某氯堿企業濕法乙炔發生工藝改進及清潔生產對比

陳勇民

新疆環境保護科學研究院新疆環境污染監控與風險預警重點實驗室 新疆烏魯木齊 830011

某氯堿企業濕法乙炔發生工藝改進及清潔生產對比

陳勇民

新疆環境保護科學研究院新疆環境污染監控與風險預警重點實驗室 新疆烏魯木齊 830011

隨著次鈉復配、電石渣漿處理、電石渣漿乙炔氣回收等技術的集成創新，改進型濕法乙炔發生在工藝成熟性、穩定性、安全環保和節能節水已經顯現出一定的優勢，從行業未來發展看，改進型濕法乙炔發生工藝與干法乙炔發生工藝將是共同支撐行業清潔生產和可持續發展的重要技術。

改進型濕法乙炔發生；干法乙炔發生；清潔生產

Xinjiang Academy of Environmental Protection Science，XinjiangKey Laboratory for Environmental pollution monitoring and risk warning，Urumqi，Xinjiang 830011，China

1、引言

聚氯乙烯（PVC）是有機化工的基礎原料，在鹽鹵資源豐富的地區采用電石乙炔法生產路線是符合我國現階段國情的發展之路。電石-乙炔法分為干法乙炔與濕法乙炔兩種。與傳統濕法乙炔生產技術相比，干法乙炔在節能、節水、環保以及電石渣再利用等方面具有明顯的優勢，也因此被列入國家各類導向性支持政策中。但根據實際調查，截止至2013年8月，全國氯堿行業干法乙炔發生工藝的裝置能力僅占20%，在使用干法乙炔發生的企業中，大部分企業都是干、濕法并存，只有個別企業真正做到了全部使用干法乙炔發生，采用傳統濕法乙炔發生的工藝裝置中也有30%-35%的裝置已開展了優化和改進。可見，作為國內運行了半個世紀的濕法乙炔工藝，在很長時間內仍將占據聚氯乙烯生產的重要部分，因此行業內也應繼續致力于濕法乙炔工藝的創新、優化和改進。

2、傳統濕法乙炔發生的優化與改進

2.1 傳統濕法乙炔發生的缺點

傳統濕法乙炔工藝發生器用水為工業原水，次鈉經氯堿界區送至乙炔清凈與原水稀釋至0.085%-0.12%在清凈塔逆向與加壓后的粗乙炔接觸后，廢次鈉水直接外排，發生器溢流的電石渣漿廢液直接外排。總體而言，傳統的濕法乙炔發生具有電石破碎輸送過程粗放、發生器加料工藝技術落后、發生器電石發生反應控制粗放、發生器排渣過程控制粗放、電石渣漿中大量的溶解乙炔流失、水量消耗大，外排廢水量大、設備占地面積多、因次鈉清凈帶來的氯根問題難實現電石渣綜合利用受到限制等缺點。

2.2 新型濕法乙炔的技術集成

新疆某大型氯堿企業近年來一直致力于傳統濕法乙炔發生工藝的改進，其新型濕法乙炔發生系統至今已安全運行近5年，節水節能效果十分明顯。其工藝過程為：從電石庫來的電石經過破碎裝置破碎至50-80mm，經上料裝置后由振動給料器控制均勻加入到乙炔發生器中，在乙炔發生器內，電石遇水生成乙炔氣體，產生的反應熱由加入的過量水通過發生器溢流管移走，發生器產生乙炔氣經正水封后到達冷卻塔，與冷卻水逆流接觸換熱，乙炔升壓機升壓乙炔氣后送清凈系統。配制好的次鈉經清凈塔與乙炔氣逆向接觸后在清凈塔內發生氧化還原反應，反應后的廢次鈉溶液進入廢次鈉汽提裝置，把溶解在廢次鈉溶液中的乙炔氣回收至乙炔氣柜，從汽提塔底部處理的廢次鈉經降溫曝氣后重新進入次鈉配制系統，實現乙炔氣回收利用，次鈉廢液循環使用（詳見圖1）。因乙炔發生用水水質要求不高，所以新型濕法乙炔的特點是將其它裝置內無法處理的廢水均加入乙炔發生系統和上清液池做為發生反應用，實現廢水的綜合利用。

該企業對傳統濕法乙炔技術的改進技術集成主要表現在：

（1）破碎過程全密閉。整個電石破碎、輸送及發生器加料過程實現氮氣保護下的全密閉，減少電石的灰化及破碎損失，同時解決長期以來電石破碎、輸送過程的電石粉塵污染環境的老大難問題。

