氯堿：減少汞污染成必然

文/曉 玉

氯堿行業因其能源消耗占到了我國化學工業能源消費總量的9%，而入選業內五大高耗能產業。日前，石油和化學工業規劃院在其編制的《重點化工行業節能減排規劃研究（初稿）》中，根據氯堿行業現狀及存在的問題，列出了到“十二五”末該行業的節能減排潛力，并分別提出了兩行業綜合能耗的平均值和先進值。

那么，氯堿行業節能減排工作中存在什么問題？行業應該通過哪些措施達到既定目標？石油和化學工業規劃院又給出了哪些建議呢？筆者進行了采訪。

燒堿：抑產技改節能

據悉，“十一五”期間，我國氯堿行業通過結構調整、推廣應用先進技術，促進了行業節能減排水平的不斷提高。膜法鹽水精制、膜法除硝等技術的推廣應用，以及一體化循環經濟發展模式的嘗試，使得燒堿行業的能耗、廢水和廢渣排放量大幅降低。2011年，我國燒堿單位產品平均綜合能耗936千克標煤/噸，較2006年全行業平均能耗下降約17.1%，全國燒堿生產節能共計473萬噸標煤。

雖然如此，但是行業發展中制約節能減排目標實現的問題依然存在。

把脈 ：產能過剩嚴重!產業集中度低

“目前我國氯堿化工產業正處于成長期向成熟期過渡的階段，這一時期的主要特點是：燒堿市場需求旺盛，但增長速度有所減慢；生產技術成熟，產能增長迅速。由于產能持續較快增長，而下游市場增速相對較低，導致裝置開工率下降，在一定程度上造成了資源浪費，成為該行業能耗較高的首要原因。”負責氯堿行業節能減排目標規劃編制工作的石油和化學工業規劃院副總工程師蔡杰談道。

據了解，截至2011年底，我國燒堿產能達3421萬噸，穩居世界首位。到2012年底，國內燒堿產能已達3736萬噸。雖然2011年國家就加大了對氯堿等“兩高一資”類行業的宏觀調控力度，隔膜法燒堿等落后產能的退出步伐也進一步加快，但氯堿行業產能擴張勢頭仍沒有得到有效遏制。目前燒堿行業的平均開工率不到70%，行業能耗居高不下。

另外，經過近幾年的整合，我國氯堿行業生產正向大規模、集約化方向發展，國內大型燒堿生產裝置逐年增多，擁有百萬噸級別的化工集團正在逐漸形成，但行業存在的產業集中度較低的問題仍未得到根本改善。2011年，我國共有181家氯堿企業，平均燒堿規模約為18.9萬噸/年，平均產量約13.6萬噸/年。不僅裝置規模低于發達國家水平，也未形成具有系列產品鏈、具備全球市場競爭力和市場話語權的大型、特大型氯堿企業。

開方 ：總量控制!嚴格準入

蔡杰表示，結合行業能耗現狀以及未來先進技術的推廣應用，建議“十二五”末，燒堿（離子膜法，32%液體燒堿折100%計）單位產品綜合能耗平均值應≤880千克標煤/噸，先進值≤835千克標煤/噸。

為實現上述指標，燒堿行業首先應實施總量控制與淘汰落后措施。要采取有效手段，嚴控新增產能，確保總量控制落實到位；要著眼于提高行業整體競爭能力，合理、健康、有序、適度發展，堅持總量控制、氯堿平衡的發展原則，采取有效手段，嚴格控制產能的過快增長。

其次，完善行業準入機制。《氯堿行業準入條件》已經實施5年，但行業在發展中還存在一些亟待解決的問題，產能無序擴張仍在繼續，結構調整、節能減排和安全環保仍面臨較大壓力。

“經過5年的較快發展和結構調整，《準入條件》在產業布局、能耗、環保、安全等方面的指標和要求也需要根據新形勢進行必要的調整。”蔡杰表示，應更加嚴格地進行產能總量控制，提高能耗、安全和環保要求，突出行業準入的監督管理，以進一步發揮有效的調控作用，促進行業整體競爭力的提升。

