溶剂黄114生产工艺及产排污分析

1、溶剂黄114生产工艺及产排污分析1 反应原理（1）催化氧化262 147（2）2-甲基-3-羟基喹啉-4-羧酸的合成（缩合） 147 92.5 203 75.5 18（3）溶剂黄114的合成（缩合） 203 148 289 18 44 2工艺流程（1）氧化原料为靛蓝，将靛蓝加入反应釜中，加入溶剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF），在常温20下，通入臭氧，反应至溶液变澄清红色为止，约为8小时。后处理：将物料转入减压蒸馏釜，开二级罗茨泵，升温至温度70，打开溶剂接收罐阀门，开冷凝，蒸馏3小时结束，回收N,N-二甲基甲酰胺，剩余物料，转入打浆釜，加入少量水打浆，过滤，固体投入双锥干燥机60真空烘干5小时

2、，过滤废水打入减压蒸馏釜，回收溶剂N,N-二甲基甲酰胺。该反应产物：靛红，氧气。氧化工段用时18h。（2）2-甲基-3-羟基喹啉-4-羧酸的合成（缩合）将靛红加入反应釜中，加入水，加入氢氧化钙，升温至30，滴加8.3kg氯丙酮（1小时），滴加完成后，缓慢升温至90，并在90-93保温3小时，再降温至40，滴加浓盐酸，调PH至2，过滤，固体加水洗，再过滤，压滤洗涤废水经车间三效蒸发器，蒸发冷凝后回用于洗涤用水，滤饼装入双锥干燥器60真空烘干5小时。该反应产物：2-甲基-3-羟基喹啉-4-羧酸，氯化钙，水。第一步缩合用时14h。（3）溶剂黄114的合成（缩合）将2-甲基-3-羟基喹啉-4-羧酸加入

3、反应釜中，加入N,N-二甲基甲酰胺和苯酐，升温回流1小时，反应结束后，抽滤解析，常压蒸馏出N,N-二甲基甲酰胺，温度为160，蒸馏2小时结束，蒸干后，加N,N-二甲基甲酰胺，打浆，冷却，过滤，固体再加少量N,N-二甲基甲酰胺洗，过滤，固体60真空烘干8小时，母液回收物N,N-二甲基甲酰胺。该反应产物：溶剂黄114，水，二氧化碳。溶剂黄114收率90%。干燥好的产品分装入25kg的桶内，内衬塑料袋。溶剂黄合成工段用时13h。溶剂黄114的反应周期为45小时。年生产批次为394批次，每批次产品约为2.03t。生产工艺均为连续生产，即一釜清料后，继续投料生产，批次所用时长为工艺中耗时最长工段，本产品

4、最长耗时工段为催化氧化工段，时长为18h，本项目由年运行小时数为7200h，则年生产批次为394批次，每批次产品约为5.08t。图2.2.2-1 溶剂黄工艺流程图3 产排污环节根据溶剂黄114生产工艺，在项目运营期间，各类污染物产生环节见表2.2-1：表2.2.2-1 各生产过程产物环节污染物类别污染源名称主要污染物处理方式废气催化氧化废气G2-1O3回转窑焚烧炉减压蒸馏不凝气G2-2 DMF减压蒸馏不凝气G2-3DMF干燥废气G2-4TSP、DMF三效蒸发不凝气G2-5氯丙酮干燥废气G2-6TSP缩合反应废气G2-7CO2、DMF活性炭+15m高排气筒排放蒸馏不凝气G2-8DMF回转窑焚烧炉

5、干燥废气G2-9TSP、DMF废水蒸馏废水W2-1 DMF、靛蓝厂区污水处理厂洗涤压滤废水W2-2CaCl2、氯丙酮三效蒸发去盐后，进入厂区污水处理站溶剂回收废水W2-3DMF厂区污水处理厂固废三效蒸发器固废S2-1CaCl2再生利用蒸馏釜残液L2-1溶剂黄114、2-甲基-3-羟基喹啉-4-羧酸（喹啉）、苯酐、靛红和靛蓝、DMF回转窑焚烧炉4原辅料消耗 溶剂黄114产品生产的原辅料消耗定额见表2.2-2。表2.2-2 原辅料消耗一览表表（t/批次）序号名称规格单耗t/t年消耗t/a包装方式来源1靛蓝99.9%0.96768袋装乌海及周边地区2臭氧99.9%0.35282瓶装3N，N-二甲基甲

