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摘要：二甲苯的生成过程中，排放的废气、废水及固体废弃物对自然生态环境造成了多重污染。本文梳理了生产流程中的污染源和相应的控制方法，并介绍了对废气、废水及固废的综合治理技术，涵盖了挥发性有机化合物的冷凝与吸附技术、含酚废水的生物处理方法，以及催化剂废料的循环再利用途径。通过对生产流程改进的应用，达到了减少排放的目的，同时增强了治理效果。研究结果发现，合理的排放控制与治理技术可以大幅度减少二甲苯生产对环境的影响。
关键词：二甲苯生产；污染物控制；废气治理；废水处理
0引言
随着环境保护法规的日益严格，化学行业对污染物的控制变得愈发关键。在二甲苯(化学式为C₆H₄(CH₃)₂)的生产过程中，会释放出大量的挥发性有机化合物(VOCs)以及富含酚类污水，这些污染物对空气和水体环境构成了严重威胁1-2]。二甲苯生产过程中排放的VOCs质量浓度普遍介于400~600 mg/m³,而酚类物质在含酚污水中的质量浓度可达到900 mg/L,这一数值远超过了环境标准限值。同时生产过程中所更换的催化剂和其他固态废料含有有害重金属，这些固态废物的年产量大约占据了工业固态废物的20%[3-4]。若不进行适当的处理，这些废物将导致土壤和水源的严重污染。针对这些问题，本文从二甲苯生产工艺的操作参数和污染物生成的原理入手，研究了废气、废水和固态废弃物的控制及治理技术，重点分析了这些技术在促进环保生产方面的潜在价值。
1设计条件
以某二甲苯生产厂为例，该厂计划安装多套二甲苯反应器，并采用统一排放系统对废气进行净化。设计条件考虑到对生产环节中产生的主要有害物质，包括SO₂、VOCs及NO,制定了严格的排放标准，以确保符合国家规定的超低排放要求。该厂设计的具体排放控制技术参数见表1。
2工艺原理
二甲苯生产主要采用催化重整和异构化工艺，关键步骤包括原料预处理、催化重整、异构化、分离纯化及污染物处理。通过对烷烃原料进行加氢脱硫处理，硫化物(如R-S)与氢气(H₂)反应生成硫化氢(H₂S)[式(1)],减少对催化剂的污染：
R-S+H₂一R-H+H₂S. (1)
经过预处理的原料被送入催化重整反应器，于500~550℃的高温环境及1.5~2.5 MPa的压力条件下，转变为芳香族化合物。这一过程中，烷烃被转化为苯(C₆H₆)以及H₂,同时还会产生VOCs和含酚物质[式(2)]:
C₆H₁→C₆H₆+4H₂. (2)
将生成后的产物被送入异构化反应器，通过异构化反应生成对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯。这一异构化过程的主要化学反应方程式如式(3):
C₈H₁₀C₈H₁₀(异构体). (3)
此过程在250～400℃的温度范围内对反应温度进行严格控制，以提升对二甲苯产率。产物随后被输送到分离系统，通过精馏分离提纯，同时产生了含酚废水以及废弃的失活催化剂等固体废物。
处理污染物方面，废水通过化学氧化和生物降解的方法来去除其中的酚类物质，而对固体废物则实施了资源化处理。SO₂通过与石灰浆液脱硫形成了硫酸钙的沉淀[式(4)]:
SO₂+Ca(OH)₂→CaSO₃+H₂O. (4)
NO₃通过SCR工艺还原为N₂和水，最终确保废气排放符合p(SO₂)≤35 mg/m³、p(NO₄)≤50 mg/m³、p(VOCs)≤100 mg/m³的超低排放标准。
3污染物排放控制与治理技术
二甲苯的制造环节，所产生的关键污染物涉及排氧量(COD)和酚类化合物，还有产生的固态废物如催化剂废料。为了达到p(SO₂)≤35mg/m³p(NO₄)≤50 mg/m³、p(VOCs)≤100 mg/m³的极低排放限值，必须运用多样化的污染物排放控制和治理技术。具体如下：
3.1废气治理技术
在二甲苯生产过程中，排放的废气中主要含有SO₂、NO及VOCs,必须采用多种技术来确保排放达标。SO₂的起始质量浓度超过10000 mg/m³,通过采用湿法脱硫技术，利用石灰乳液对SO₂进行吸收，能够有效将其质量浓度降低至≤35mg/m³。而NO治理则采用选择性催化还原(SCR)技术，在催化剂引入NH₃还原NO,使得NO的排放质量浓度从300 mg/m³降至≤50 mg/m³。对于VOCs,通过冷凝和吸附组合处理将其质量浓度从500 mg/m³降低到≤100 mg/m³,主要针对C₆H₆和C₈H₁₀等易挥发物质。废气处理技术融合了物理、化学吸收和催化还原等多种技术，确保SO₂、NO和VOCs均满足国家规定的排放标准。
