选料后用粉碎机将玉米芯原料粉碎到1.5～2.0cm的粒度。
2.2 拌酸工段
濃硫酸用泵经流量计送进配酸罐，与一定比例的水混合，稀释成3～5%的稀硫酸，然后将料仓内粉碎后的玉米芯有螺旋输送机送到拌酸机内，通过拌酸机把稀硫酸与粉碎后的玉米芯混合。
2.3 水解工段
水解是糠醛生产的核心工段，就是利用高压蒸汽通过硫酸的作用，将原料中的糖转化为糠醛气，经填料过滤器除杂后送去蒸馏工段。水解发生如下反应：
2.4 蒸馏工段
蒸馏工段分粗馏、精馏、脱水三个过程。
粗馏塔为正压蒸馏，脱水塔、精制塔为负压蒸馏，每座塔配一组冷凝器，采用液相过塔；水解气加热粗塔后冷凝，然后进粗塔蒸馏，粗塔气冷凝、中和后进精制塔精馏，精馏后生产出成品糠醛送储罐储存，塔底液相进脱水塔脱水。糠醛生产工艺流程见图1。
3 硫酸法生产工艺主要污染源及污染物排放情况
3.1 大气污染源及治理措施
糠醛生产过程中的有组织废气源主要为玉米芯破碎粉尘、分醛罐工艺废气、燃糠醛废渣锅炉排放的锅炉废气等[3]。无组织废气源主要是水解釜排渣废气及糠醛渣贮存时产生的异味，本次调查对部分糠醛生产企业的废气监测资料进行收集，对各废气污染源中各污染因子的源强汇总如下：
3.1.1 玉米芯破碎废气
玉米芯破碎工段废气中的主要污染物为颗粒物，颗粒物产生的初始浓度一般在5460～5579mg/m3之间，排放速率一般在88～93kg/h之间。
糠醛生产企业对该废气的治理措施一般采取旋风除尘器+布袋除尘器的组合工艺进行处理，处理效率在99%以上，处理后颗粒物可以达到《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准排放浓度的限值要求。
