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乙二胺四乙酸(EDTA )生产工艺清洁生产分析与评价

乙二胺四乙酸(EDTA )生产工艺清洁生产分析与评价 潘伟 (成都西格玛化学品有限公司 四川 成都 611534) 摘要: 在环境保护的前提之下, 清洁生产作为我们国家计划纲要任务被提了出来。它是国家发展可持续战略方针的一部分,其目的就是为了保证资源与能源的持续利用, 缔造和谐的环境,为我国经济持续稳定的发展做出贡献。本文从乙二胺四乙酸(EDTA)生产工艺清洁生产的角度对其进行了分析与评价,旨在抛砖引玉, 以求金言。 关键词: EDTA; 清洁生产; 分析评价 前言: EDTA 用途极为广泛, 可用作漂白定影液、 染色助剂、 纤维处理助剂、 化妆品添加剂等, 但在企业生产经营过程中, 其污染得不到有效控制, 势必会造成环境质量的恶化, 不仅严重浪费了资源,而且会给企业带来高额的末端治理费用, 从而给企业增加了沉重负担, 使得企业陷入无法摆脱的困境。因此, 工业化生产EDTA过程当中, 需要采用先进的生产工艺, 并融合现代科技与技术力量, 从资源节约、 环境保护的视角对企业生产过程进行全方位的约束和控制, 保证生产所产生的污染物排放降低到最低程度, 以减少资源的浪费以及对环境的污染, 构筑良好和谐的生产经营环境, 保证人民的利益和财产安全。 一、 清洁生产手段阐述 清洁生产被纳入到资源有序开发、 环境影响评价当中, 不仅能够强化企业生产流程, 使得企业生产规范化和有序化, 而且还能一定程度上提高环境影响评价的质量。所以以往不同的是, 对于环境的保护, 过去通常采用末端治理, 从问题上来进行对工业生产流程当中不合理的因素分析; 而采用清洁生产则是从预防的角度来进行深化内部结构的调整, 使得生产工艺趋向于合理化,这是一种全新的污染防治的方法, 从而避免污染问题产生和发展。生产工艺清洁生产不仅在方法上从旧的方面加以更新, 其实施过程当中还必须注意, 需要采用先进成熟的清洁生产工艺和相关的设备, 从而达到合理利用资源、 节省能源的目的。 二、 乙二胺四乙酸(EDTA)生产工艺流程 乙二胺四乙酸(EDTA )生产所使用的原材料由乙二胺、 氰化钠、 甲醛为主, 分步骤进行生产。首先在碱性环境条件下进行相互的化学反应, 得到EDTA- 4Na, 其次再通过EDTA-4Na与硫酸进行酸化反应得到EDTA-4Na溶解液, 此时应该注意溶解液pH 值的大小,一般情况下控制 3.5—5.0 左右,便可以得到EDTA-2Na或EDTA 产品。第三步在得到EDTA-2Na之后,可以将其与氢氧化钠做进一步的反应, 这样就可以得到EDTA-4N a产品, 按照配比进行批量生产, 得到纯度较高的EDTA -4Na产品, 氰化钠法生产ED TA 在反应过程中不会产生氢氰酸, 生产操作比较安全, 同时反应在常温下进行, 设备费用较低。 三、 乙二胺四乙酸(EDTA)生产经济技术指标 1.原材料的消耗 原材料消耗是衡量企业生产效率的重要指标, 其影响到企业的生产经营成本, 是保证企业生产正常有序的基础。针对原材料环节, 生产工艺的清洁生产主要是寻求原材料定额消耗与设计指标时间的差异, 并通过手段与方法进行整改, 达到最小化差异值。 2.公用工程的消耗 公用工程消耗泛指企业生产过程中水、 电等消耗, 是企业生产过程当中必备的条件和基础; 公用工程消耗的大小在一定程度上反映了生产设备是否能够最大限度的满足降低外部污染的要求, 也是衡量能源消耗、 物质消耗重要的指标之一。对公用工程消耗的控制, 有助于企业清洁化生产的进行, 保证企业清洁化生产实施。 3.环境指标 环境指标是指企业生产过程当中, 生产设备、 工艺、 技术对环境因素的影响而实施的一种评价; 这里就存在对生产设备、 工艺、技术的一种选择。只有满足环境指标的相关设备、 工艺和技术才是对环境伤害最小化的项目选择。相对而言, 环境指标的把握具有很强的主观性。 4.生产能力 生产能力在一定程度上主宰着企业的产品是否能够按照企业的经营计划安排正常的实施, 其也是企业生存与发展的重要指标。