摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）工业经过60多年的发展，其工艺技术已趋成熟，我国聚酯技术通过对国外聚酯装置的引进、合资合作、消化吸收和改造优化，得以全速发展，国产化技术日趋成熟。然而，在聚酯生产中产生的工艺废水废气的处理却少有研究，因此，进一步合理有效地处理聚酯生产中产生的废水废气，以减少排放所造成的环境污染，全面推行清洁生产，势在必行。
关键词：聚酯；废水废气；工艺处理
PET 生产是国内最主要的聚酯产品，由于其优秀的物理和化学性能而广泛地应用于很多领域，经过几十年的发展，PET 生产工艺和技术已趋于成熟，各个生产流程都得到优化和改造。但是对于PET 生产以及整个聚酯产品生产过程中出现的工业废水和废气处理却仅仅处在起步阶段，及时有效地处理聚酯生产过程中出现的废水和废气问题，减小化工生产对环境造成的污染，迫在眉睫。
1聚酯生产废水废气的主要污染物
PET合成的主反应有酯化反应、缩聚反应，副反应主要包括醚键（即二甘醇，简称DEG）、环聚体的生成和PET高分子的降解；因为在终缩聚反应釜进行缩聚反应的单体BHET和低聚合度PET中存在着未酯化的羧基；因此 除了BHET和低聚合度PET的端基β-羟乙酯基脱EG缩聚外，还有未酯化残余的羧基和端基β-羟乙酯基脱水进行的酯化反应。由此可知，缩聚反应中EG真空喷淋系统中主要的低聚物和小分子组分可能有：对苯二甲酸、苯甲酸、二甘醇、乙醛、各种醚和酯以及在高温（250～ 286℃）和高真空阶段形成的含有酯和醚键的环状二聚体、三聚体和少量四聚体。在PET生产主工艺流程的5个反应釜中，第1和第2酯化反应釜的气相组分经乙二醇分离塔分离后，乙二醇等重组分回流至浆料配制系统，废水经循环冷却水冷凝后进入汽提塔汽提处理，然后排往专用的水处理站；3个缩聚釜的气相组分经刮板冷凝器用循环乙二醇喷淋冷凝后，其不凝气与乙二醇分离塔的不凝气汇合，再一次采用冷却水喷淋冷凝，未被喷淋冷凝的气相组分为PET生产所产生的废气，喷淋冷凝水与乙二醇分离塔所产生的工艺废水汇合进入汽提塔处理。由此可知：PET生产所产生的废水废气中主要的有机污染物有乙二醇、乙烯、乙醛、2-甲基-1，3 -二氧戊环等。
2聚酯生产废水废气的工艺处理
2.1废水废气排放量的可控点
分析PET工艺流程可知，PET生产所产生的废水废气中有机污染物的关键控制部位为：乙二醇分离塔和3个缩聚釜所对应的刮板冷凝器。乙二醇分离塔用于分离酯化反应中主要含有乙二醇、乙醛和水的气相组分，将气相组分中的水分分离出去，减少回用乙二醇中的水含量。由于水与乙二醇的沸点、密度、极性等物理性质相差很大，极易分离，因此乙二醇分离塔采用常压蒸馏。然而，乙二醇蒸气与乙醛气体易脱水而生成环状缩醛2-甲基-1，3-二氧戊环，其沸点为78 ～ 81 ℃，如果塔顶冷凝器温度较高或其冷凝效率不好，很容易使2-甲基-1，3-二氧戊环以尾气的形式被排放掉。因此，乙二醇分离塔的关键控制因素包括塔顶温度、压力、塔内压差、精馏段回流比、塔顶冷凝罐的冷凝温度和冷凝效率。PET生产缩聚反应釜的气相组分分别经各自刮板冷凝器后，大部分有机物质被冷凝，剩余少量不凝气形成废水废气被排放掉。因此，缩聚釜刮板冷凝器中喷淋乙二醇的温度、流量以及它与气相物质的热交换系数等是控制PET生产废水废气排放量的关键因素。乙二醇分离塔所产生的工艺废水与尾气淋洗塔所消耗的喷淋水汇合，经汽提塔汽提处理后送污水处理站处理，因此，汽提塔的汽提效率是控制废水中污染物含量的另一关键控制点。
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2.2聚酯废气的处理方法
