羟丙基甲基纤维素HPMC生产过程中污染源的控制和废水处理方案
一、国内现有羟丙基甲基纤维素HPMC的生产工艺介绍：
目前，国内羟丙基甲基纤维素HPMC的生产工艺基本上都是：一步淤浆法，大致的工艺步骤如下： ① 预处理：就是通过开棉机将精制棉破碎成直径约1-3厘米的精制棉块，然后进入粉碎机，经高速剪切粉碎成60-100目的精制棉粉。 ② 碱化：粉碎后的精制棉粉在8-10倍混合溶剂的分散体系中，和碱发生碱化作用，生成具有反应活性的碱纤维素。 ③ 醚化：碱纤维素和环氧丙烷、氯甲烷发生醚化反应，通过对反应温度、反应时间和配方的控制，来调节甲氧基和羟丙基取代度的高低，通过对体系环境中氧化剂的含量控制，和精制棉原料的选择来调节产品的黏度高低；采用计算机DCS控制系统，产品质量稳定，工艺性能可靠。 ④ 中和：反应结束后，用酸来中和剩余的碱，使产品的PH值达到规定的要求。 ⑤ 溶剂回收：将中和后的混合体系升温，通过冷凝、冷却回收体系的混合溶剂，回收后的溶剂重复循环利用。 ⑥ 后处理：脱溶后的混合物经过卧式沉降离心机，离心分离，在经过造粒、干燥、混合、包装成为最终产品。
二：羟丙基甲基纤维素生产工艺过程及污染源分析
1、纤维素原料的预处理（戈麦斯化工以开松工艺为例）
现有的HPMC生产工艺都是将纤维素原料——精制棉，经过开松、粉碎、旋风分离、袋式除尘包装等几个步骤来完成纤维素原料的预处理过程。
1、1方框图：
精制棉→开包→开松→粉碎→风送→旋风分离器→袋式除尘器
↓ ↓
包装 包装
1、2该过程的物料平衡：（以"绝干"精制棉为基准）
精制棉——
（1000kg斤）
开包（≯0.2kg）
收率
开松(0.1-0.3kg)
99%
粉碎(≯0.3kg
一次包装(965kg)
二次包装(34kg)
尾气(0.1-0.5kg)
1、3 过程的污染源分析
本工艺过程的主要污染源为粉尘污染，从以上的物料平衡看，粉尘的主要来源是粉碎过程产生的纤维素微小颗粒，造成空气的粉尘污染。
整个预处理工艺过程的开包和粉碎两个步骤的粉尘产生较少，并且能够控制，这主要是因为：
①手工的开包过程，速度较慢，并且还未经粉碎，所以人为因素便可控制粉尘的产生。
②粉碎小骤是全封闭的粉碎机操作，一般情况，正常生产不会产生太多的粉尘，除了在故障状态和检修时。
开松步骤，是将手工开包后的片状精制棉放在开松机上，将其撕裂成1-3cm的疏松的小块。
这个步骤由于进料一般是敞开的所以比较容易产生粉尘，并且不同厂家的设备，进料装置的密封性有差异，加上工人操作的差异，产生粉尘的程度和数量也有较大的差异。
由于不同设备厂家设计和制作的袋式除尘器效果差异，有的厂家甚至只安装简易的除尘装置，导致辞除尘效果差异较大，产生的粉尘也差异较大。
对于抓棉机的工艺，如果加强抓棉机精制棉槽的隔离，会大大降低整个过程的粉尘消耗。
2、 碱化、醚化、溶剂回收、洗涤过程
这个过程是HPMC生产的主要的反应阶段，也是污染源主要的产生环节。
2、1流程图如下：
溶剂 碱 PO MeCl HAC 水 水
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
精制棉粉→碱 化→醚 化→中和→溶剂回收→一次分离→洗涤→二次分离→干燥
↑ ↓ ↓ ↓
精 制 ←← 混合溶剂 工艺废水 工艺废水
2、2过程的物料平衡：
溶剂平衡：以投料7000公斤溶剂计算
溶剂——→
（7000kg）
投料过程 ( 5kg)
→循环利用
（6800kg）
利用率 97.1%
放空(55kg)
脱溶过程(65kg)
洗涤(35kg)
精馏(35kg)
其他无组织排放（5kg）
氯甲烷平衡：以投料900公斤氯甲烷计算
氯甲烷——→
（900kg）
充装过程 ( 20kg)
→总利用率82.2%
参与主反应(450-550kg)
副反应 (200-280kg)
放空（80-120kg）
其他无组织排放（30kg）
环氧丙烷平衡：以投料300公斤环氧丙烷计算
环氧丙烷—→
（300kg）
充装过程 ( ＜5kg)
→总利用率
93.3%
参与主反应(160-200kg)
副反应 (80-120kg)
放空（＜5kg）
其他无组织排放（10kg
工艺用水的平衡：以每吨消耗20 M3
工艺用水—→
（20M3）
软化水制备( ＜2 M3)
→总利用率90%
碱化 (0.6 M3)
脱溶过程（7.5 M3)
洗涤过程（8.5 M3）
冲洗管道（0.8 M3）
干燥 （0.6 M3）
3、羟丙基甲基纤维素HPMC生产的后处理
现在HPMC后处理，一般是指造粒、干燥、粉碎和混合包装过程。在这个过程中，对环境的影响有两方面：一是HPMC粉尘污染，二是设备的噪声污染。这两种污染从控制的角度来说，比较容易，一般从几个方面控制：