6、酰胺（DMF）99.9%0.1192罐装4氢氧化钙99.9%0.28228袋装5氯丙酮99.9%0.36289桶装6苯酐99.9%0.57455罐装7浓盐酸30%0.94748罐装自产8新鲜水99.9%0.321793-园区5生产设备清单溶剂黄114产品生产的设备清单定见表2.2-3。表2.1-4溶剂黄114 车间设备一览表序号设备名称规格型号材质单位数量1缩合反应釜5000L搪瓷只62管道过滤器套23酸化釜5000L搪瓷只24压滤机组合件套25打浆洗涤釜搪瓷只26双锥干燥机3000L组合件台37无油真空泵组合件台38黄合成釜（缩合）3000L不锈钢只69DMF高位槽只110低位接收槽只311

7、降温釜3000L搪瓷只412离心机组合件只313DMF溶剂回收釜5000L只214螺杆真空泵台215打浆釜3000L搪瓷只316离心机台317双锥干燥机组合件台318DMF蒸馏塔组119螺杆真空泵组合件台120无油真空泵台3靛红1氧化反应釜13000L不锈钢台4*22DMF蒸馏塔60m2不锈钢组13螺杆真空泵组合件台14水析釜5000L搪瓷只25离心机组合件台26水蒸馏塔不锈钢组17螺杆真空泵组合件台18打浆反应釜只29离心机只210精制釜3000L不锈钢只111离心机台112双锥干燥机组合件台313无油真空泵组合件台36 物料平衡1.各阶段收率溶剂黄114生产各工段分步产率及总产率见表表 各

8、工段分步产率及总产率表分步名称分步产率（%）阶段总产率（%）计算基准催化氧化70%以靛蓝为基准缩合反应83%58.1以靛红为基准缩合反应90%52.32-甲基-3-羟基喹啉-4-羧酸2.物料平衡溶剂黄114物料平衡如下表所示，全过程物料平衡图如下图所示：表2.3-2 项目工艺过程物料平衡表（t/批次）序号投入物料产出物料名称投入量名称产出量1靛蓝1.949催化氧化废气G2-10.5492臭氧0.716蒸馏不凝气G2-20.0523N，N-二甲基甲酰胺（DMF）0.232蒸馏不凝气G2-30.0064水4.55过滤废水W2-12.3375氢氧化钙0.578干燥废气G2-40.0056氯丙酮0.7

9、33三效蒸发不凝气G2-50.055730%浓盐酸1.9三效蒸发剩余废水W2-24.4868苯酐1.155三效蒸发固废S2-20.9499干燥废气G2-60.00510缩合反应废气G2-70.31611蒸馏固废S2-30.79212蒸馏不凝气G2-80.03213溶剂回收冷凝废水W2-30.19414干燥废气G2-90.00515溶剂黄1142.03合计11.81411.814表2.3-2 项目工艺过程物料平衡表（t/a）序号投入物料产出物料名称投入量名称产出量1靛蓝768催化氧化废气G2-12162臭氧282蒸馏不凝气G2-220.53N，N-二甲基甲酰胺92蒸馏不凝气G2-32.44水17

10、93过滤废水W2-19215氢氧化钙228干燥废气G2-426氯丙酮289三效蒸发不凝气G2-522730%浓盐酸748三效蒸发剩余废水W2-21767.58苯酐455三效蒸发固废S2-23749干燥废气G2-6210缩合反应废气G2-7124.611蒸馏固废S2-331212蒸馏不凝气G2-812.613溶剂回收冷凝废水W2-376.414干燥废气G2-9215溶剂黄114800合计465546557 溶剂平衡溶剂黄114生产过程中使用的溶剂主要为DMF，全过程溶剂平衡表如下：表2.3-4 项目工艺过程溶剂衡表（t/a）序号投入物料产出物料名称投入量名称含DMF量1催化氧化DMF26蒸馏不凝

