摘要：随着丙烯腈工业生产的扩大，丙烯腈废水的污染也日益严重，它有与氢氰酸类似的毒性，无论是吸入还是附着在皮肤上，都会产生毒害作用，甚至中毒致死，并被认为是一种可疑的致癌物，属于我国确定的58种优先控制的有毒化学品之一，属难降解有机污染物，高浓度的丙烯腈废水的处理越来越引起了环保工作者的重视，处理工艺成为工业废水处理领域的研究重点。
关键词：丙烯腈工艺；废水；蒸发技术
引言
本文综述了丙烯腈工艺废水处理的各种方法和新技术、新装置在丙烯腈工艺废水四效蒸发技术中的应用。指出将膜分离、热力蒸汽再压缩、闪蒸－降膜式蒸发器等技术与四效蒸发处理工艺相结合，经过蒸发浓缩，不仅提浓了原料液，使其满足后续处理的要求，而且节省了大量的水资源和一定量的蒸汽，对整个处理系统的节能减排具有重要的实际意义。
1、丙烯腈生产工艺简述
在早期，生产丙烯腈的工艺方法中主要包括乙炔法、环氧乙烷法和丙烯氨氧化法。其中，环氧乙烷法和乙炔法已被淘汰，主要原因是前者的原料价格昂贵，后者在生产中存在较多的副产物。目前，世界范围内丙烯腈的生产工艺以丙烯氨氧化工艺为主。2007年，以丙烷为原料的丙烷氨氧化工艺于韩国蔚山的一条7万t/a的丙烯腈生产线上实现。丙烷氨氧化工艺是在催化剂作用下同时进行丙烷的氧化脱氢和丙烯氨氧化制丙烯腈的过程。以丙烷为原料的工艺与丙烯氨氧化工艺相比比，由于原料价格的降低，预计效益会更好，特别是对于拥有廉价且充足丙烷来源的地区来说。但考虑装置的回收期和装置过高的投资费用，使得丙烷氨氧化工业化进程受到了一定的制约。目前，泰国和沙特新建的两套丙烷氨氧化生产丙烯腈的装置一直受到广泛的关注。国内丙烯腈生产所采用的工艺均是丙烯氨氧化生产工艺，所以下面对此工艺做简单叙述。丙烯氨氧化法生产丙烯腈的典型工艺流程：此工艺所用原料为丙烯、氨和空气，三种原料按一定比例被送至反应器，在催化剂的作用下，原料经化学反应生成丙烯腈、乙腈、氰化氢、CO、CO2和水等。由于反应为强放热反应，所以工艺选用流化床反应器，并在反应器内设置间接换热设备，移走反应热的同时能副产蒸汽。反应后的气相温度很高，首先通过气体冷却器，用锅炉给水[1]。
将反应器出口气温度降至200℃左右后进入急冷工段。急冷工段采用急冷塔对高温气相降温，同时能除去重组分和废催化剂。由于要将未反应的氨除去，同时还考虑丙烯腈在碱性条件下易于聚合，所以在急冷塔内加入适量的硫酸，并保持塔内一定的PH值防止设备腐蚀严重，形成的硫氨液送相应的回收装置。急冷塔塔顶出口气经过后冷凝器降温到40摄氏度左右后进入吸收塔。吸收塔中用水吸收气体中的丙烯腈、乙腈、氢腈酸等有机物，未被吸收的CO、CO2、N2、O2及未反应的烃类由尾气处理系统处理[2]。吸收后液体与吸收水进料换热后进入到回收塔。回收塔的作用类似于脱吸塔，不同之处在于塔内存在多种共沸物，并希望将与丙烯腈-水共沸物沸点接近的乙腈除去。所以在吸收塔顶部加入水，在回收塔上部水主要起了萃取剂的作用，将进入下一单元的乙腈含量降至最低。回收塔顶汽相经冷凝后至分层器，上层中有机相中主要含有丙烯腈、氢氰酸和水，下层水相回流至回收塔中部。含乙腈物料从回收塔侧线采出，通过简单精制得到粗乙腈。回收塔中有大量的水，主要的两个去向一是被送往四效蒸发单元回收利用，另外的一部分被用于下一工段的再沸器热源。粗丙烯腈接下来被送入脱氢氰酸塔，塔顶采出氢氰酸。借助于与水形成共沸物和整个物流中水的量少，所以可从脱氢氰酸塔塔侧线采出水，然后将其循环至回收塔，脱氢氰酸塔底采出中主要是丙烯腈，还有少量的轻组分和重组分。这些轻组分和重组分由成品塔将它们分离并返回前面工段，丙烯腈产品由产品塔侧线采出。