再次，完善標準體系。建議完善產品質量、能源消耗、環境保護、安全等標準體系，促進產品升級換代，加強環保、安全監管，提高行業整體水平。

把脈 ：尖端技術發展緩慢

蔡杰分析，目前制約氯堿行業節能減排最大的問題仍是技術問題。即使在轟轟烈烈的一輪投資過后，新技術、新裝備比重有所提高，但仍然保留了部分落后產能。

2011年，國內燒堿新投產產能達499萬噸；退出的落后產能只有108萬噸。目前還有300余萬噸（核）的隔膜燒堿規模。由于燒堿裝置采用鹽水電解法生產，電消耗是最大的能源消耗和CO2排放源。隔膜燒堿電耗一般在2500千瓦時/噸，普通離子膜燒堿為2300千瓦時/噸，而“零極距”技術離子膜燒堿的電耗在2100千瓦時/噸以下。盡管目前離子膜燒堿產能已經增加到90%左右，但具有顯著節能效果的氧陰極離子膜電解技術的工業化進度仍慢于預期。

開方 ：加強研發全力推廣

《重點化工行業節能減排規劃研究（初稿）》分析認為，要繼續在全行業推廣膜法脫硝、膜極距電解、降膜蒸發等先進、成熟的節能減排技術，研發和工業化氧陰極電解等尖端節能減排技術。其中，膜極距復極式離子膜電解槽是列入工信部《燒堿行業清潔生產技術推行方案》的推廣技術。該技術操作方便、運行平穩，可以滿足生產工藝要求。與普通離子膜電槽相比，同等電流密度下，膜極距電解槽的槽電壓降低100～180毫伏，相應每噸燒堿的直流電耗下降約70～127千瓦時，具有非常明顯的節能效果。2011年，我國燒堿產量為2450萬噸，只有不到20%使用膜極距電解槽。如果全部改造為膜極距離子膜電解槽，年節約電能約24.5億千瓦時，節能減排效果明顯。

而氧陰極（ODC）是一種全新概念的離子膜電解技術，國際上氧陰極離子膜法食鹽電解工藝目前尚屬前瞻性的研究項目，是燒堿工業節能降耗的發展方向之一。與現有活性陰極離子膜電解槽相比，使用氧陰極離子膜電解槽噸堿可節電500～600千瓦時，采用該技術的離子膜法燒堿可節電約30%以上。

PVC：除汞消渣減排

“我們分析制訂了‘十二五’期間PVC行業的節能減排潛力：全行業全部使用低汞觸媒，每噸PVC氯化汞使用量下降50%，廢低汞觸媒回收率達到100，高效除汞器汞回收技術普及率達到50%；鹽酸深度脫吸技術普及率達90%以上；采用硫氫化鈉處理含汞廢水（包括廢鹽酸、廢堿液等）的普及率達100%。”石油和化學工業規劃院副總工程師蔡杰表示。

蔡杰同時指出，PVC行業的現狀離這些愿景還很遠。

把脈 ：低汞無汞之路漫漫

2011年，國家環保部和工信部先后發布《關于加強電石法生產聚氯乙烯及相關行業汞污染防治工作的通知》和《氯乙烯合成用低汞觸媒》行業標準，共同從政策層面推動氯堿行業向低汞無汞轉型。《石化和化學工業“十二五”發展規劃》和《氯堿行業“十二五”發展規劃》也提出，2015年每噸PVC的氯化汞觸媒消耗量下降50%。

然而，受原料來源限制，近年來節能環保的乙烯法PVC在國內發展較為緩慢；低汞觸媒和干法乙炔等電石法PVC新技術由于運行穩定性等方面的原因，在推廣過程中面臨著一定的困難和阻力；無汞觸媒和氯乙烯單體合成新路線（以二氯乙烷和乙炔為原料）仍處于中試實驗階段，距離大規模工業化應用還比較遙遠；而使用汞觸媒的電石法PVC卻占到總產能的80%左右。

電石法PVC生產過程的汞去向主要是廢汞觸媒、含汞廢活性炭、含汞廢鹽酸、廢堿液等，分別占氯化汞使用總量的36%、8%、51%、5%。廢汞觸媒和廢汞活性炭由有資質的危險廢物處理廠家回收處理，氯化汞回收率約為75%；而含汞廢鹽酸、廢堿液等僅有20%的廠家進行了鹽酸深度脫吸和汞的無害化處理，大部分還未得到妥善處置。

尤其是隨著近幾年內蒙古、新疆、陜西、寧夏等西部地區一批大型電石法PVC裝置的陸續投產，電石法PVC產能在國內PVC總產能中所占比重逐年提高，使得行業節能減排的任務更為艱巨。

開方 ：改變原料結構!支持先進技術!加大監管力度

蔡杰表示，要實現既定的節能減排指標，既要通過行業自身的努力，也離不開政策的支持。

首先，原料結構調整應成為必然。雖然目前我國乙烯法PVC發展緩慢，但今后隨著國內大型石化基地的陸續建成以及基本石化原料進出口交易的活躍，氯堿與石化結合發展的可能性將大大提高。同時，新型煤化工的快速發展，使得“煤鹽一體化”成為熱點，未來氯堿化工和煤化工將不僅限于電石—PVC的簡單結合，在與煤制烯烴等新型煤化工的結合方面將具有更加廣闊的空間。

