萘系高效减水剂生产的环境保护

方志仿,彭华保

(1.中山市环境保护科学研究所,广东 中山 528400;2.广东建华管桩有限公司,广东 中山 528400)

萘系高效减水剂生产的环境保护

方志仿1,彭华保2

(1.中山市环境保护科学研究所,广东 中山 528400;2.广东建华管桩有限公司,广东 中山 528400)

分析了广东建华管桩有限公司的萘系高效减水剂项目的工艺流程和污染排放及处理措施,认为该项目在不影响产品质量的前提下,将生产废水积极回用于产品中,完全杜绝废水外排,做到了零排放.

萘系高效减水剂;环境保护;零排放

萘系高效减水剂[1]是一种混凝土外加剂,化学名称为萘磺酸盐甲醛缩合物,它对于水泥粒子有很强的分散作用.对配制大流态砼,有早强、高强要求的现浇砼和预制构件,有很好的使用效果,可全面提高和改善砼的各种性能,广泛用于公路、桥梁、大坝、港口码头、隧道、电力、水利及工民建工程,蒸养及自然养护预制构件等[2],因其在克服了一般减水剂易使混凝土坍落度损失增大的缺点而受到广泛的关注[3],在我国的混凝土减水剂中使用最广,用量也最大[4].生产萘系高效减水剂的原材料主要是质量分数为95%工业萘、98%浓硫酸、37%甲醛、30%～45%烧碱(氯离子含量低于2%)[3]和自来水等.目前国内生产萘系高效减水剂的企业较多,很多企业因为生产工艺和生产条件上的差异,均会产生一部分的废气、废水等污染物,如果处理不好,将会给环境带来威胁.

广东建华管桩有限公司是一家生产混凝土管桩的企业,隶属于建华管桩集团,目前该企业为了自身的生产需要,引入萘系高效减水剂生产项目.该企业的减水剂生产项目继承了建华管桩集团“走正道、负责任、心中有别人”的经营章法[5],将环保理念贯穿于该项目的整个生产过程,废水、废气基本零排放,基本解决了不污染环境的目的.本文通过该企业的环保问题、环保处理措施等方面讨论萘系高效减水剂生产的环境保护问题.

1 工艺流程分析

工业萘经计量投入熔萘釜加热熔化后压入磺化釜,继续加热至140℃以上滴加98%浓硫酸,在160～165℃进行磺化反应,生成β-萘磺酸以及少量α-萘磺酸和水.磺化反应结束后将浆料压入缩合釜,加入适量水,降温水解.水解完成后滴加37%甲醛与β-萘磺酸缩合,缩合完成后进入中和釜添加碱液,控制浆料的pH值为7～9,即为该企业所需产品.具体工艺流程见图1.

图1 萘系减水剂生产工艺流程

2 污染排放及处理措施分析

2.1 废气的产排情况

废气主要为工艺尾气和生产、储运过程中少量的无组织废气.工艺尾气包括熔萘和磺化工序废气、缩合工序废气以及中和工序废气.

(1)熔萘和磺化工序废气.熔萘废气和磺化废气的主要污染物为萘蒸气和硫酸雾,通过六级沉降室冷却结晶回收萘,再经两级碱喷淋循环洗涤,以捕获萘蒸气、吸收硫酸雾.萘蒸气、硫酸雾的设计处理效率分别大于90%和98%,废气处理达标后由15 m高排气筒排放到大气.其处理工艺流程见图2.

熔萘和磺化过程,反应釜升温时萘和硫酸将产生升华(蒸发).萘蒸气经过六级沉降室,六级沉降室为六个串连的冷却室,冷却室为常温条件;每个冷却室设置一道隔墙,以降低萘蒸气流经沉降室的速度以及延长停留时间,以便萘蒸气能在沉降冷却室得到充分冷却.萘的沸点为217.9℃,沉降室温度远低于萘的沸点,萘蒸气经过六级沉降室可被冷却而产生结晶,单级沉降室的冷却结晶效率大于50%.据广东建华管桩有限公司生产数据统计显示,该公司采用六级沉降室冷凝回收萘50 t/a;硫酸雾经两级碱液喷淋,可被吸收生成硫酸钠,碱液对于硫酸雾有较高的吸收处理效率,单级吸收效率大于90%.此外,碱液喷淋对萘蒸气具有一定的冷凝捕获效率,捕获效率大于50%.

熔萘、磺化废气处理设施及处理效率见表1.

图2 熔萘、磺化废气处理工艺

表1 熔萘、磺化废气处理设施及处理效率＊ %

(2)缩合工序废气.缩合废气的主要污染物为硫酸雾、甲醛.缩合废气经碱性水冲泵喷淋,以捕获和吸收硫酸雾、甲醛,硫酸雾去除效率大于98%,甲醛处理效率大于96%.缩合废气处理达标后均由15 m高排气筒排放到大气.其处理工艺流程见图3.

