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摘要：化工产业在生产及实验的过程中，会对地表水等水环境造成污染，本文以精对苯二甲酸项目为例，分析了精对苯二甲酸（PTA）生产的特点及原辅料使用情况，对地表水和地下水环境影响评价进行分析，以某150万t/aPTA项目环评为例，确定水污染因子及产生节点，提出保证水污染物达标排放的防治措施与对策。
关键词：精对苯二甲酸；水环境影响评价；水污染；防治措施
0引言
精对苯二甲酸(PTA)是生产聚酯(PET)纤维和树脂产品的基本原料，广泛应用于聚酯涤纶、聚酯薄膜、包装瓶、工程塑料、塑料增塑剂、农药和染料等生产领域，用其生产的聚酯产品具有耐热、耐寒、难挥发、抗抽出、柔软性和电绝缘性能好等优点。由于产品性能优越、原料易得，其生产发展速度极快。
1工程分析
1.1工程分析的重点和方法
PTA项目环评工程分析的重点是项目的组成、原料、设备、工艺的系统分析，从生产装置和公辅设施两方面进行全面的污染源分析，准确把握污染物产生工序、产生设备和污染因子、污染物含量、污染物排放规律和排放状况，包括非正常工况排污，并关注总图布置的合理性。对于改扩建项目，还需回顾分析原有项目（包括现有、在建、已批待建项目）生产运行、污染治理、排污状况、与环评批复和竣工验收要求的比对分析，以及存在的环保问题与整改措施要求，给出改扩建前后排污“三本帐”。
原材料分析重点掌握原辅材料的种类、规格、消耗量、来源、理化性质、毒性、贮存方式与贮存条件、贮存量、运输量、运输方式等。工艺分析重点搞清和掌握生产原理、主副反应、转化率、收得率、原料投入节点、投加方式、工艺设备、工艺过程、工艺条件等。需要重点关注氧化尾气、醋酸异味、工艺废水的排放与控制以及重金属钴(Co)、锰(Mn)的去向等。对于PTA项目进行生产原理分析非常重要，通过化学反应方程式可以分析和掌握工艺过程物料的转换和废物的类型、废水废气中的污染物质成分等。工程分析可以采取资料查阅分析、现场类比
监测等，必须进行物料衡算和水平衡分析。
1.2生产工艺分析
目前国内主流PTA生产装置生产工艺过程大同小异，其主要过程分为中温氧化、加氢精制两个生产单元。即以醋酸(HAc)为溶剂，钴(Co)、锰(Mn)为催化剂，氢溴酸(HBr)为促进剂，在中温和一定压力下对二甲苯(PX)和空气发生氧化反应，生成粗对苯二甲酸TA（简称CTA），其中最有害杂质是对羧基苯甲醛（4-CBA），含量达1000ppm～5000ppm，4-CBA对产品质量影响大，因为这种中间物常与TA以共结晶存在，带入产品将影响纤维的成纤性。然后在一定的温度、压力下使CTA溶于水，在钯(Pd)存在下对杂质加氢，经结晶、过滤制得精对苯二甲酸（PTA），产品中有害杂质4-CBA含量可小于25ppm。
1.3原料分析
PTA生产过程使用的原辅料大体可分为三类，一类为易燃易爆物质，如对二甲苯(PX)，氢气；一类为毒性较低但有异味（恶臭）的，如醋酸，氢溴酸；一类为含有不能降解的重金属物质，如钴锰催化剂。为了确定这些原料对环境的影响和环境风险性，进行了物质的性质分析。
1.4物料平衡分析
为了解物料的投入产出情况，掌握物料的流失途径、污染物排放量和成分，必须进行物料平衡。对于PTA生产项目，需要做好以下几个物料平衡：①装置总物料平衡；②主要生产工序物料平衡；③对二甲苯（PX）物料平衡；④钴平衡；⑤锰平衡；⑥醋酸平衡；⑦氢溴酸平衡等。如某150万t/aPTA项目对二甲苯平衡，投入对二甲苯123375kg/h，转化成产品的对二甲苯120731.25kg/h，燃烧损失1515kg/h，废气带出12kg/h，排入废水519.375kg/h，进入固废596.25kg/h，其它损失1.125kg/h。
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2工程及污染分析