11、气G2-220.5266蒸馏不凝气G2-30.83过滤废水W2-144干燥废气G2-40.45缩合反应废气G2-736蒸馏固废S2-330.87蒸馏不凝气G2-812.38溶剂回收冷凝废水W2-3199干燥废气G2-90.710溶剂黄1140.5合计92958水平衡溶剂黄物料平衡如下表所示，全过程物料平衡图如下图所示：表2.3-4 项目工艺过程水平衡表（t/a）序号投入物料产出物料名称投入水量名称含水量1加入水1793过滤废水W2-17092273蒸馏不凝气G2-31.63盐酸带入524干燥废气G2-40.84三效蒸发不凝气G2-521.35三效蒸发剩余废水W2-217936三效蒸发固废S2-

12、1327干燥废气G2-61.28蒸馏不凝气G2-80.49溶剂回收冷凝废水W2-357.310干燥废气G2-90.4溶剂黄1141.2合计25902590图 溶剂黄114水平衡图（t/a）9 源强计算1. 废气（1）工艺废气催化氧化废气G2-1，靛蓝通过臭氧催化氧化成为靛红，反应过程中产生O2，所以催化氧化废气中主要含有O2与未参加反应的O3，根据反应原理与转化率计算废气的产生量为216t/a，其中O2的含量为131t/a，O3的含量为85 t/a。该部分气体通入焚烧炉作为助燃剂处置。根据工艺分析，氧化工艺时长约为8h/批次，年生产394批次，则年氧化时长为3152h/a，废气的产生量为68.

13、53kg/h，O3的含产生量为26.96 kg/h。为了能够更好地达到废气处理的效率，要求企业合理安排生产批次，使污染物的排放尽量匀速进行。减压蒸馏不凝气G2-2，主要为溶剂DMF，蒸馏不凝气按溶剂的0.2%计算，年产生量为20.5t/a，该气体收集后通入回转窑焚烧炉焚烧处置。根据工艺分析，蒸馏工艺时长约为3h/批次，年生产394批次，则年蒸馏时长为1182h/a，废气的排放量为17.34kg/h。打浆过滤废水回收DMF时，减压蒸馏产生不凝气G2-3，主要为溶剂DMF和水蒸气，蒸馏不凝气按溶剂的0.2%计算，年产生量为2.4t/a，其中DMF的产生量为0.8 t/a，该气体收集后通入回转窑焚烧

14、炉焚烧处置。根据工艺分析，蒸馏工艺时长约为1h/批次，年生产394批次，则年蒸馏时长为394h/a，废气的排放量6.09 kg/h，其中DMF排放量为2.03kg/h。靛红产物干燥过程产生废气G2-4，主要含有粉尘、DMF和水蒸气，废气经冷凝器+布袋除尘器（效率为99%）处理后通入回转窑焚烧炉焚烧处置，收集粉尘回用于下一步反应，不外排，冷凝液通入减压蒸馏釜回收DMF。该工段产生废气量为2t/a，其中粉尘含量0.8 t/a、DMF含量0.4 t/a。根据工艺分析，干燥工艺时长约为5h/批次，年生产394批次，则年干燥时长为1970h/a，废气的排放量为1.01kg/h，其中粉尘排放量0.4kg/

15、h、DMF排放量0.2 kg/h。三效蒸发不凝气G2-5，主要为未参加反应的氯丙酮和水蒸气，蒸馏不凝气按溶剂的0.2%计算，年产生量为22t/a，其中氯丙酮为0.4 t/a。该气体收集后通入回转窑焚烧炉焚烧处置。根据工艺分析，三效蒸发工艺时长约为3h/批次，年生产394批次，则年干燥时长为1182h/a，废气的产生量为18.61kg/h，氯丙酮的产生量为0.34 kg/h。2-甲基-3-羟基喹啉-4-羧酸干燥过程产生废气G2-6，主要含有粉尘和水蒸气，废气经冷凝器+布袋除尘器（效率为99%）处理后通入回转窑焚烧炉焚烧处置，收集粉尘回用于下一步反应，不外排，冷凝液与洗涤压滤废水进入三效蒸发器回收