一般常采用的是喷淋处理，但是喷淋处理的效果不是很明显，往往喷淋完的废气中仍然含有大量的乙二醇和乙醛，依然不能够达到排放的标准。所以优先考虑的是燃烧废气的处理方式，但是燃烧废气的过程中容易发生爆炸现象，这是阻碍废气处理的一大因素，科学研究表明乙二醇的爆炸极限体积分数在1.8%-15.9% 之间，因此在废气处理过程中，可以将工艺废气进行鼓风稀释使其乙二醇的含量小于爆炸极限体积分数，再灌入热炉中进行焚烧。大多数生产厂家都是采用喷淋和焚烧相结合的技术，将喷淋后的混合废气一起焚烧，能够减少废气处理成本，以较小的代价使废气处理能够达标排放。有的企业采用的是催化燃烧法处理，经过催化燃烧处理后的废气能够达到相关的排放标准，使得废气中危险化合物含量处在一个合理的标准范围内。
2.3聚酯废水的处理方法
我国聚酯生产能力已经步入了国际上的先列，聚酯废水的处理工艺也在不断的完善。到目前为止，国内化工厂普遍采用的废水处理方式有“复合生物曝气法”、“生物浮选法”和活性炭吸附法等，从原理上可以归纳整理为三类，也就是生物处理、物理吸附和氧化处理。研究数据表明，不同的处理方式有着不同的优缺点，生物浮选处理废水对水流的质量和流量十分敏感，对于产量较大的化工厂一般不采用这种处理方式，设备的投资和运行费用也随着生产量的提高而提高，所以大部分生产厂家都会根据自己的产能采用合适的处理方法。聚酯废水中尤其是生产聚对苯二甲酸乙二醇酯的酯化水中仍然含有较大量的乙醛和乙二醇水溶液，针对这一情况一般采用精馏塔精馏的方式对乙二醇进行精馏，以达到回收其中部分乙二醇的目的，也能够有效降低排放的废水中的有害物的含量。对于聚酯废水中存在的乙醛，很多化工厂都在精馏塔工艺水准上进一步优化设计，以得到质量较高的医用乙醛。采用回收再利用技术不仅仅能够降低废水中有害物质的含量，保护环境，还能从另外一个方面增加企业的经济效益。
3减少聚酯生产废水废气排放量的有效措施
为了减少废水废气及其污染质的排放量，可采用以下措施。（1）对PET生产废水废气的工艺处理实施改造和优化，简化废水废气工艺流程，减少汽提塔的运行负荷并提高其汽提效率，降低能耗。（2）从控制和调整乙二醇分离塔塔顶温度、压力、增大乙二醇分离塔精馏段的回流比、增加塔内压差、寻找塔顶冷凝罐的最佳冷凝温度、提高其冷凝效率等，进一步优化乙二醇分离塔的运行参数，提高它对乙二醇和水的分离效率，确保乙二醇没有过多的流失。（3）采用降低缩聚釜刮板冷凝器中喷淋乙二醇的温度、适当调整喷淋乙二醇流量、增大喷淋乙二醇与气相物质的热交换系数等措施，增加缩聚釜反应尾气中有机物质的冷凝量，从而减少生产废水废气的排放量。（4）优化和提高工艺废水汽提塔的汽提效率，减少废水中有机污染质的排放量。对于废水废气产生工段分析，从根本上进行优化，解决聚酯生产过程中废气废水产生量，从生产工艺入手，合理优化反应工艺，减少产生的废水废气中乙醛和乙二醇的含量，减轻废水废气后期处理的压力。同时，加大废水废气后期吸收处理手段研究力度，提高处理手段。因此优化聚酯生产工艺过程、开发废水废气处理手段能够从根本上提高处理效率。
结束语
聚酯产品在人们日常生活中的应用越来越广泛，随着聚酯生产产能的增加，其带来的污染问题也日益突出，相关废水废气的处理工艺需要进一步探索和优化调整，从根本上解决问题，为可持续发展建设贡献一份力。本文分析了聚酯生产废水废气的工艺处理相关内容，为废水废气问题提供合理方案。
参考文献：
[1]张师民.聚酯的生产及应用[M].北京：中国石化出版社，2016.
论文作者:项昌胜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/1
标签：废气论文; 废水论文; 聚酯论文; 乙醛论文; 喷淋论文; 组分论文; 工艺论文; 《基层建设》2018年第27期论文;