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            技術創新

            乙二胺四乙酸(EDTA )生產工藝清潔生產分析與評價

            乙二胺四乙酸(EDTA )生產工藝清潔生產分析與評價 潘偉 (成都西格瑪化學品有限公司 四川 成都 611534) 摘要: 在環境保護的前提之下, 清潔生產作為我們國家計劃綱要任務被提了出來。它是國家發展可持續戰略方針的一部分,其目的就是為了保證資源與能源的持續利用, 締造和諧的環境,為我國經濟持續穩定的發展做出貢獻。本文從乙二胺四乙酸(EDTA)生產工藝清潔生產的角度對其進行了分析與評價,旨在拋磚引玉, 以求金言。 關鍵詞: EDTA; 清潔生產; 分析評價 前言: EDTA 用途極為廣泛, 可用作漂白定影液、 染色助劑、 纖維處理助劑、 化妝品添加劑等, 但在企業生產經營過程中, 其污染得不到有效控制, 勢必會造成環境質量的惡化, 不僅嚴重浪費了資源,而且會給企業帶來高額的末端治理費用, 從而給企業增加了沉重負擔, 使得企業陷入無法擺脫的困境。因此, 工業化生產EDTA過程當中, 需要采用先進的生產工藝, 并融合現代科技與技術力量, 從資源節約、 環境保護的視角對企業生產過程進行全方位的約束和控制, 保證生產所產生的污染物排放降低到最低程度, 以減少資源的浪費以及對環境的污染, 構筑良好和諧的生產經營環境, 保證人民的利益和財產安全。 一、 清潔生產手段闡述 清潔生產被納入到資源有序開發、 環境影響評價當中, 不僅能夠強化企業生產流程, 使得企業生產規范化和有序化, 而且還能一定程度上提高環境影響評價的質量。所以以往不同的是, 對于環境的保護, 過去通常采用末端治理, 從問題上來進行對工業生產流程當中不合理的因素分析; 而采用清潔生產則是從預防的角度來進行深化內部結構的調整, 使得生產工藝趨向于合理化,這是一種全新的污染防治的方法, 從而避免污染問題產生和發展。生產工藝清潔生產不僅在方法上從舊的方面加以更新, 其實施過程當中還必須注意, 需要采用先進成熟的清潔生產工藝和相關的設備, 從而達到合理利用資源、 節省能源的目的。 二、 乙二胺四乙酸(EDTA)生產工藝流程 乙二胺四乙酸(EDTA )生產所使用的原材料由乙二胺、 氰化鈉、 甲醛為主, 分步驟進行生產。首先在堿性環境條件下進行相互的化學反應, 得到EDTA- 4Na, 其次再通過EDTA-4Na與硫酸進行酸化反應得到EDTA-4Na溶解液, 此時應該注意溶解液pH 值的大小,一般情況下控制 3.5—5.0 左右,便可以得到EDTA-2Na或EDTA 產品。第三步在得到EDTA-2Na之后,可以將其與氫氧化鈉做進一步的反應, 這樣就可以得到EDTA-4N a產品, 按照配比進行批量生產, 得到純度較高的EDTA -4Na產品, 氰化鈉法生產ED TA 在反應過程中不會產生氫氰酸, 生產操作比較安全, 同時反應在常溫下進行, 設備費用較低。 三、 乙二胺四乙酸(EDTA)生產經濟技術指標 1.原材料的消耗 原材料消耗是衡量企業生產效率的重要指標, 其影響到企業的生產經營成本, 是保證企業生產正常有序的基礎。針對原材料環節, 生產工藝的清潔生產主要是尋求原材料定額消耗與設計指標時間的差異, 并通過手段與方法進行整改, 達到最小化差異值。 2.公用工程的消耗 公用工程消耗泛指企業生產過程中水、 電等消耗, 是企業生產過程當中必備的條件和基礎; 公用工程消耗的大小在一定程度上反映了生產設備是否能夠最大限度的滿足降低外部污染的要求, 也是衡量能源消耗、 物質消耗重要的指標之一。對公用工程消耗的控制, 有助于企業清潔化生產的進行, 保證企業清潔化生產實施。 3.環境指標 環境指標是指企業生產過程當中, 生產設備、 工藝、 技術對環境因素的影響而實施的一種評價; 這里就存在對生產設備、 工藝、技術的一種選擇。只有滿足環境指標的相關設備、 工藝和技術才是對環境傷害最小化的項目選擇。相對而言, 環境指標的把握具有很強的主觀性。 4.生產能力 生產能力在一定程度上主宰著企業的產品是否能夠按照企業的經營計劃安排正常的實施, 其也是企業生存與發展的重要指標。