乙二胺四乙酸(EDTA )生產(chǎn)工藝清潔生產(chǎn)分析與評價 潘偉 （成都西格瑪化學(xué)品有限公司 四川 成都 611534） 摘要： 在環(huán)境保護(hù)的前提之下， 清潔生產(chǎn)作為我們國家計劃綱要任務(wù)被提了出來。它是國家發(fā)展可持續(xù)戰(zhàn)略方針的一部分，其目的就是為了保證資源與能源的持續(xù)利用， 締造和諧的環(huán)境，為我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。本文從乙二胺四乙酸(EDTA)生產(chǎn)工藝清潔生產(chǎn)的角度對其進(jìn)行了分析與評價，旨在拋磚引玉， 以求金言。 關(guān)鍵詞： EDTA； 清潔生產(chǎn)； 分析評價 前言： EDTA 用途極為廣泛， 可用作漂白定影液、 染色助劑、 纖維處理助劑、 化妝品添加劑等， 但在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中， 其污染得不到有效控制， 勢必會造成環(huán)境質(zhì)量的惡化， 不僅嚴(yán)重浪費(fèi)了資源，而且會給企業(yè)帶來高額的末端治理費(fèi)用， 從而給企業(yè)增加了沉重負(fù)擔(dān)， 使得企業(yè)陷入無法擺脫的困境。因此， 工業(yè)化生產(chǎn)EDTA過程當(dāng)中， 需要采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝， 并融合現(xiàn)代科技與技術(shù)力量， 從資源節(jié)約、 環(huán)境保護(hù)的視角對企業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行全方位的約束和控制， 保證生產(chǎn)所產(chǎn)生的污染物排放降低到最低程度， 以減少資源的浪費(fèi)以及對環(huán)境的污染， 構(gòu)筑良好和諧的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境， 保證人民的利益和財產(chǎn)安全。 一、 清潔生產(chǎn)手段闡述 清潔生產(chǎn)被納入到資源有序開發(fā)、 環(huán)境影響評價當(dāng)中， 不僅能夠強(qiáng)化企業(yè)生產(chǎn)流程， 使得企業(yè)生產(chǎn)規(guī)范化和有序化， 而且還能一定程度上提高環(huán)境影響評價的質(zhì)量。所以以往不同的是， 對于環(huán)境的保護(hù)， 過去通常采用末端治理， 從問題上來進(jìn)行對工業(yè)生產(chǎn)流程當(dāng)中不合理的因素分析； 而采用清潔生產(chǎn)則是從預(yù)防的角度來進(jìn)行深化內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整， 使得生產(chǎn)工藝趨向于合理化，這是一種全新的污染防治的方法， 從而避免污染問題產(chǎn)生和發(fā)展。生產(chǎn)工藝清潔生產(chǎn)不僅在方法上從舊的方面加以更新， 其實施過程當(dāng)中還必須注意， 需要采用先進(jìn)成熟的清潔生產(chǎn)工藝和相關(guān)的設(shè)備， 從而達(dá)到合理利用資源、 節(jié)省能源的目的。 二、 乙二胺四乙酸(EDTA)生產(chǎn)工藝流程 乙二胺四乙酸(EDTA )生產(chǎn)所使用的原材料由乙二胺、 氰化鈉、 甲醛為主， 分步驟進(jìn)行生產(chǎn)。