3.2废水处理技术
二甲苯制程排放的污水富含高水平的COD、酚类化合物以及悬浮颗粒，其中COD起始值往往超过3000mg/L以上。为了满足排放标准(COD≤100mg/L),先运用物理化学技术(例如吸附技术)移除大部分有机污染物，将COD降至1000 mg/L以下。再实施生物处理，通过厌氧和好氧相结合的方式，对有机污染物进行深度降解，使COD进一步降低至≤100 mg/L以下。酚类化合物的初始质量浓度大约在500 mg/L,通过化学氧化技术(例如臭氧氧化)能够有效降低其质量浓度至≤5mg/L。经过处理的废水完全符合排放要求，并且能够实现水资源的循环利用。这种综合处理方法确保了废水中COD、酚类物质以及悬浮颗粒的浓度均达到排放标准，显著降低了水体污染的风险。
3.3固体废弃物管理与处理技术
固体废弃物主要源自于催化剂的更替、吸附剂的废弃以及精馏过程中产生的残渣，这些物质含有较多的重金属成分，因此必须采取资源化回收和安全处置的综合策略。每年更换下来的催化剂废料大概有50t,内含Ni、Cr等重金属元素。对这些废料先采用焚烧和浸取的方法回收Ni和Cr,然后对剩余的废渣进行高温熔融处理，以保障重金属的浸出量不超过规定的标准(如Ni的浸出量≤5mg/L)。吸附材料废弃物中一般含有苯等吸附性物质，通过焚烧法可以将有机污染物的含量降低至≤10mg/kg,从而达到了无害化填埋的标准。并通过对精炼残留物进行热分解处理能够回收其中的碳元素和部分有机物质，有效减少固体废物的总量至50%,实现了资源化的处理目标。
3.4低排放工艺技术
为了降低二甲苯生产环节的环境污染，实施了低排放工艺技术。通过调整反应条件，如温度和压力，有效控制了VOCs的生成量，将排放质量浓度从原先的400mg/m³削减至200 mg/m³。并利用先进的精馏技术，显著降低了酚类废水中的酚质量浓度，从500 mg/L减少至250 mg/L。该技术还包含了加热冷凝循环系统，能够回收部分废气中的VOCs,使得最终排放的VOCs质量浓度降至低于100 mg/m³。同时该低污染技术还减少了生产过程中副产物的生成，如减少了CO₂的排放，确保了整个生产过程满足清洁生产的要求，实现了减少污染和提升环保效益的双重效果。
4实施效果
本项目于2024年3月初完成安装并投入试运行，第三方检测机构对排放烟气进行了连续多天的监测，结果见表2。
经过连续数日的监测数据显示，其中p(SO₂)的最大排放值仅为29 mg/m³,p(NO₈)最高值为45mg/m³,p(VOCs)最高达到90 mg/m³,而颗粒物的最高质量浓度也仅为8mg/m³,所有这些指标均未超出超低排放的限度。这些数据充分证明了二甲苯生产环节中污染物排放的控制效果与治理效果显著,完全符合国家设定的排放标准，确保了绿色生产的实现。
5结论
本文深入分析二甲苯生产过程中污染物的排放特点，全面介绍了针对废气、废水和固体废弃物的控制与治理技术。通过运用多层次治理策略，成功实现了对SO₂、NO₄和VOCs的极低排放控制。持续的监测数据显示，所有排放标准均符合要求，实现了绿色生产的理想状态。为二甲苯生产过程中的环保达标提供了有效的技术参考，同时也为其他行业污染管控提供了借鉴。
参考文献
[1]王晶，廖昌建，李经伟，等.芳烃储罐及装船作业排气治理技术应用[J].炼油技术与工程，2022,52(6):54-58.
[2]沈云辉，张明美.化学品罐区和装洗车作业废气综合治理技术研究[J].当代化工，2022,51(8):1948-1951.
[3]燕鸥，阮兆元，王体健，等.沈阳市经济技术开发区大气挥发性有机物污染特征及来源解析[J].环境科学学报，2023,43(6):119-130.
[4]廖昌建，王晶，任增辉，等.油品装车期间排气治理技术研究[J].石油炼制与化工，2022,53(7):99-104.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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二甲苯生产过程中的污染物排放控制与治理技术论文
人参与 2025-05-10 11:12:47 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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