針對于生產能力清潔生產的關系, 在產品產出指標上, 生產能力一般大于清潔生產。找出它們之間的差距, 也是提高企業生產效率與清潔生產的重要內容, 換角度來說, 生產能力也是組成企業核心競爭力的主要方面。 四、 乙二胺四乙酸(EDTA)清潔生產的實施措施 1.原材料的消耗清潔生產實施措施 制作生產乙二胺四乙酸(ED TA )的主要原材料是乙二胺、 氰化鈉、 甲醛, 原材料的清潔生產主要是這幾種原材料的質量與純度問題。首先必須對原材料的進場進行實驗室的取樣化驗, 其中乙二胺有毒并且是生產過程當中氨氣廢棄氣體產生的主要來源,對環境的傷害性很大, 在此當中我們要注意兩點, 一是乙二胺原材料的采購需要通過正規渠道, 且運輸包裝需要按照危險化學品運輸包裝類別劃分原則進行。由于乙二胺生產廠家一般對包裝采用循環使用的方法, 所以運輸到現場乙二胺原材料表面都呈現出新包裝的特質。倉儲部門在驗收時應該對包裝進行檢查, 避免使用腐蝕性包裝或者由于在裝卸運輸過程中造成包裝的損壞產生泄露。二是乙二胺生產有效期的維護。乙二胺呈現出液態狀態, 生產時間過長, 將有可能造成乙二胺溶液的不均勻性, 甚至也使得濃度產生差異。進廠檢驗時間和生產時間如果相距甚遠, 那么就有可能造成實際生產所采用的乙二胺原材料與原來檢測的原材料之間的差異, 勢必會造成生產過程當中的細微配比的差異, 影響乙二胺四乙酸(ED TA )的產出質量。在一般性的生產過程中, 乙二胺通常采用70% 含量。其他輔助原材料, 例如硫酸或者鹽酸、 氫氧化鈉、 活性炭等。在實際操作中, 需注意原材料的含量濃度, 如: 硫酸一般濃度為98% , 替代鹽酸則為35% , 原材料的技術配比也要按照設計指標精心安排, 一般來說, 輔助原材料用量不大, 但需要按照正常的操作流程來進行檢測和保管, 以及針對生產過程當中的安全措施要引起意。 2.公用工程的消耗清潔生產實施措施制作生產乙二胺四乙酸(ED TA )的公用工程的消耗清潔生產實施, 規范性流程和設備有密切關系。操作方面在縮合反應罐中, 加入原料次序不能倒置, 而且在酸化的過程當中, 要注意攪拌操作。如果在生產當中攪拌操作不能實施徹底, 有可能使得酸化反應過程中的主要化學反應不充分, 一是影響了生產的效率、 二是質量得不到保證、 三有可能造成半成品母液純度失真, 從而使得煤電能源的消耗加大和廢水廢氣產生量急劇上升。操作過程當中反應溫度和時間必須控制好, 加入原料量大小要掌握精確,且應采用間歇式加入的方法進行, 目的是為了減少生產過程當中 2014年8月 (1) 正常情況下, 洗滌器的溫度維持穩定, 洗滌水中的游離氨濃度控制在正常范圍內。當洗滌水中的游離氨濃度高于控制值時, 溶液中的氨揮發加速。氨揮發初期會形成較小的氣泡, 這些細小的氣泡在靜態混合器中與粗硝基苯混合后導致兩相分層更加困難, 乳化現象產生。當細小的氨氣泡聚合成大氣泡從液相中逸出時, 氣相中的氨分壓快速增加。 (2) 洗滌水中的游離氨濃度增加, 導致整個洗滌系統氣相中的氨分壓增加。洗滌水來自下游的硝基苯/水分層器和硝基苯/水分層器, 分層水自動溢流至洗滌器。過量氨水的加入致使洗滌器壓力高, 分層水溢流受游壓力的影響而受阻, 致使苯/水分層器和硝基苯/水分層器的界面持續升高和降低, 平衡被打破。 (3) 氨洗廢水進入后續的氨洗廢水汽提塔時, 游離氨被汽提出來, 塔內出現溶液劇烈沸騰的現象。塔壓上升。有機物的汽提效率下降, 廢水質量受影響。 2.廢氣處理 硝基苯氨洗工藝共產生兩股廢氣: 含氨廢氣和含氮氧化物廢氣。兩股廢氣接觸容易產生易爆的硝酸銨和亞硝酸銨。兩者對熱量很敏感, 尤其是亞硝酸銨。固態的亞硝酸銨在高于60℃時是熱不穩定的。如果在U 形彎或死區聚集, 操作者在拆卸法蘭或閥門時造成的振動就足以產生爆炸。所以在設計時必須要仔細考慮, 兩種氣體嚴禁接觸, 氮氧化物和氨反應生成 (亞) 硝酸銨的機理如下: N O + 1/2O 2 →N O 2 , 2N O 2 ⇌ N 2 O 4 , N 2 O 4 + H 2 O →H N O 3 + H N O 2 H N O 3 +N H 3 →N H 4 N O 3 (S) , H N O 2 +N H 3 →N H 4 N O 2 (S) N O x 在硝化反應器中以N O 的形式生成, 生成的N O 大部分進入酸系統的排氣管線, 少部分會隨硝基苯進入洗滌系統, 進而進入產品汽提塔而從塔頂脫除。