首先在堿性環(huán)境條件下進(jìn)行相互的化學(xué)反應(yīng)， 得到EDTA- 4Na， 其次再通過EDTA-4Na與硫酸進(jìn)行酸化反應(yīng)得到EDTA-4Na溶解液， 此時應(yīng)該注意溶解液pH 值的大小,一般情況下控制 3.5—5.0 左右,便可以得到EDTA-2Na或EDTA 產(chǎn)品。第三步在得到EDTA-2Na之后，可以將其與氫氧化鈉做進(jìn)一步的反應(yīng)， 這樣就可以得到EDTA-4N a產(chǎn)品， 按照配比進(jìn)行批量生產(chǎn)， 得到純度較高的EDTA -4Na產(chǎn)品， 氰化鈉法生產(chǎn)ED TA 在反應(yīng)過程中不會產(chǎn)生氫氰酸， 生產(chǎn)操作比較安全， 同時反應(yīng)在常溫下進(jìn)行， 設(shè)備費(fèi)用較低。 三、 乙二胺四乙酸(EDTA)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 1.原材料的消耗 原材料消耗是衡量企業(yè)生產(chǎn)效率的重要指標(biāo)， 其影響到企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營成本， 是保證企業(yè)生產(chǎn)正常有序的基礎(chǔ)。針對原材料環(huán)節(jié)， 生產(chǎn)工藝的清潔生產(chǎn)主要是尋求原材料定額消耗與設(shè)計指標(biāo)時間的差異， 并通過手段與方法進(jìn)行整改， 達(dá)到最小化差異值。 2.公用工程的消耗 公用工程消耗泛指企業(yè)生產(chǎn)過程中水、 電等消耗， 是企業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中必備的條件和基礎(chǔ)； 公用工程消耗的大小在一定程度上反映了生產(chǎn)設(shè)備是否能夠最大限度的滿足降低外部污染的要求， 也是衡量能源消耗、 物質(zhì)消耗重要的指標(biāo)之一。對公用工程消耗的控制， 有助于企業(yè)清潔化生產(chǎn)的進(jìn)行， 保證企業(yè)清潔化生產(chǎn)實施。 3.環(huán)境指標(biāo) 環(huán)境指標(biāo)是指企業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中， 生產(chǎn)設(shè)備、 工藝、 技術(shù)對環(huán)境因素的影響而實施的一種評價； 這里就存在對生產(chǎn)設(shè)備、 工藝、技術(shù)的一種選擇。只有滿足環(huán)境指標(biāo)的相關(guān)設(shè)備、 工藝和技術(shù)才是對環(huán)境傷害最小化的項目選擇。相對而言， 環(huán)境指標(biāo)的把握具有很強(qiáng)的主觀性。 4.生產(chǎn)能力 生產(chǎn)能力在一定程度上主宰著企業(yè)的產(chǎn)品是否能夠按照企業(yè)的經(jīng)營計劃安排正常的實施， 其也是企業(yè)生存與發(fā)展的重要指標(biāo)。針對于生產(chǎn)能力清潔生產(chǎn)的關(guān)系， 在產(chǎn)品產(chǎn)出指標(biāo)上， 生產(chǎn)能力一般大于清潔生產(chǎn)。找出它們之間的差距， 也是提高企業(yè)生產(chǎn)效率與清潔生產(chǎn)的重要內(nèi)容， 換角度來說， 生產(chǎn)能力也是組成企業(yè)核心競爭力的主要方面。 四、 乙二胺四乙酸(EDTA)清潔生產(chǎn)的實施措施 1.原材料的消耗清潔生產(chǎn)實施措施 制作生產(chǎn)乙二胺四乙酸(ED TA )的主要原材料是乙二胺、 氰化鈉、 甲醛， 原材料的清潔生產(chǎn)主要是這幾種原材料的質(zhì)量與純度問題。