⑴在工艺和设备选型上，一定要注意：选择成熟的环保的后处理工艺；有技术实力比较强的设备厂家。
⑵在生产控制方面：严格执行你操作规程，杜绝违章操作。
⑶加强员工的环保意识，提高劳动防护能力。
⑷隔离噪声源，将产生噪声较大的设备单独隔离，并采用有效的消声措施。
HPMC后处理工艺现在已经基本成熟，所以在环境影响方面也逐步得到了生产企业的重视，同时粉尘的控制，也给企业创造新的经济效益。
三、污染源的控制：
1、生产废气的工艺控制:
羟丙基甲基纤维素HPMC生产过程废气的产生有两种：原料（甲苯、异丙醇、氯甲烷、环氧丙烷）和副产物（甲醇、二甲醚）；分有组织排放和无组织排放两种方式。这些气体的排 放既对环境产生很大的影响，有增加了溶剂等原料的消耗，增加了省产成本。在工艺设计中，采用科学的工艺流程和合理的工艺管理，是可以减少的。
科学的工艺设计加上有效的工艺管理软件，过程中溶剂消耗可以降低到150公斤/吨产品，是可以实现的。
一般可以从以下几个方面考虑：
⑴降低易挥发原料的储存温度，可以采用冷却或者保温的方法，见少环境对储槽温度的影响，从而减少挥发性原料的挥发。
⑵对于相同物料的储槽、中间槽、反应釜的有组织排放口（放空），集中处理，采用回流冷凝的方式，尽量降低过程中的原料损耗。
⑶选用优质的泵、阀门等，减少故障率和泄漏量。
⑷加强工艺管理，减少跑、冒、滴、漏等五组织排放。
2、废水中COD及盐的控制：
1、1废水的总量和成分
⑴总量：根据国内现有的生产工艺，每吨产品产生15-20 吨工艺废水。
⑵主要成分：A、COD：一般在4000-10000mg/l
主要是①未回收彻底的微量溶剂；②分子量很低的纤维素醚产品；③反应的副产物：丙二醇甲醚。
B、盐类：氯化钠，约4-7%
⑶分离水的温度一般在：85-95℃
1、2 COD和盐的控制
不同的HPMC生产工艺和不同的配方，产生的废水的成分是不同的，其中的COD和盐也有很大的差异。选用先进的生产工艺，科学的工艺配方，可以有效地降低废水中COD和盐的数量。
在生产过程中，还要有严格科学的工艺管理措施，减少工艺的故障率，减少人为因素跑、冒、滴、漏。
四、羟丙基甲基纤维素HPMC生产废水一般处理方法：
1、 厌氧生化处理法：
对于HPMC生产产生的工艺废水，山东戈麦斯化工采用的是厌氧生化处理的方法。
缺点：1、从以上的成分中可以看出：COD比较高，但是这些废水中含有的大部分是低分子的化学物质，所以BOD不很高，这样生化处理的效果就会明显降低；
废水中盐含量很高，4-7%的含盐量，根本不能直接进行生化处理，会导致微生物的死亡、盐析。必须配大量的清水使盐浓度降低到2%一下，才能进入生化处理 系统，并且还要仔细的驯化微生物。从而导致最终废水的排量会大大增加，现在 HPMC生产厂家的废水排量一般在30-50 吨/吨产品 。
2、 循环蒸发技术：
山东戈麦斯化工技术研究最新研究成果，主要的工艺2、1过程和步骤有：
⑴前处理：经过隔离除泡、真空脱溶剂两个过程，将分离后的废水除掉泡沫、分离点参与的溶剂。
⑵采用循环蒸发技术，将分离废液快速的蒸发，达到氯化钠的过饱和浓度，从排液口排出。
⑶排出的过饱和废液进入结晶分离器， 分离出氯化钠，母液循环进入蒸发器继续蒸发。
⑷分离出的氯化钠经过干燥，焙烧。做饲料添加剂。
2、2工艺的工艺流程（图）：
冷凝换热→热软水→工艺循环使用
↑
分离废水→隔离除泡→真空脱溶→循环蒸发→结晶分离→焙烧 ↑ ↓
← 母液 ←
→氯化钠
2、3该工艺的优点：
⑴本工艺利用专有的技术和先进的工艺，将HPMC 生产过程中产生的工艺废水脱盐，脱溶，然后回收利用，不排工艺废水。
⑵本工艺可以回收氯化钠，作为饲料添加剂，变废为宝，增加经济效益。
⑶本工艺使得HPMC生产过程清洁化，工艺水循环利用，节约了水资源；更环保。
3、锅炉配水焚烧技术
HPMC生产废水中所含有机物有一定的可燃性，锅炉所用燃料煤和排渣过程都需要添加少量水，采用了HPMC生产废水，可以缓解甚至解决生产中污水处理问题。
但是，值得一提的是：HPMC生产废水含有大量的盐，所以在锅炉燃烧配水中，应注意价量的控制，因为盐在高温下容易和燃料煤结焦，影响顺利排渣。
4、反渗透—蒸发复合技术
利用反渗透的原理，将生产废水经过离子膜，把废水中的有机物和盐的浓度提高，分离出纯水用于工艺的循环利用；高浓度的废水溶液经过高效蒸发器，分离出盐和有机物糊状物。
优点：1、该工艺基本不排废水，环保。
2、该工艺能耗向对较低。
缺点：技术含量高，工艺控制复杂，投资较大。
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