建立高效的“三廢”治理體系推動氯堿生產可持續發展

常新軍

（新疆天業（集團）天能化工有限公司，新疆 石河子832000）

隨著中國氯堿行業飛躍發展， 生產規模不斷擴大。 同時，面臨國家對節能減排、資源綜合利用要求的進一步提高，清潔生產、可持續發展已成為氯堿行業發展的重大課題。

新疆天業集團有限公司（新疆天業）通過對密閉電石爐氣、聚合母液水、電石渣、鹽泥等工業廢棄物的優化整合開發再利用，踐行節能減排、資源綜合利用實現清潔生產， 使企業生產步入可持續快速發展的良性循環軌道。 同時，在蒸壓粉煤灰磚、電石渣水泥以及鹽泥陶粒的工藝開發和后續生產中， 不但從根本上解決了這些工業廢渣的污染問題， 而且開發出新的經濟增長點，創造了可觀的經濟效益，真正實現了“以廢治廢、變廢為寶”。

1 節約用水、廢水回用、全面減排

1.1 采用干法乙炔工藝，降低生產用水消耗

新疆天業主持實施國家科技部“十一五”重大科技支撐項目《氯堿企業節水技術開發》 中的子項目“干法乙炔生產技術的研究開發與應用”。 該項目采用先進的干法乙炔生產技術， 實現電石分解率達99%， 乙炔生產率達99%， 干法乙炔生產技術每噸PVC 耗水量約為1.1 m3， 而傳統的濕法乙炔生產技術每噸PVC 耗水量為2.1 m3。 相較于濕法乙炔生產技術， 干法乙炔生產技術大大節約了生產環節中的用水量，該技術已在在天業一期40 萬t/a 和二期40 萬t/a 聚氯乙烯項目中成功應用， 每年可節約用水達80 萬m3。

新疆天業采用干法乙炔生產工藝， 從源頭控制生產用水，從而大大降低了乙炔生產的耗水量，奠定了堅實的減排基礎。

1.2 聚合母液水的回收利用

通過開發聚合母液水中PVC 顆粒回收技術，使母液水中PVC 顆粒得到連續有效的回收利用，并大大降低母液水中懸浮物含量，同時，采用生物處理技術對聚合母液廢水進行深化處理， 除去其中的可溶性有機物和具有毒性或難生物降解的有機物，經過處理后的廢水水質指標達到《城市污水再生利用 工業用水水質》（GB/T19923-2005）和《污水再生利用工程設計規范》（GB50335-2002）中電廠循環水的中水回用標準， 送自備電廠冷卻塔作循環水循環再利用； 以達到減少一次水用量的目的。同時，最終出水COD 能夠穩定達到40 mg/L以下。

通過采用高活性微生物處理技術對聚合母液廢水進行處理， 可使原本外排的聚合母液廢水實現了百分之百回用，同時，消除了因聚合母液水所帶來的大量COD 排放， 有效節省了排污費用。 新疆天業113 萬t/a 聚氯乙烯裝置廢水排放量為600 m3/h，每年廢水排放量約為480 萬m3/h， 每立方米廢水處理成本為1.68 元， 工業用水成本為每立方米1.80 元，據此計算，每年可節省用水費用約57.6 萬元。

2 綜合利用廢氣

2.1 利用密閉電石爐氣轉化生產乙二醇

新疆天業已具有年產200 萬t/a 電石的生產能力，采用自主創新、國內首創的30 000 kVA 和40 000 kVA 密閉電石爐生產工藝，成功地實現了每生產1 t 電石產生電石爐氣400 m3， 電石副產爐氣中碳一資源豐富，其中CO 含量大于75%，目前，每年將產生8 億m3的爐氣。 爐氣熱值為10 008～11 676 kJ/m3，目前，實施的是將電石爐爐氣轉化，用于生產化工產品，CO 氣相偶聯合成草酸二甲酯，再加氫轉化為乙二醇是一條有吸引力的替代石油路線生產乙二醇的新途徑。 新疆天業將建成電石爐氣深度凈化及化工綜合利用25 萬t/a乙二醇（一期5 萬t/a乙二醇裝置已投入運行）規模裝置1 套，作為有機化工的基礎原料可用于生產附加值更高的聚酯等產品， 使電石生產由單一的電石生產向電石爐氣循環利用轉變，使產業鏈進一步衍生，通過碳一化工技術將寶貴的一氧化碳資源化利用， 獲得更有效的發展空間。

2.2 利用密閉電石爐氣轉化生產甲醇、1.4—丁二醇

新疆天業在將電石乙炔用于生產聚氯乙烯的同時，將電石爐氣轉化生產的甲醇再轉化成甲醛，采用炔醛法將甲醛和乙炔反應生成1,4-丁二醇、醋酸乙烯等化工產品，將建成20 萬t/a 1，4 丁二醇（BDO）規模裝置1 套， 一期3 萬t/a 1，4 丁二醇裝置已投入運行。 1，4-丁二醇是附加值較高的精細化工產品及合成革的主要原料，其衍生物的用途也十分廣泛，將發展為下游氨綸、聚氨酯、PBT 工程塑料、γ-丁內酯等產業。

