精细化工废水源头减排经验谈

文/刘江宁

精细化工废水源头减排经验谈

文/刘江宁

精细化工产品工艺废水的源头减排与减量化——彩客化学是全球知名的染料和颜料中间体生产和销售商，近年来在染料、颜料、农药中间体领域的清洁生产技术探索中取得了不错的成果。近期，《流程工业》记者特采访了刘江宁博士，分享精细化工生产工艺废水的源头减排与减量化方面的经验。

刘江宁博士与本刊记者在彩客化学集团总部合影

精细化工产品种类繁多，一般都具有产量低、生产工序繁复、间歇操作的特点，其生产过程往往伴随大量废水的产生。这类废水多具有高COD、高盐以及高色度的共性，对于这类废水的处理，技术难度很大、处理成本高。另一方面，由于精细化工产品产量低、品种繁多的特点，相对大宗化工品而言，其生产工艺、装备没有得到充分的研究，技术水平相对落后。

在国际产业转移、我国经济进入新常态的大的时代背景下，以及我国化工行业、化工装备制造业水平的整体进步，尤其近些年来新材料、新技术的飞速进步，推动精细化工产品的技术进步，实现工艺革新、源头减排已迫在眉睫，也有了更多可能。

实现工艺革新、源头减排

就大的方面来说，有以下两个方向：

第一， 生产过程连续化：由过去传统的间歇操作，变为连续操作。如连续反应技术、连续分离技术等等；

第二， 新技术、新材料、新装置的采用：依托新的材料，新的装置，将过去不能实现的生产过程变成现实，取代传统的、落后的生产过程。

当然，第一点和第二点有时候区分并不明显，往往会合二为一，往往在实现反应过程、分离过程连续化的同时，也必须依托新技术、新材料、新装置。

通过上述两个方面的努力，将产品生产过程的三废，首要的目标是实现减量化，最理想的情况下，实现三废物质的循环利用，做到资源化及近零排放。

案例解析

颜料中间体产品酯化反应过程高盐废水的源头消减

某颜料中间体产品生产过程，涉及到以顺酐为原材料，与甲醇进行双酯化反应。

传统的反应过程为：顺酐和甲醇为原材料，浓硫酸为酯化反应催化剂，进行间歇的酯化反应，反应到达终点后，用碱中和物系中的硫酸，然后静置分层，上层有机相去后续处理工序，下层为硫酸钠盐水，排入废水处理工序。该股废水的水质、水量情况为：COD约10 000 mg/L，硫酸钠浓度约30%（接近饱和）；废水产生量为0.3 t/吨酯化产品。经过精馏后的产品收率约95%。

对于酯化反应来说，随着催化材料的进步，已经可以实现以固体酸为催化剂。因此经过革新后的酯化反应过程如图1：顺酐和甲醇为原材料，耐高温的强酸性树脂为酯化反应催化剂，进行连续的酯化反应。由于采用了固体酸为催化剂，反应后的物料体系不需要中和处理，直接进入后续的精馏工序。新酯化技术的采用，简化了生产步骤，同时从源头上取消了含盐废水的产生。酯化反应过程实现连续化，减少了物料高温下的停留时间，副产物减少，产品收率提高了约两个百分点，经过精馏后的产品收率约97%。

图1 固体酸催化连续酯化反应器示意图

颜料中间体产品氯化反应过程多氯副产物的资源化

某颜料中间体产品生产过程，涉及到以对硝基甲苯、氯气为原料的氯化反应。

该氯化反应完毕后，氯化产物转入后续的精馏分离工序，1 t氯化产品产生约0.08 t的精馏釜残物质。常规的处置方式是将釜残作为危废委外处置。

而经过分析后发现，釜残中含有约20%的目标产品残留，另外约有70%的二氯产物，10%左右的其他杂质。依据上述分析，开发出新的处置方法：产品精馏工序之后，再加一道精馏提取工序，将釜残物质中含有的目标产品残留及二氯产物提取出来；提取出来彩客化学研发中心大楼一改传统研发中心严肃、冰冷的印象，用斑斓色彩打造充满设计感的艺术气息的产物进行加氢脱氯反应。控制脱氯反应深度，反应结束时，产品组成与氯化反应终点接近，该脱氯产物返回到产品精馏工序。

过程数据显示：再次精馏过程收率约50%，加氢脱氯过程收率约98%。

采用上述新工艺，釜残产生量降低为原来的50%（由0.08 t/吨氯化产品，降低为0.04 t/吨氯化产品），这0.04 t再次精馏物质又转化为高附加值的原材料及产品（扣除运行费用后，直接经济价值折合约200元/吨氯化产品）。

通过上述过程，同时实现了釜残物质的减量化与资源化。

从生产源头上实现污染减排

在全球染料和颜料中间体生产领域，彩客化学是首屈一指的生产商和销售商，其染料中间体 DSD酸占世界市场份额约 57.4%，颜料中间体DMSS约27.4% ，DIPS及DMAS产量居全球第二。

印染原料生产是传统的环境污染典型行业，而彩客化学在染料、颜料、农药中间体领域的清洁生产技术开发和探索过程中成果颇丰，不仅本厂生产环境治理工作成为行业标杆，还帮助众多化工生产企业改善工艺流程，减少污染物的生成，最大程度地降低环境治理成本。

彩客化学研发中心工艺部总监刘江宁博士开发了多项染料、颜料、农药中间体领域的清洁生产技术，以及相应高COD、高色度、高盐废水的处理技术。刘总带领技术团队将环境治理与生产工艺优化有机结合，把三废处理视为产品生产工艺过程之组成部分，尽力强化前端的产品生产工艺过程，提高收率，降低污染物生成量，减少后端三废处理的总量及处理难度，取得事半功倍的效果。（编辑/胡静）

刘江宁，华东理工大学化学工程国家重点实验室化学工程专业，工学博士。曾任职于中国天辰工程公司海外项目部，2008年加入彩客化学集团，现任集团研发中心工艺部总监。