首先必須對原材料的進(jìn)場進(jìn)行實驗室的取樣化驗， 其中乙二胺有毒并且是生產(chǎn)過程當(dāng)中氨氣廢棄氣體產(chǎn)生的主要來源，對環(huán)境的傷害性很大， 在此當(dāng)中我們要注意兩點(diǎn)， 一是乙二胺原材料的采購需要通過正規(guī)渠道， 且運(yùn)輸包裝需要按照危險化學(xué)品運(yùn)輸包裝類別劃分原則進(jìn)行。由于乙二胺生產(chǎn)廠家一般對包裝采用循環(huán)使用的方法， 所以運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場乙二胺原材料表面都呈現(xiàn)出新包裝的特質(zhì)。倉儲部門在驗收時應(yīng)該對包裝進(jìn)行檢查， 避免使用腐蝕性包裝或者由于在裝卸運(yùn)輸過程中造成包裝的損壞產(chǎn)生泄露。二是乙二胺生產(chǎn)有效期的維護(hù)。乙二胺呈現(xiàn)出液態(tài)狀態(tài)， 生產(chǎn)時間過長， 將有可能造成乙二胺溶液的不均勻性， 甚至也使得濃度產(chǎn)生差異。進(jìn)廠檢驗時間和生產(chǎn)時間如果相距甚遠(yuǎn)， 那么就有可能造成實際生產(chǎn)所采用的乙二胺原材料與原來檢測的原材料之間的差異， 勢必會造成生產(chǎn)過程當(dāng)中的細(xì)微配比的差異， 影響乙二胺四乙酸(ED TA )的產(chǎn)出質(zhì)量。在一般性的生產(chǎn)過程中， 乙二胺通常采用70% 含量。其他輔助原材料， 例如硫酸或者鹽酸、 氫氧化鈉、 活性炭等。在實際操作中， 需注意原材料的含量濃度， 如： 硫酸一般濃度為98% ， 替代鹽酸則為35% ， 原材料的技術(shù)配比也要按照設(shè)計指標(biāo)精心安排， 一般來說， 輔助原材料用量不大， 但需要按照正常的操作流程來進(jìn)行檢測和保管， 以及針對生產(chǎn)過程當(dāng)中的安全措施要引起意。 2.公用工程的消耗清潔生產(chǎn)實施措施制作生產(chǎn)乙二胺四乙酸(ED TA )的公用工程的消耗清潔生產(chǎn)實施， 規(guī)范性流程和設(shè)備有密切關(guān)系。操作方面在縮合反應(yīng)罐中， 加入原料次序不能倒置， 而且在酸化的過程當(dāng)中， 要注意攪拌操作。如果在生產(chǎn)當(dāng)中攪拌操作不能實施徹底， 有可能使得酸化反應(yīng)過程中的主要化學(xué)反應(yīng)不充分， 一是影響了生產(chǎn)的效率、 二是質(zhì)量得不到保證、 三有可能造成半成品母液純度失真， 從而使得煤電能源的消耗加大和廢水廢氣產(chǎn)生量急劇上升。操作過程當(dāng)中反應(yīng)溫度和時間必須控制好， 加入原料量大小要掌握精確，且應(yīng)采用間歇式加入的方法進(jìn)行， 目的是為了減少生產(chǎn)過程當(dāng)中 2014年8月 (1) 正常情況下， 洗滌器的溫度維持穩(wěn)定， 洗滌水中的游離氨濃度控制在正常范圍內(nèi)。當(dāng)洗滌水中的游離氨濃度高于控制值時， 溶液中的氨揮發(fā)加速。氨揮發(fā)初期會形成較小的氣泡， 這些細(xì)小的氣泡在靜態(tài)混合器中與粗硝基苯混合后導(dǎo)致兩相分層更加困難， 乳化現(xiàn)象產(chǎn)生。當(dāng)細(xì)小的氨氣泡聚合成大氣泡從液相中逸出時， 氣相中的氨分壓快速增加。 (2) 洗滌水中的游離氨濃度增加， 導(dǎo)致整個洗滌系統(tǒng)氣相中的氨分壓增加。洗滌水來自下游的硝基苯/水分層器和硝基苯/水分層器， 分層水自動溢流至洗滌器。