针对于生产能力清洁生产的关系, 在产品产出指标上, 生产能力一般大于清洁生产。找出它们之间的差距, 也是提高企业生产效率与清洁生产的重要内容, 换角度来说, 生产能力也是组成企业核心竞争力的主要方面。 四、 乙二胺四乙酸(EDTA)清洁生产的实施措施 1.原材料的消耗清洁生产实施措施 制作生产乙二胺四乙酸(ED TA )的主要原材料是乙二胺、 氰化钠、 甲醛, 原材料的清洁生产主要是这几种原材料的质量与纯度问题。首先必须对原材料的进场进行实验室的取样化验, 其中乙二胺有毒并且是生产过程当中氨气废弃气体产生的主要来源,对环境的伤害性很大, 在此当中我们要注意两点, 一是乙二胺原材料的采购需要通过正规渠道, 且运输包装需要按照危险化学品运输包装类别划分原则进行。由于乙二胺生产厂家一般对包装采用循环使用的方法, 所以运输到现场乙二胺原材料表面都呈现出新包装的特质。仓储部门在验收时应该对包装进行检查, 避免使用腐蚀性包装或者由于在装卸运输过程中造成包装的损坏产生泄露。二是乙二胺生产有效期的维护。乙二胺呈现出液态状态, 生产时间过长, 将有可能造成乙二胺溶液的不均匀性, 甚至也使得浓度产生差异。进厂检验时间和生产时间如果相距甚远, 那么就有可能造成实际生产所采用的乙二胺原材料与原来检测的原材料之间的差异, 势必会造成生产过程当中的细微配比的差异, 影响乙二胺四乙酸(ED TA )的产出质量。在一般性的生产过程中, 乙二胺通常采用70% 含量。其他辅助原材料, 例如硫酸或者盐酸、 氢氧化钠、 活性炭等。在实际操作中, 需注意原材料的含量浓度, 如: 硫酸一般浓度为98% , 替代盐酸则为35% , 原材料的技术配比也要按照设计指标精心安排, 一般来说, 辅助原材料用量不大, 但需要按照正常的操作流程来进行检测和保管, 以及针对生产过程当中的安全措施要引起意。 2.公用工程的消耗清洁生产实施措施制作生产乙二胺四乙酸(ED TA )的公用工程的消耗清洁生产实施, 规范性流程和设备有密切关系。操作方面在缩合反应罐中, 加入原料次序不能倒置, 而且在酸化的过程当中, 要注意搅拌操作。如果在生产当中搅拌操作不能实施彻底, 有可能使得酸化反应过程中的主要化学反应不充分, 一是影响了生产的效率、 二是质量得不到保证、 三有可能造成半成品母液纯度失真, 从而使得煤电能源的消耗加大和废水废气产生量急剧上升。操作过程当中反应温度和时间必须控制好, 加入原料量大小要掌握精确,且应采用间歇式加入的方法进行, 目的是为了减少生产过程当中 2014年8月 (1) 正常情况下, 洗涤器的温度维持稳定, 洗涤水中的游离氨浓度控制在正常范围内。当洗涤水中的游离氨浓度高于控制值时, 溶液中的氨挥发加速。氨挥发初期会形成较小的气泡, 这些细小的气泡在静态混合器中与粗硝基苯混合后导致两相分层更加困难, 乳化现象产生。当细小的氨气泡聚合成大气泡从液相中逸出时, 气相中的氨分压快速增加。 (2) 洗涤水中的游离氨浓度增加, 导致整个洗涤系统气相中的氨分压增加。洗涤水来自下游的硝基苯/水分层器和硝基苯/水分层器, 分层水自动溢流至洗涤器。过量氨水的加入致使洗涤器压力高, 分层水溢流受游压力的影响而受阻, 致使苯/水分层器和硝基苯/水分层器的界面持续升高和降低, 平衡被打破。 (3) 氨洗废水进入后续的氨洗废水汽提塔时, 游离氨被汽提出来, 塔内出现溶液剧烈沸腾的现象。塔压上升。有机物的汽提效率下降, 废水质量受影响。 2.废气处理 硝基苯氨洗工艺共产生两股废气: 含氨废气和含氮氧化物废气。两股废气接触容易产生易爆的硝酸铵和亚硝酸铵。两者对热量很敏感, 尤其是亚硝酸铵。固态的亚硝酸铵在高于60℃时是热不稳定的。如果在U 形弯或死区聚集, 操作者在拆卸法兰或阀门时造成的振动就足以产生爆炸。所以在设计时必须要仔细考虑, 两种气体严禁接触, 氮氧化物和氨反应生成 (亚) 硝酸铵的机理如下: 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 在硝化反应器中以N O 的形式生成, 生成的N O 大部分进入酸系统的排气管线, 少部分会随硝基苯进入洗涤系统, 进而进入产品汽提塔而从塔顶脱除。