16、水分。该工段产生废气量为2t/a，其中粉尘含量0.8 t/a。根据工艺分析，干燥工艺时长约为5h/批次，年生产394批次，则年干燥时长为1970h/a，废气的排放量为1.01kg/h，粉尘排放量为0.4 kg/h。第二步缩合反应产生废气G2-7，主要为反应产物CO2气体和回流不凝气，根据物料平衡，缩合反应CO2的产生量为121.7t/a，该工段反应条件为升温回流，会有不凝气体产生，主要成分为DMF，产生量按DMF溶剂量的0.05%计算，不凝气体的产生量为2.7t/a，则该步骤产生的废气量为124.7t/a ，通入回转窑焚烧炉焚烧处理。根据工艺分析，回流工艺时长约为1h/批次，年生产394批次，

17、则年回流时长为394h/a，废气的排放量为0.32t/h，其中DMF的排放量为7 kg/h。溶剂蒸发回收不凝气G2-8，主要为溶剂DMF和少量水蒸气，不凝气体产生量按溶剂的0.2%计算，为12.6 t/a，其中DMF的含量为12.2t/a。该气体收集后通入回转窑焚烧炉焚烧处置。根据工艺分析，蒸馏工艺时长约为2h/批次，年生产394批次，则年蒸馏时长为788h/a，废气的排放量为16kg/h，其中DMF的排放量为15.5 kg/h。溶剂黄114，干燥过程产生废气G2-9，主要含有粉尘、DMF和水蒸气，废气经冷凝器+布袋除尘器（效率为99%）处理后通入回转窑焚烧炉焚烧处置，收集粉尘回用于下一步反应

18、，不外排，冷凝液通入减压蒸馏釜回收DMF。该工段产生废气量为2t/a，其中粉尘含量0.8t/a、DMF产生量为0.7 t/a。根据工艺分析，蒸馏工艺时长约为8h/批次，年生产394批次，则年蒸馏时长为3152h/a，废气的排放量为0.63kg/h，其中粉尘的排放量为0.25kg/h，DMF的排放量为0.22 kg/h。本产品工艺废气经预处理后均排入回转窑焚烧炉，由于各工段产生的废气压力不一致，焚烧炉前设置气体缓冲罐，统一收集调压后，气相通入回转窑焚烧炉进行焚烧处置，经管道冷凝下来的水和有机物由缓冲罐下方管道排至厂区自备污水处理站处置。表 嘧啶工艺有组织废气产生量统计表名称废气量kg/h污染物种

19、类产生量处理方式排放量kg/ht/akg/ht/aG2-168.53O326.9685通入回转窑焚烧炉通入气体缓冲罐，气相进入回转窑焚烧炉焚烧，焚烧尾气后续计算，本工艺产出气体量为517 t/a ；135.82 kg/hG2-217.34DMF17.3420.5G2-36.09DMF2.030.8G2-41.01粉尘0.40.8DMF0.20.4G2-518.61氯丙酮0.340.4G2-61.01粉尘0.40.8G2-816DMF15.512.2G2-90.25粉尘0.0250.08DMF0.220.7G2-7320DMF72.7（2）车间废气溶剂黄114生产过程中，各种原料、中间体、成品在

20、运行过程中均有可能发生无组织废气排放。无组织排放包括两部分，一部分为储运过程中发生的物料无组织泄漏，一部分为生产装置无组织排放。其中储运过程中发生的物料无组织泄漏在后续章节统一叙述，本章节单独分析生产装置无组织排放。本项目为常见釜式化工生产，在投料、输送方面，液体采用泵送，袋装为人孔投料，釜内为微负压，故基本无投料及输送过程污染物产生。生产装置无组织排放主要是指装置的密闭性泄漏，装置密闭性泄漏与工厂的管理水平及设备、管道管件的材质、耐压等级、物料性质、设备的运行状况等多种因素有关。在正常的运行状况下，明显的跑冒滴漏不应该发生，但随着运行时间的增加，设备零部件的腐蚀、损耗增加，要完全消除的泄露是不可能的，很难做到详细计算，因此本报告采用经验估值，以物料量的 0.005%计。根据本项目生产废气处理在运营期间，会产生各类污染，无组织排放统计见表 3-1-12：表 溶剂黄114车间无组织排放废气污染因子产生量kg/ht/a臭氧0.00190.014DMF0.0060.04630%浓盐酸0.00150.011氯丙酮0.00190.0142、废水蒸馏废水W2-1，该部分废水来自打浆洗涤溶剂后溶液，该溶液含有水、DMF溶剂和未参加反应的靛蓝，减压蒸馏分离溶