過量氨水的加入致使洗滌器壓力高， 分層水溢流受游壓力的影響而受阻， 致使苯/水分層器和硝基苯/水分層器的界面持續(xù)升高和降低， 平衡被打破。 (3) 氨洗廢水進(jìn)入后續(xù)的氨洗廢水汽提塔時， 游離氨被汽提出來， 塔內(nèi)出現(xiàn)溶液劇烈沸騰的現(xiàn)象。塔壓上升。有機(jī)物的汽提效率下降， 廢水質(zhì)量受影響。 2.廢氣處理 硝基苯氨洗工藝共產(chǎn)生兩股廢氣： 含氨廢氣和含氮氧化物廢氣。兩股廢氣接觸容易產(chǎn)生易爆的硝酸銨和亞硝酸銨。兩者對熱量很敏感， 尤其是亞硝酸銨。固態(tài)的亞硝酸銨在高于60℃時是熱不穩(wěn)定的。如果在U 形彎或死區(qū)聚集， 操作者在拆卸法蘭或閥門時造成的振動就足以產(chǎn)生爆炸。所以在設(shè)計時必須要仔細(xì)考慮， 兩種氣體嚴(yán)禁接觸， 氮氧化物和氨反應(yīng)生成 （亞） 硝酸銨的機(jī)理如下： N O + 1/2O 2 →N O 2 ， 2N O 2 ? N 2 O 4 ， N 2 O 4 ＋ H 2 O →H N O 3 ＋ H N O 2 H N O 3 ＋N H 3 →N H 4 N O 3 （S） ， H N O 2 ＋N H 3 →N H 4 N O 2 （S） N O x 在硝化反應(yīng)器中以N O 的形式生成， 生成的N O 大部分進(jìn)入酸系統(tǒng)的排氣管線， 少部分會隨硝基苯進(jìn)入洗滌系統(tǒng)， 進(jìn)而進(jìn)入產(chǎn)品汽提塔而從塔頂脫除。N O 除非它被氧化成N O 2 ， 否則不會與氨反應(yīng)。所以， 為了防止N O 的氧化， 首先要確保硝基苯生產(chǎn)裝置排氣管線中無氧氣 （空氣） 。目前， 有機(jī)化工裝置普遍采用氮?dú)庹龎合到y(tǒng)， 保證了無氧的環(huán)境。安全起見， 建議在N O x 與含氨氣體可能接觸的區(qū)域， 如產(chǎn)品氣體塔的塔頂增設(shè)氮?dú)獯祾吖芫€， 以減少兩種氣體的反應(yīng)幾率。 結(jié)束語 萬華化學(xué)硝基苯氨洗工藝已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)兩年， 此套洗滌工藝的燒堿和工藝水用量低， 廢水處理費(fèi)用少， 操作方便。最重要的是， 含有硝基酚銨的廢水可直接送至現(xiàn)有的煤氣化裝置焚燒， 省去了高耗能的廢水熱裂解裝置， 節(jié)約了設(shè)備投資和日常處理費(fèi)用。是硝基苯制造技術(shù)中的一項創(chuàng)新， 為今后的工藝改進(jìn)提供了良好的思路。 參考文獻(xiàn)： [1]印永嘉、 張樹永等.物理化學(xué)簡明教程 【M】 .北京:高等教育出版社， 2007. [2]陳敏恒、 齊鳴齋等.化工原理 【M】 .北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2010. 的副反應(yīng)， 降低污染物的產(chǎn)生量從而達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。清洗濾渣用水要合理， 宜采用少量多次或霧狀水清洗， 盡量減少操作的水電用量和用工消耗。每次清潔盡量徹底， 這樣不僅能夠保證縮合反應(yīng)罐、 酸化設(shè)備處于良好的使用狀態(tài)， 也延長了設(shè)備的清洗周期和使用壽命。反應(yīng)時同時要注意對加料過程中和完畢后pH 值大小的實時調(diào)整和監(jiān)控， 酸堿度如果出現(xiàn)失控狀態(tài)， 不僅加大了原材料的投入， 而且也使得廢棄物產(chǎn)生量增加。各道工序按照設(shè)計操作流程準(zhǔn)確的貫徹實施， 注意每一個細(xì)節(jié)都有助于公用工程清潔生產(chǎn)的有利進(jìn)行。 