N O 除非它被氧化成N O 2 , 否则不会与氨反应。所以, 为了防止N O 的氧化, 首先要确保硝基苯生产装置排气管线中无氧气 (空气) 。目前, 有机化工装置普遍采用氮气正压系统, 保证了无氧的环境。安全起见, 建议在N O x 与含氨气体可能接触的区域, 如产品气体塔的塔顶增设氮气吹扫管线, 以减少两种气体的反应几率。 结束语 万华化学硝基苯氨洗工艺已经稳定运转两年, 此套洗涤工艺的烧碱和工艺水用量低, 废水处理费用少, 操作方便。最重要的是, 含有硝基酚铵的废水可直接送至现有的煤气化装置焚烧, 省去了高耗能的废水热裂解装置, 节约了设备投资和日常处理费用。是硝基苯制造技术中的一项创新, 为今后的工艺改进提供了良好的思路。 参考文献: [1]印永嘉、 张树永等.物理化学简明教程 【M】 .北京:高等教育出版社, 2007. [2]陈敏恒、 齐鸣斋等.化工原理 【M】 .北京: 化学工业出版社,2010. 的副反应, 降低污染物的产生量从而达到清洁生产的目的。清洗滤渣用水要合理, 宜采用少量多次或雾状水清洗, 尽量减少操作的水电用量和用工消耗。每次清洁尽量彻底, 这样不仅能够保证缩合反应罐、 酸化设备处于良好的使用状态, 也延长了设备的清洗周期和使用寿命。反应时同时要注意对加料过程中和完毕后pH 值大小的实时调整和监控, 酸碱度如果出现失控状态, 不仅加大了原材料的投入, 而且也使得废弃物产生量增加。各道工序按照设计操作流程准确的贯彻实施, 注意每一个细节都有助于公用工程清洁生产的有利进行。 3.环境指标清洁生产实施措施环境指标是生产设备、 生产工艺、 生产技术对环境因素的影响有一定的要求, 相关设备如: 成盐锅、 机泵、 缩合反应罐、 离心机、贮槽、 干燥设备等都要进行性能与指标的测试, 并进行设备之间横向的比较, 选择性价比高的设备进行企业的生产。每一个设备都是实施清洁生产完整性的重要方面, 例如, 成盐锅填料密封性能分析及结构改进 通过对填料密封性能的分析,找到了填 料易失效而发生泄漏的原因,设计改进了双向压紧密封结构, 有利于环境指标清洁生产的实施; 机泵选型需要根据实际情况合理选择, 流量过大会造成电能消耗增加。运送高温物料的, 可增加冷却水循环系统, 防止轴承或者机封因温度过高而损坏; 缩合反应罐要注意设备的维护, 大到设备的内部清洁工作、 小到设备外的仪器仪表都要进行事无巨细的维护, 并加强巡回检查防止跑、冒、 滴、 漏; 离心机型号的选择、贮槽衔接的连贯性、 干燥设备电耗的大小, 也需要综合考虑能源消耗问题, 其中离心机选型的原则一般要考虑: 材料性质特殊; 分离任务有特殊要求的情况; 在目前, 可根据企业自身的条件选用普通三足式离心机或者刮刀离心机, 也有部分厂家沉降式离心机 。有关环境指标清洁生产的人员定额、 生产场地面积等因素也应该纳入到整体的考虑因素当中, 找到和谐生产与管理的平衡点。 4.生产能力清洁生产实施措施 生产能力是指标综合性反应体现, 并不会局限于某一个点或者单个项目; 这就要求在宏观整体的目标之下, 分步骤进行生产能力与清洁生产之间的协调, 两者均能满足是最理想的状态。 结语 乙二胺四乙酸(ED TA )清洁生产不仅在环境评价中占有重要地位, 其从源头指向问题本质的方法, 可以导企业把 “源头削减、 过程控制、 末端治理” 相结合, 对企业节能降耗、 排放无害化、资源化处理, 推进行业科技进步, 提升行业工艺技术与装备水平具有重要作用。 参考文献: [1]雷鸣,田中干也,廖柏寒,秦普丰.EDTA及其回收溶液治理重金属污染土壤的研究[J].环境工程学报. 2011(05) . [2]王罗春,蒋桂云,翁彦.EDTA废水处理研究现状及其展望[J].环境保护科学. 2013(06). 作者简介: 潘伟 男(1986.02) 汉族; 本科; 石油化工助理工程师 主要研究方向: 石油化工。更多有乙二胺四乙酸二钠的相关内容请访问我们的网址:www.sgygws777.com    -山东勗德经贸有限公司
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