（2）濕法乙炔自動化下料。采用全自動自控的下料方式，取代原人工控制的步驟，提高了企業的生產能力，縮減了生產時間，降低生產成本，減少了污染排放。

（3）發生器儲斗乙炔回收。在發生器下儲斗排空管后安裝1個洗滌塔，用自控閥與發生器下儲斗活門連鎖控制。下儲斗下料前，先用氮氣置換回收乙炔，經該工藝改造后電石單耗可下降7.7kg。

（4）電石發生反應控制。將發生器內反應產生的電石渣漿直接靠溢流管溢流出發生器的方式，改為發生器靠液位調節閥直接排放發生器內的電石渣漿，根據電石反應的效果有效提高發生器電石渣漿濃度至18%。有效解決了受發生器內、外壓差小，電石渣漿比重、粘度的制約，發生器內電石渣漿只能長期控制在12%左右的難題，解決了傳統發生器反應溫度控制低，電石渣漿量排放量多，電石渣漿溶解乙炔氣體流失大和電石渣壓濾裝置較大的問題。

（5）發生器自動化排渣。濕法乙炔發生器排渣機是安裝在發生器底部連續運行的設備，其出渣口高出發生器液面2m，這就確保了在正常生產時發生器內的渣漿液不會通過排渣機排出，而是通過溢流管進入溢流液乙炔回收裝置,發生器底部的矽鐵和未反應的炭粒以及其他不溶顆粒物則被排渣機排出。

（6）次鈉復配及廢次鈉汽提乙炔氣回收。利用噴霧冷卻塔、曝氣池、廢次鈉泵，使廢次氯酸鈉廢液能夠循環使用配制成新次氯酸鈉溶液。廢次鈉復配技術節省了大量的工業用水，廢次鈉液當長時間使用后，曝氣池中的廢次氯酸鈉溶液中的鹽含量會升高影響清凈效果時，就抽出少量的廢次鈉液作為配套電廠脫硫廢水的氧化劑使用，由于生產過程中的廢次鈉不進入發生器，產生的電石渣中氯根含量符合水泥生產要求，避免了環境污染，達到環保的目的。之后，企業又在次鈉復配的基礎上，開發了廢次鈉汽提乙炔氣回收，進一步改進了次鈉復配技術（見圖2）。

（7）渣漿乙炔回收。采用負壓閃蒸汽提回收渣漿中的乙炔，分離出的冷凝水進入渣漿槽，經汽提后的電石渣漿通過液封溢流連續排入渣

漿濃縮池。

（8）電石渣渣漿處理。由乙炔發生系統來的含固質量分數8%～10%的電石渣漿在濃縮池內經沉淀濃縮后，上清液進入冷卻池經噴淋冷卻降溫，送回乙炔發生器循環使用，濃縮池底部錐體排出的含固質量分數約30%的濃漿送入板框壓濾機，經板框壓濾機壓濾后，含水質量分數小于38%的電石渣送到水泥廠生產水泥。結合實踐經驗，企業將聚合汽提塔排水及部分循環水排污等廢水進入濃縮池經沉淀后用作發生器用水，對乙炔發生工序無任何影響，發生系統運行平穩。

（9）排水點凝水回收。將發生單元至升壓機進口之間的排水點集中到一個密閉集液罐內，集液罐加裝液位計和調節閥，根據液位高低自動排入水洗塔內。升壓機之后的排水點集中到另一個密閉集液罐內根據液位高低也自動排入水洗塔內。在清凈單元中，中和塔更換的廢堿液排入發生器，各排放口的凝液集中收集后排入發生器或汽提，整個生產過程實現零排放，整治了傳統濕法乙炔發生無組織排放造成的環境污染，同時也回收了其中的乙炔氣降低了物耗。

3、新型濕法乙炔與干法乙炔發生清潔生產對比

3.1 乙炔發生清潔生產對比

根據對比（表1），采用新型濕法乙炔發生較干法乙炔發生具有一定的優勢。

注：該企業規模為40萬噸PVC，下同

3.2 乙炔清凈清潔生產對比

通常干法乙炔發生配套硫酸清凈方式，而新型濕法乙炔沿用了傳統的次鈉清凈方式。兩者比較（見表2），從環保角度，次鈉清凈能耗低、安全性好、無固體廢物產生，且均可實現廢水零排放，同時克服了電石渣氯根超標的問題。3.3電石渣利用清潔生產對比