因此，建議根據水資源、運輸和環保等基礎條件，在中西部符合條件地區適度發展煤基烯烴與氯堿化工相結合的項目；在東部沿海有條件的地區繼續積極促進氯堿與石油化工相結合。通過控制電石法PVC產能的增長和增加乙烯法PVC的比例，從工藝源頭減少汞資源消耗和汞污染。

其次，對促進行業節能減排的技術給予重點支持。汞污染防治技術的研發和推廣是關系到氯堿行業未來可持續發展的戰略要素，政策性的支持是先進技術能否在行業內獲得順利推廣應用的關鍵。

當前，較高的技術引進和設備投資費用是長期以來影響國內乙烯法PVC發展的重要因素。因此，今后應加強對國內技術和國產化設備、催化劑研發的支持。

“乙炔二氯乙烷非汞催化重整制氯乙烯也是一項非常有前途的技術。該技術屬于國內自主創新，一旦成功工業化應用，可將乙烯法和電石法二者優勢相結合，既能避免汞污染，又不需建設投資較大、催化劑昂貴的氧氯化裝置和裂解裝置，還可以部分依托國內現有的電石法裝置產能，非常適合國內氯堿行業的現實情況。”蔡杰說，建議國家對上述關鍵自主創新技術給予政策和資金支持，推動行業技術進步。

再次，加大對電石法PVC生產的監管。電石法PVC生產裝置產生的廢汞觸煤、廢汞活性炭、含汞廢酸、含汞廢水等必須嚴格執行國家危險廢棄物的管理規定，并將有關信息向所在地環保行政主管部門進行申報和備案。對于新建、改擴建的電石法PVC項目而言，一方面應建設獨立的含汞廢水收集和處理系統，鼓勵含汞廢水深度處理技術的研發和應用，處理后的水質達到國家現行排放標準要求；另一方面，凡有自備電廠的，必須有完善的脫硫、脫硝裝置并達到國家排放要求。

把脈 ：電石渣處理仍是頑疾

根據《石化和化學工業“十二五”發展規劃》和《氯堿行業“十二五”發展規劃》，《重點化工行業節能減排規劃研究（初稿）》擬定的PVC行業減排目標是：到2015年，PVC生產過程中產生的廢氣、廢固基本達到綜合利用和無害化處理的要求，同時要求相關企業必須要有電石渣回收及綜合利用措施，禁止電石渣堆存、填埋。

但在我國，電石法PVC生產過程中采用乙炔發生技術，會產生大量電石渣，一般每萬噸電石法PVC產生電石渣1.6～1.7 噸（干基）。過去，電石渣一直采用渣場堆放處理，不僅占用大量土地，遇風天氣還易造成粉塵污染。電石渣處理也因此成為制約我國電石法PVC發展的最大瓶頸。

據悉，目前PVC行業雖然提出了電石渣的綜合處理，但業內一些年產能不足10萬噸的企業由于受到資金限制，不可能配套電石渣制水泥裝置。因此，我國PVC生產每年排出的1000萬噸（干基）以上電石渣，有不少仍舊以堆存或填埋為主。

開方 ：多開綜合利用之路

“經過近幾年的生產實踐，我國電石法PVC生產企業已開發出了多種綜合利用電石渣的途徑，包括與粉煤灰等廢渣一起制水泥、磚塊和混凝土砌塊等，做道路襯底和其他鋪路材料，替代石灰石生產氨堿法純堿和在火電機組用作煙氣脫硫劑等。其中，電石渣制水泥以耗渣量大、適用地區廣、可多年連續生產等優點，成為電石渣綜合利用的首選。”蔡杰表示，因此我們建議，首先要鼓勵新建電石渣制水泥生產裝置采用新型干法水泥工藝生產優質水泥。

其次，要尋求更高附加值的電石渣利用途徑。如利用電石渣生產納米碳酸鈣就是一個很好的選擇。納米碳酸鈣是一種新型固體材料，由于碳酸鈣粒子的納米化、白度高、填充量大和具有補強效果等特點，在塑料、橡膠、造紙等領域有著廣泛的應用，國內納米碳酸鈣市場潛力極大。如能利用廢棄的電石渣制備納米碳酸鈣，不僅能消除電石渣對環境的危害，還能獲得可觀的經濟效益。