四效蒸发工段将回收塔来的大量水中的轻有机物首先通过四效蒸发器减压下蒸发，然后再由轻有机物汽提塔进一步汽提回收水中的轻有机物，由工段中引出的水除用于封水系统、急冷塔和一定量去废水槽外，其余的去生化处理[3]。
2、新技术、新装置在丙烯腈工艺废水四效蒸发技术中的应用
2.1、热力蒸汽再压缩(MVＲ)
机械式蒸汽再压缩技术是一种新型的蒸发节能技术，节能效果明显，但是其关键技术主要被国外掌握，目前广泛应用于饮料、食品、化工等行业。随着近几年我国开始有许多学者开始研究该技术的可行性与经济学分析，我国一些企业开始应用该技术，因而该技术在我国具有一个良好的发展前景与空间。与传统四效蒸发相比，能够提高制热效能，使蒸发量大，减少换热面积，提高蒸汽利用率。MVＲ技术替代多效蒸发，气液分离是其中关键的设备之一[4]。李凯等人通过分析对比重力沉降分离器，惯性分离器，管柱式气液分离器，旋流板式气波分离器等几种常见气液分离器的结构和特点，同MVＲ处理技术相结合，因为管柱式气液分离器具有结构简单，造价低，应用前景广泛，以及在MVＲ技术中能更好的应用它的优势，最后选择管柱式气液分离器进行研究。模拟了进料温度，压缩比对整个蒸发浓缩过程的影响，并且研究了最佳分离器的柱体高度，当其不小于1000mm时，分离效果较好，基于这个研究，工业上能更好的设计出分离器，使得能更加容易与丙烯腈废水处理结合。丙烯腈废水处理量有所提高，并且降低其处理成本[5]。
2.2、膜分离在四效蒸发中的应用
膜分离技术是一种当代新的分离技术，具有分离条件温和，无相变和化学变化，选择性好，能耗低，生产成本低等优点。因而被应用于如药学以及与食品、化工、冶金、环境保护等行业。通过研究对比化学氧化法技术，铁炭微电解法技术，混凝法技术，四效蒸发技术四种技术对丙烯腈废水进行了预处理，得到研究结果显示只有四效蒸发法预处理后的废水满足膜分离的进水要求。通过四效蒸发浓缩技术进行预处理过后的废水，再用膜分离技术的反渗透处理，通过调节废水的酸碱度，及采纳不同的分离膜展开对比研究，得丙烯腈工业废水的除CN－率获得了极大的提升，而且在处理的过程中避免了二次污染。能耗低，资源消耗少，达到了一个节约成本的效果。所以选用四效蒸发浓缩技术与膜分离技术互相融合来妥善处理丙烯腈废水应是当前化工行业一个被广泛应用的方式[6]。
结语
随着国家对环境保护的重视，化工行业废水的排放标准也越来越高，因而丙烯腈工艺废水的排放标准已经成为制约企业生产丙烯腈发展的重要因素。论文综述了丙烯腈工艺废水处理的各种方法和新技术、新装置与丙烯腈工艺废水四效蒸发处理技术相结合的使用，同时重点论述四效蒸发处理工艺，经过蒸发浓缩处理，不仅浓缩的液体原料能满足随后的处理站的要求，而且节约了大量的水和水蒸汽的量，整个工艺具有节能降耗的意义[7]。
参考文献：
[1]崔小明.我国丙烯腈生产技术研究进展[J].精细与专用化学品,2016,24(03):5-8.
[2]孟立林.丙烯腈生产过程研究[D].上海师范大学,2015.
[3]刘光全,张华,尹桂兰,吴百春,唐卫军.含腈废水处理过程中污染物的转化规律[J].化工环保,2015,35(05):469-474.
[4]王安荣,卢涛,费行涛.兰州石化丙烯腈装置外排废水中COD含量的控制[J].甘肃科技,2015,31(10):15-17.
[5]刘华云.膜分离技术处理丙烯腈废水实验研究[D].东北石油大学,2015.
[6]赵光明.有机废水过热近临界水氧化理论与实验研究[D].中北大学,2015.
[7]刘翠.丙烯腈生产焚烧废水中聚合物资源化利用研究[D].合肥工业大学,2015.