氯丁二烯生產中環保技術應用綜述

2013-01-29 03:19:04董秀

中國氯堿 2013年8期

董秀

（重慶長壽捷圓化工有限責任公司，重慶401220）

重慶長壽捷圓化工有限責任公司采用電石法生產氯丁二烯已有五十余年，“三廢”排放量大，環保運行成本高，企業負擔重，環保問題嚴重影響了企業形象和健康持續發展。該公司對現有裝置進行技術改造，科學地處理生產過程中產生的“三廢”實現了廢物資源化和循環經濟。

1 氯丁二烯生產過程

氯丁二烯生產流程示意見圖1。

精制后的乙炔與吸收塔頂來的回流乙炔混合后，用蒸汽直接予熱進人鼓泡式反應塔，在催化劑作用下，發生二聚反應生成乙烯基乙炔（MVA），同時，生成乙醛、氯乙烯、二乙烯基乙炔（DVA）等副產物。反應氣由反應塔頂出來，在篩板式水冷塔內用工業水直接噴淋冷卻，除去酸霧，繼而在鹽水冷卻器內冷卻后，進入混合冷凝塔，用約-12 ℃的氯化鈉水溶液直接噴淋冷卻并除去其中的高聚物，冷卻后的氣體進入篩板式吸收塔，用二甲苯噴淋吸收MVA、DVA等組分。未被吸收的氣體（主要是乙炔）回反應工序循環使用。吸收液由吸收塔底部出來，經換熱器予熱進入解析精餾塔分離MVA 和DVA，粗MVA 由解析塔頂部出來，進入洗乙醛塔用水噴淋除去乙醛，精MVA 冷凝成液體進入MVA 貯槽。解析塔底含DVA的解析液返回吸收塔循環使用，部分去油漆聚合釜聚合成DVA 清漆。

精MVA 計量后，進入合成塔，在催化劑作用下，與同時進入合成塔內的氯化氫進行反應，合成2-氯-1，3-丁二烯，同時生成二氯丁烯等副產物。合成氣經水洗后除去酸霧，經提濃分離部分反應的MVA 后的粗氯丁在酸水分離器內分離水分，繼而在干燥塔內，用氯化鈣干燥除去水分后，進入粗氯丁儲槽。粗氯丁二烯先后進入減壓精餾一塔及減壓精餾二塔，精餾除去MVA 及二氯丁烯等雜質，再用碳酸鈉及氯化鈣進行中和干燥，使之成為無色、透明、中性的精氯丁二烯，放入產品儲槽，經檢驗合格后，送橡膠分廠用。

在反應塔生成的副產物CH 相從混冷塔分離出來，壓往二氯丁烯崗位。利用壓縮空氣霧化，天然氣作長明火，在CH 相余熱鍋爐中焚燒，產生的高溫煙氣，用來生產蒸汽，并入主蒸汽網，供全公司用。

2 干法乙炔生產系統

圖1 氯丁二烯生產流程示意圖

該公司針對原濕法乙炔生產過程中工業水消耗量大、電石渣漿處理費用高、濕法電石渣綜合利用難度大、電石渣清液回用產生新的廢氣污染等問題，在2008 年3 月開始建設干法乙炔裝置，于2010 年11月全面建成了3 套干法乙炔裝置并連續投入使用，代替了原濕法乙炔裝置。

2.1 干法乙炔與濕法乙炔工藝的對比

濕法乙炔工藝的優點主要是產品乙炔雜質較少，生產安全，操作平穩。缺點是：（1）水消耗量大，每使用1 kg 電石，發生器內循環水量至少為8～10 kg，有的高達20 kg；（2）因系統內有大量水循環，部分乙炔溶解于水，造成乙炔損耗大；（3）產品乙炔中水含量較高，需要進一步脫水；（4）單位設備尺寸及裝置占地面積大；（5）石灰乳含水量較高，處理和回收利用困難。

干法乙炔工藝是將水加入電石中，反應熱靠水的蒸發潛熱吸收，為防止局部過熱使乙炔聚合、分解，必須連續攪拌反應器內的混合物料，使已反應和未反應的電石混和均勻。

干法工藝的優點主要是：（1）單位設備尺寸及裝置占地少；（2）因系統中水循環量較小，乙炔損耗低；（3）廢渣含水量低，處理及回收利用相對容易[2]。其缺點主要是（1）產品雜質含量高；（2）反應溫度較高；（3）操作相對復雜。

干法乙炔與濕法乙炔工藝的對比情況見表1。

表1 干法乙炔與濕法乙炔工藝對照表

2.2 效益分析

（1）按照目前試運行的用水量進行計算，以一年按330 天計算，每年節約自來水240×7×330=55.44（萬t），以水費平均為0.56 元/t 計算，則節約費用55.44×0.56=31.05（萬元）。

（2）以污水處理費用為0.6 元/t 計，則節約排污費為55.44×0.6=33.26（萬元/a）。

干法乙炔生產的電石渣可以直接用于水泥生產，電石渣目前售價為80 元/t，年收入為330×180×80=475.2（萬元）。系統排出的電石渣，公司內部使用一部分，主要用于中和和脫硫。

濕法乙炔生產過程產生的電石渣漿乳液需要壓濾，壓濾污泥的堆置費用每年需20 萬元。使用干法乙炔生產系統后，節省了堆置費用。

3 用氯水代替氯氣配制次氯酸鈉溶液

氯氣冷卻器及水霧捕集器出來的冷凝氯水產生1.0～2.0 t/h，以前，直接排放，后采取特殊工藝破壞其中的三氯化氮，對配制次氯酸鈉的文丘氏管進行了改造，用氯水代替氯氣[1]。

目前，節約處理氯水用堿液循環水20 t/h，節約氯水1 萬t/a，以1 年按330 天，每噸水0.56 元計，則節約費用為20×330×24×0.56+1×0.56=9.43（萬元/a）。

節約氯氣40 t/a。氯氣按1 000 元/t 計，則節約氯氣費用為4 萬元/a。

因減排了大量廢水，可減少排污費用，以0.6 元/t計算：（10 000+20×330×24）×0.6=10.10（萬元/a）。全年總節約費用為23.53 萬元。

4 減壓精餾塔真空水箱水循環使用

單體分廠在對乙烯基乙炔、氯丁二烯和二氯丁烯三組分進行分離時采用減壓操作。在減壓操作過程中，使用水力真空泵，用真空水箱中的水循環產生真空。為了防止真空水箱的水由于夾帶低沸點物質或水溫升高致使真空水泵產生氣蝕影響系統的真空度，必須連續地向真空水箱中補加自來水，這樣，既可以降低真空水箱中水的溫度，又可以由于連續向真空水箱中補加自來水致使水箱中的水不斷外溢到地溝而帶走低沸點物質，使水力真空泵能夠正常地運行，確保系統的真空度。但真空水箱的水外溢，造成環境污染，增加三廢分廠負荷。為了減少污染及回收這部分水，用泵將真空水箱水打入脫氣塔的中部，脫氣塔下部直接用蒸汽加熱，脫氣塔頂部脫出有機氣體進入水洗塔回收，脫氣塔底部的脫氣液經過冷凝器后進入水封自然回流到真空水箱繼續使用。

真空水箱水回用后，避免了因廢水帶走低沸點物質致使地溝附近有一定量的散排有機氣體進入環境中，也降低了廢水中的COD 含量。