图3 缩合废气处理工艺流程

缩合反应过程物料中的硫酸雾、甲醛蒸发产生缩合废气,经碱性水冲泵喷淋,废气中的甲醛、硫酸雾溶于水,可被水吸收和中和,甲醛、硫酸雾喷淋吸收处理效率大于90%.

缩合废气处理设施及处理效率见表2.

(3)中和工序废气.中和废气的主要污染物为硫酸雾、甲醛.中和生产工作温度较低,废气直接经碱性水冲泵喷淋,以捕获和吸收硫酸雾、甲醛.中和废气处理达标后由15 m高排气筒排放到大气.其处理工艺流程见图4.

表2 缩合废气处理设施及处理效率 %

图4 中和废气处理工艺流程

硫酸雾、甲醛均溶于水,经碱液喷淋吸收处理,吸收处理效率较高,硫酸雾喷淋吸收处理效率大于95%,甲醛去除效率可以达到90%以上.

为控制废气的无组织排放,采取了如下控制措施:①易挥发原料储罐在高温天气采用水喷淋的降温措施,减少储罐区废气无组织排放量;②易升华物料工业萘储存于封闭的室内仓库内,包装袋破损的工业萘及时送生产线使用、用密闭包装袋及时封装,散落的工业萘及时清扫送生产线或密闭包装,工业萘用包装袋密封存放;③甲醛、硫酸等液体原料的“跑、冒、滴、漏”,及时用水冲洗,并收集在专用的容器内,回用于生产;④考虑到原料储罐废气的排放尤其是甲醛储罐进料废气的排放对周围环境和敏感目标的影响,将甲醛储罐进料废气收集并引入缩合废气处理装置喷淋吸收处理,可减少50%以上甲醛无组织排放废气.

2.2 废水的产排状况

生产管理废水的主要成分包括原料萘、甲醛、硫酸、中间产物(萘磺酸)和产品,废气洗涤废水中主要成分为原料萘、甲醛、硫酸.这些成分可作为原料进入相应的生产过程.因此,生产管理废水、废气洗涤废水经简单沉淀去除悬浮物后,可循环利用和作为调节产品浓度使用,对于产品生产和产品质量基本无影响.循环水池系统示意图见图5.

图5 循环水池系统示意图

熔萘釜中的蒸气冷凝水以及磺化釜、水解缩合釜、中和釜的冷却循环水为10 200 t/a,经循环使用后不作处理,直接用于调节产品浓度;尾气房冷却循环水为7 800 t/a,无须处理直接用于调节产品浓度;水冲泵循环稀碱液为3 500 t/a,经循环吸收甲醛后,pH值为8左右,无须处理直接用于调节产品浓度;管理用水为200 t/a,经收集后无须处理直接用于调节产品浓度.

3 结 语

广东建华管桩有限公司作为混凝土管桩的专业生产厂家,其萘系高效减水剂项目主要为该企业的生产服务.该企业在减水剂项目的生产中充分贯彻环保理念,一方面积极控制生产废气外排,防止污染环境;一方面积极做好生产废水的回用工作,充分利用该项目的产品作为企业生产原料的优势,在不影响产品质量的前提下,将生产废水积极回用于产品中,完全杜绝废水外排,做到了零排放,对国内企业的环境保护具有借鉴意义.

[1] 朱华雄.FDN萘系高效减水剂的合成与应用[J].河南化工,2000(3):7-10.

[2] 付典龙,樊耀星.高效减水剂NF对混凝土力学性能的影响[J].山西建筑,2010,36(22):186-187.

[3] 李平辉,王罗强,刘跃进.萘系高效减水剂的合成与应用研究[J].应用化工,2009(5):757-762.

[4] 程鹏.萘系高效减水剂生产过程的环境保护[J].安徽科技,2006(7):42-43.

[5] 陆梅.建华管桩铸造建筑王国“定海神针”[N].中山日报,2006-01-05(A04).

Environmental Protection in Production of Naphthalene Superplasticizer

FAN G Zhif ang1,PEN G Huabao2

(1.Zhongshan City Environmental Protection Science Institute,Zhongshan 528400,China;2.GuangdongJianhua Pipes Co.,L TD.,Zhongshan 528400,China)

The process,the pollution and treatment measures of the naphthalene superplasticizer project of Guangdong Jianhua Pipes Co.,L TD.,are analyzed.Without affecting the quality of products,the project reuses wastewater for the product,completely eliminates the sewage efflux,and achieves zero sewage discharge.

naphthalene superplasticizer;environmental protection;zero sewage discharge

TU 528.042;X 322

A

1008-9225(2011)04-0007-03

2011-03-15

方志仿(1975-),男,湖北汉川人,中山市环境保护科学研究所工程师,硕士研究生.

【责任编辑:刘乃义】