2.3 采用變壓吸附回收精餾氯乙烯尾氣

在電石法聚氯乙烯生產中， 氯乙烯精餾工段的精餾尾氣經冷凝器回收后的不凝氣中仍然含有8%～12%的氯乙烯單體，該尾氣不加治理，直接排入大氣，不僅造成資源浪費，而且嚴重污染環境。 新疆天業120 萬t/a PVC 項目采用變溫變壓吸附法對氯乙烯尾氣進行回收處理。該方法是在加壓情況下，把含有氯乙烯、 乙炔的精餾尾氣通入裝有吸附劑的吸附器，其中，強吸附組分（氯乙烯和乙炔）被吸附劑選擇性吸附，弱吸附組分（氮氣、氫氣等）從吸附床的另一端流出排空， 達到凈化含氯乙烯、 乙炔氣體的效能。 當吸附劑床層吸附飽和后，采用升溫、降壓、抽真空的方法使氯乙烯、乙炔脫附回收，并使吸附劑獲得再生。 在實際生產中，一般采用2～4 個吸附床交替切換使用。 采用變溫變壓吸附法后，氯乙烯回收率≥99.99%、吸附后廢氣可達標排放、吸附劑使用壽命可達到10 年以上、并且具有操作簡便、能耗較小等優點。

3 大力開發廢渣利用項目，實現“以廢治廢，變廢為寶”

3.1 電石渣制水泥

在電石渣制水泥濕磨干燒工藝的基礎上， 自主研發出電石渣新型干法水泥技術， 干法乙炔裝置排出的粉狀電石渣無需壓濾、 烘干等復雜工序就可直接用于水泥的生產。 與濕法水泥相比， 節能效果顯著。 并已形成400 萬t/a新型干法電石渣制水泥生產規模。

3.2 利用粉煤灰、電石渣生產蒸壓粉煤灰磚

為充分利用豐富的粉煤灰、電石渣資源，新疆天業建成新疆第一家蒸壓粉煤灰磚廠， 目前擁有自動化生產線6 條， 具備3 億塊/a 蒸壓粉煤灰標磚的生產能力。由于該項目廢渣利用率達百分之百，享受國家相關稅收減免政策，年創凈利潤3 000 萬元以上。

3.3 利用鹽泥生產輕質、高強度陶粒

新疆天業32 萬t/a離子膜燒堿， 采用離子交換膜法電解食鹽水生產工藝。 每年產生10 000 t 鹽泥，主要成分為SiO250.43.%、水分約36%、CaCO3約8.14%、Mg（OH）24.34%、NaCl 約1.09%及少量的Fe2O3等。

目前， 國內氯堿企業產生的鹽泥大多采用傾倒堆積掩埋的處理方式。 新疆天業著力開發鹽泥燒結陶粒項目，以鹽泥為主要原料，生產燒結陶粒，大量消化鹽泥。 生產出的陶粒的外觀、桶壓強度、堆積密度等各項指標完全符合GB17431.1-2010《輕集料及其試驗方法》中的相關標準要求。 通過裝置工業化,從根本上解決了氯堿行業的鹽泥污染的困擾， 并創造出可觀的經濟效益。

3.4 利用鹽水除硝副產物生產元明粉

通過自主研發和科技攻關， 在32 萬t/a 離子膜法燒堿項目中， 采用先進的納濾膜法和冷凍除硝工藝相結合的方法去除鹽水系統中的硫酸根，實現硫酸鈉以結晶體十水硫酸鈉的形式析出， 硫酸鈉含量低的氯化鈉以溶液形式回收。 然后，以十水硫酸鈉（芒硝）為原料，采用熱熔法+四效逆流蒸發+流化床干燥+布袋除塵的方法制取精制元明粉 （無水硫酸鈉）。

元明粉各項指標均符合GB/T6009-2003 一類品的標準， 該項元明粉生產技術為國內氯堿企業的節能減排和清潔生產提供了技術支撐。

3.5 “電石渣—石膏”濕法煙氣脫硫

“電石渣—石膏”法具有以下的突出優點。

（1）節能

電石渣的主要成分是Ca（OH）2，占70%～96%，與石灰石CaCO3相比，其活性較強，作脫硫劑時的液氣比小，脫硫漿液循環量減少，循環泵的功率小，耗電量少，有顯著的節能效果。

（2）減排

在“石灰石—石膏”法中，每脫除1 t SO2將產生0.68 t CO2。 而在“電石渣－石膏”法中，吸收過程中沒有CO2產生。 所以，用電石渣－石膏法能夠減少溫室氣體CO2的排放。

（3）經濟合理

立足于國產裝備，投資省，裝置運行費用低。4×135 MW 機組煙氣脫硫系統， 脫硫投資低于200 元/kW。脫硫裝置產生的脫硫石膏又被全部運到水泥廠用做水泥緩凝劑。

4 結語

通過各項節能減排和清潔生產先進技術的集成應用，不僅完善了新疆天業的循環經濟產業鏈，而且，在國家產業政策調整的大背景下，引領電石法聚氯乙烯、水泥、電石等行業向良性可持續發展的目標邁進。