N O 除非它被氧化成N O 2 , 否則不會與氨反應。所以, 為了防止N O 的氧化, 首先要確保硝基苯生產裝置排氣管線中無氧氣 (空氣) 。目前, 有機化工裝置普遍采用氮氣正壓系統, 保證了無氧的環境。安全起見, 建議在N O x 與含氨氣體可能接觸的區域, 如產品氣體塔的塔頂增設氮氣吹掃管線, 以減少兩種氣體的反應幾率。 結束語 萬華化學硝基苯氨洗工藝已經穩定運轉兩年, 此套洗滌工藝的燒堿和工藝水用量低, 廢水處理費用少, 操作方便。最重要的是, 含有硝基酚銨的廢水可直接送至現有的煤氣化裝置焚燒, 省去了高耗能的廢水熱裂解裝置, 節約了設備投資和日常處理費用。是硝基苯制造技術中的一項創新, 為今后的工藝改進提供了良好的思路。 參考文獻: [1]印永嘉、 張樹永等.物理化學簡明教程 【M】 .北京:高等教育出版社, 2007. [2]陳敏恒、 齊鳴齋等.化工原理 【M】 .北京: 化學工業出版社,2010. 的副反應, 降低污染物的產生量從而達到清潔生產的目的。清洗濾渣用水要合理, 宜采用少量多次或霧狀水清洗, 盡量減少操作的水電用量和用工消耗。每次清潔盡量徹底, 這樣不僅能夠保證縮合反應罐、 酸化設備處于良好的使用狀態, 也延長了設備的清洗周期和使用壽命。反應時同時要注意對加料過程中和完畢后pH 值大小的實時調整和監控, 酸堿度如果出現失控狀態, 不僅加大了原材料的投入, 而且也使得廢棄物產生量增加。各道工序按照設計操作流程準確的貫徹實施, 注意每一個細節都有助于公用工程清潔生產的有利進行。 3.環境指標清潔生產實施措施環境指標是生產設備、 生產工藝、 生產技術對環境因素的影響有一定的要求, 相關設備如: 成鹽鍋、 機泵、 縮合反應罐、 離心機、貯槽、 干燥設備等都要進行性能與指標的測試, 并進行設備之間橫向的比較, 選擇性價比高的設備進行企業的生產。每一個設備都是實施清潔生產完整性的重要方面, 例如, 成鹽鍋填料密封性能分析及結構改進 通過對填料密封性能的分析,找到了填 料易失效而發生泄漏的原因,設計改進了雙向壓緊密封結構, 有利于環境指標清潔生產的實施; 機泵選型需要根據實際情況合理選擇, 流量過大會造成電能消耗增加。運送高溫物料的, 可增加冷卻水循環系統, 防止軸承或者機封因溫度過高而損壞; 縮合反應罐要注意設備的維護, 大到設備的內部清潔工作、 小到設備外的儀器儀表都要進行事無巨細的維護, 并加強巡回檢查防止跑、冒、 滴、 漏; 離心機型號的選擇、貯槽銜接的連貫性、 干燥設備電耗的大小, 也需要綜合考慮能源消耗問題, 其中離心機選型的原則一般要考慮: 材料性質特殊; 分離任務有特殊要求的情況; 在目前, 可根據企業自身的條件選用普通三足式離心機或者刮刀離心機, 也有部分廠家沉降式離心機 。有關環境指標清潔生產的人員定額、 生產場地面積等因素也應該納入到整體的考慮因素當中, 找到和諧生產與管理的平衡點。 4.生產能力清潔生產實施措施 生產能力是指標綜合性反應體現, 并不會局限于某一個點或者單個項目; 這就要求在宏觀整體的目標之下, 分步驟進行生產能力與清潔生產之間的協調, 兩者均能滿足是最理想的狀態。 結語 乙二胺四乙酸(ED TA )清潔生產不僅在環境評價中占有重要地位, 其從源頭指向問題本質的方法, 可以導企業把 “源頭削減、 過程控制、 末端治理” 相結合, 對企業節能降耗、 排放無害化、資源化處理, 推進行業科技進步, 提升行業工藝技術與裝備水平具有重要作用。 參考文獻: [1]雷鳴,田中干也,廖柏寒,秦普豐.EDTA及其回收溶液治理重金屬污染土壤的研究[J].環境工程學報. 2011(05) . [2]王羅春,蔣桂云,翁彥.EDTA廢水處理研究現狀及其展望[J].環境保護科學. 2013(06). 作者簡介: 潘偉 男(1986.02) 漢族; 本科; 石油化工助理工程師 主要研究方向: 石油化工。更多有乙二胺四乙酸二鈉的相關內容請訪問我們的網址:www.fff-ok.com    -山東勗德經貿有限公司
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