表2 硫酸清凈和次鈉清凈工藝清潔生產對比表序號 項目 硫酸清凈 次鈉清凈1 運行穩定性 受電石質量影響大 受電石質量影響小次鈉復配解決了廢次鈉中游離氯離子與乙炔存在反應的安全性問題，作業環境安全性好3能耗 多 少4排水量 0 0 5 固體廢物產生量* 2 安全性 操作條件更苛刻，安全性差12100（廢酸）/75（固堿） 0

利用電石渣生產水泥是電石渣資源化的成熟、經濟方法，無論是干法電石渣還是濕法電石渣，均可采用新型干法生產水泥，干排電石渣還是濕排電石渣完全取決于乙炔發生工藝，但干法電石渣生產水泥流程更為簡潔。經比較（表3、表4）。濕排電石渣儲存方便、安全性好；干排電石渣儲存設備要求苛刻，安全性要求高。雖然新型濕法乙炔較干法乙炔發生電石渣數量大，但相應的固體廢物可通過依托的電石渣水泥工程消化，最終的固體廢物均為零排放。濕排電石渣烘干能耗較干排電石渣烘干能耗明顯高，但由于新型濕法乙炔發生電石單耗較干法乙炔低，綜合全過程分析，兩者相差不大。

表3 干法電石渣水泥和濕法電石渣水泥工藝清潔生產對比表序號 項目 干法電石渣水泥 濕法電石渣水泥1物理性質 含水率低 含水率高，需要烘干2化學性質 夾帶生電石，安全性差 殘渣少，安全性好3輸送特性 輸送要求高 管道泵送，方便干凈4儲存特性 儲存系統復雜，安全性差電石渣儲存系統簡單，安全性好經過烘干處理后（水分1%左右），作為干渣投入到正常生產6煅燒 設備尺寸小 設備尺寸大7 固體廢物處理量 59.62萬噸 72.2萬噸8 大氣污染物排放量5 生料制備直接與其他物料一起進人混合干燥裝置粉塵 228.94 262.8二氧化硫 90.47 236.5氮氧化物 1979.04 1299.0

水泥熟料產量124萬噸/年規模核算；

表4 干法乙炔發生及干排電石渣制水泥能耗與新型濕法乙炔發生及濕排電石渣制水泥能耗對比表序號 項目 干法乙炔發生 新型濕法乙炔發生新型濕法乙炔較干法乙炔1 乙炔發生電節約標準煤14965.92噸/年2 乙炔發生電耗石消耗 1420Kg/tPVC 1 4 0 2 K g/ tPVC耗 69 kw.h/t 92.03 kw.h/t增 加 標 準 煤3509.68噸/年4 熟料熱耗 3595 kJ/kg 3972 kJ/kg 增 加 標 準 煤15950.42噸/年合計 節約2676.75噸/年節約標準煤4916噸/年3 水泥綜合電干法乙炔發生單元動力消耗較濕法乙炔增加近100KW.h

PVC產量按照40萬噸/年規模；水泥熟料產量124萬噸/年規模核算；能耗折算方法依據《綜合能耗計算通則》(GB/T 2589-2008)

4、結語

與傳統濕法乙炔發生工藝相比，干法乙炔工藝的優點是無需置疑的。但由于國內裝備制造業水平和化工生產技術發展的不同步，干法乙炔發生中存在的一些共性問題尚未能夠得到徹底解決，國內有關政策導向時，應正面干法乙炔工藝中的不足，通過總結探討和技術交流，加快制定相關工藝規范及設備制造標準，以使干法乙炔工藝逐步完善。實踐證明，隨著次鈉復配、電石渣漿處理、電石渣漿乙炔氣回收等技術的集成創新，改進的濕法乙炔發生在工藝成熟性、穩定性、安全環保和節能節水已經顯現出自身的優勢，從行業未來發展看，改進型濕法乙炔發生工藝與干法乙炔發生工藝將是共同支撐行業清潔生產和可持續發展的重要技術。

[1]馬建國等.干法與濕法乙炔發生工藝的對比[J].聚錄乙烯,2014.2.

[2]李朝陽等.干法與濕法乙炔發生工藝的對比與改進[J].聚錄乙烯,2012.11.

[3]王真松等.溶解乙炔氣回收技術在濕法乙炔氣生產中的成功應用[J].中國氯堿,2013.11.

[4]劉靜等.濕法乙炔工藝剖析及優化[J].聚錄乙烯,2012.8.

[5]劉紅松等.濕法乙炔生產中廢液、廢渣的循環利用[J].聚錄乙烯,2011.2.

[6]李富勇等.改進型濕法乙炔工藝介紹[J].聚錄乙烯,2012.9.

[7]李朝陽等.干法乙炔新工藝運行狀況、問題及對策[J].中國氯堿,2012.2.