3.環(huán)境指標(biāo)清潔生產(chǎn)實施措施環(huán)境指標(biāo)是生產(chǎn)設(shè)備、 生產(chǎn)工藝、 生產(chǎn)技術(shù)對環(huán)境因素的影響有一定的要求， 相關(guān)設(shè)備如： 成鹽鍋、 機(jī)泵、 縮合反應(yīng)罐、 離心機(jī)、貯槽、 干燥設(shè)備等都要進(jìn)行性能與指標(biāo)的測試， 并進(jìn)行設(shè)備之間橫向的比較， 選擇性價比高的設(shè)備進(jìn)行企業(yè)的生產(chǎn)。每一個設(shè)備都是實施清潔生產(chǎn)完整性的重要方面， 例如， 成鹽鍋填料密封性能分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn) 通過對填料密封性能的分析,找到了填 料易失效而發(fā)生泄漏的原因,設(shè)計改進(jìn)了雙向壓緊密封結(jié)構(gòu)， 有利于環(huán)境指標(biāo)清潔生產(chǎn)的實施； 機(jī)泵選型需要根據(jù)實際情況合理選擇， 流量過大會造成電能消耗增加。運(yùn)送高溫物料的， 可增加冷卻水循環(huán)系統(tǒng)， 防止軸承或者機(jī)封因溫度過高而損壞； 縮合反應(yīng)罐要注意設(shè)備的維護(hù)， 大到設(shè)備的內(nèi)部清潔工作、 小到設(shè)備外的儀器儀表都要進(jìn)行事無巨細(xì)的維護(hù)， 并加強(qiáng)巡回檢查防止跑、冒、 滴、 漏； 離心機(jī)型號的選擇、貯槽銜接的連貫性、 干燥設(shè)備電耗的大小， 也需要綜合考慮能源消耗問題， 其中離心機(jī)選型的原則一般要考慮： 材料性質(zhì)特殊； 分離任務(wù)有特殊要求的情況； 在目前， 可根據(jù)企業(yè)自身的條件選用普通三足式離心機(jī)或者刮刀離心機(jī)， 也有部分廠家沉降式離心機(jī) 。有關(guān)環(huán)境指標(biāo)清潔生產(chǎn)的人員定額、 生產(chǎn)場地面積等因素也應(yīng)該納入到整體的考慮因素當(dāng)中， 找到和諧生產(chǎn)與管理的平衡點(diǎn)。 4.生產(chǎn)能力清潔生產(chǎn)實施措施 生產(chǎn)能力是指標(biāo)綜合性反應(yīng)體現(xiàn)， 并不會局限于某一個點(diǎn)或者單個項目； 這就要求在宏觀整體的目標(biāo)之下， 分步驟進(jìn)行生產(chǎn)能力與清潔生產(chǎn)之間的協(xié)調(diào)， 兩者均能滿足是最理想的狀態(tài)。 結(jié)語 乙二胺四乙酸(ED TA )清潔生產(chǎn)不僅在環(huán)境評價中占有重要地位， 其從源頭指向問題本質(zhì)的方法， 可以導(dǎo)企業(yè)把 “源頭削減、 過程控制、 末端治理” 相結(jié)合， 對企業(yè)節(jié)能降耗、 排放無害化、資源化處理， 推進(jìn)行業(yè)科技進(jìn)步， 提升行業(yè)工藝技術(shù)與裝備水平具有重要作用。 參考文獻(xiàn)： [1]雷鳴,田中干也,廖柏寒,秦普豐.EDTA及其回收溶液治理重金屬污染土壤的研究[J].環(huán)境工程學(xué)報. 2011(05) . [2]王羅春,蔣桂云,翁彥.EDTA廢水處理研究現(xiàn)狀及其展望[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué). 2013(06). 作者簡介： 潘偉 男（1986.02） 漢族; 本科; 石油化工助理工程師 主要研究方向： 石