工程主要以对二甲苯为原料，用醋酸钴和醋酸锰作为催化剂在醋酸溶液中进行反应，溴化氢作为促进剂，用空气将对二甲苯氧化成粗对苯二甲酸，再经加氢、结晶、过滤、干燥等过程，值得精对二甲苯酸，这是利用美国的一个成熟的技术，得出的产品质量高，并且在国内也有多套运行装置，通过不断改进，工艺余热还可以驱动空气压缩机，不仅不消耗外供电还可为其他装置提供能源，降低能耗，反应主要有氧化和精制两个过程。PTA项目的主要工艺流程分为氧化、制氢及加氢精制3个步骤；氧化工序是以醋酸为溶剂，在一定的温度和压力下，经催化剂作用后，对二甲苯与空气中的氧气发生化学反应生成对二甲苯酸，后经过结晶、分离、干燥生产粗对苯二甲酸；制氢工序是经过甲醇裂解和PSA提纯两个单位后在送往加氢精制工序；加氢精制工序是在高温高压的条件下进行主要杂质转化从而与PTA进行分离。主体工程的废水污染源主要分布为由溶剂脱水塔和醋
酸甲酯回收塔排除的水封溢水，气液分离器的冷凝水，燃烧尾气的洗涤废水，残液回收，PTA母液分离废水以及设备洗涤废水这六部分。辅助装置及配套公用工程的废水主要来源于循环水排污水，脱盐水站排污水，锅炉排污水，地面冲洗水，初期雨水，生活化综合污水这六部分构成。
3地表水环境影响分析
项目利用规划环评地表水的资料，对该市河流进行检测，分别设置9个监测点，检测包括pH、石油类、DO、苯、二甲苯、钴、锰等20多种因子进行监测，经检测后发现各个监测点的pH、COD、石油类、氯化物等均满足Ⅲ类水的要求，并且没有检测出苯、二甲苯、钴、锰等因子。
废水处理主要包括氧化过程和精制过程的废水处理，项目排水是经化工工业园区污水处理厂排污口排除，排入本市河流。由于该河流属于水域规模较大的河流，平均流量远大于150m3/s，结合河流特征以及本厂污水排污特性，本次地表水环境影响评价采用平面二维紊流数学模型以及一维稳态水质模型，对排污河段进行PTA项目排污的水动力学特性和水质影响预测以及分析，通过水质模型的模拟对本厂区全部排污量对河流的影响作出评价。根据水质模型模拟分析，PTA项目在正常排放下，排污口下游各项污染物超标污染带范围较小，如遇事故排放，排放形成的污染范围将增大，但其影响范围不会影响项目下游的饮水区域的水域安全，并且水中钴、锰含量在正常范围内，因此，本项目在正常排污或者事故排污时都不会对河流下游的水造成影响，不会对下游的取水和饮用水造成污染，水质达标不会对河流产生长期的累计负影响。
4地下水环境影响分析
项目所在地的区域地质构造简单并且地质条件稳定，地下水水质监测点共设置20个，先期布置的监测点共16个，后期补充4个监测点，各个监测点检测的pH、铁、氯化物、硫酸盐等满足Ⅲ类水的要求，并且没有检测出苯、二甲苯、钴、锰、石油类、苯、二甲苯、甲苯等因子。本工厂在化工工业园区内，厂区按照污染程度分为重点污染防治区、一般污染防治区和无污染防治区，这个区域内分别采取不同的防渗透措施。重点污染区包括化学品库、液体废物暂存区、物料储罐区和焚烧等区域，这些区域采取的防渗透措施为铺设防渗透混凝土地坪、HDPE膜以及钢性垫层铺砌地坪；一般污染区包括生产装置区、中间罐区、污水处理厂、污水管线、撞车设施等区域，一般污染区采取铺设混凝土加防渗剂；公用工程区、办公区和绿化区是非污染区域，采取铺设混凝土地坪的防渗方式。除铺设防渗透设施外厂区还设置报警系统和罐底漏液检测装置，在厂区附近地下水进行监测。本项目结合该地区的水文条件，利用GMS6.0软件对厂内地下水环境影响评价进行预测和分析，预测结果可以看出厂内不同区域内采取的防渗透措施满足要求，对地下水造成的影响在厂区内范围，不会对下游造成影响，而且不会对下游生活用井水产生影响。
5结束语
PTA生产具有生产工艺流程长，存在氧化、加氢等重点监管危险化工工艺，水污染物产生节点多，污水排放量大，废水中污染物含量高、成分复杂、水质波动大、水温偏高、含有毒性、有机污染重、难生物降解物质多等特点。因此，在环境影响评价中应全面、系统的分析工艺流程，特别要关注原料的性状、使用和贮存情况以及非正常工况排污，并进行物料平衡和水平衡，准确的确定废水及其污染物产生节点和排放规律，制定适宜的废水处理方案，保证污染物长期稳定达标排放。
参考文献
[1]毕煜龙,明爱玲.精对苯二甲酸（PTA）项目环评中的水污染分析及水污染防治措施研究[J].能源环境保护,2015(1):54-58.
[2]郭超恒.精对苯二甲酸(PTA)生产装置污染防治措施分析[J].黑龙江环境通报,2007,31(3):38-39.
论文作者:刘素素
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：甲苯论文; 项目论文; 物料论文; 废水论文; 醋酸论文; 二甲酸论文; 污染物论文; 《城镇建设》2019年第11期论文;