乙炔生產中廢渣、廢液的循環利用

火瑞欽，梁 鋒，何 強

（陜西北元化工集團化工二分公司，陜西 榆林719300）

生產上有濕法乙炔和干法乙炔2 種工藝，以電石為原料生產乙炔是生產PVC 的重要組成部分和主要特點。濕法乙炔生產中所產生的電石渣漿、電石粉塵、清凈廢酸等一直困擾著乙炔分廠的發展，治理三廢將成為生存和發展的必然需要。

1 乙炔生產原理

電石遇水立即發生激烈反應生成乙炔，并放出熱量。 因電石中常含有硫化鈣 （CaS）、 砷化鈣（Ca3As2）、磷化鈣（Ca3P2）等雜質，與水作用時同時放出砷化氫（AsH3）、磷化氫（PH3）等有毒氣體。

反應方程式如下：

2 廢渣及廢液的循環利用

陜西北元化工集團化工二分公司乙炔分廠對乙炔生產過程中排放的氣相、液相和固相污染物進行了有效的治理，努力將節約能源、保護環境和企業發展有機結合起來，最大限度地實現資源綜合利用，從源頭上有效地消減了污染物的產生。并結合日常生產特點，進行了技術創新，探索出一條廢硫酸處理的新工藝，解決了廢硫酸污染環境的問題，打造出一條高效的循環經濟產業鏈。

2.1 廢硫酸的處理

廢硫酸與電石渣漿的反應主要設備包括反應槽、廢硫酸高位槽、反應漿液輸送泵與壓濾機。通過將廢硫酸與電石渣漿合理配比，使其在理想的條件下達到硫酸鈣的高產出，再通過泵將反應漿液輸送至板框式壓濾機，利用壓濾機實現漿液的固液分離，固體硫酸鈣應用于水泥生產，最終實現廢硫酸變廢為寶的目的。工藝流程見圖1。

通過研究乙炔清凈廢硫酸與電石渣漿反應的機理，實現廢硫酸與電石渣漿反應配比的優化，達到產出合格的、供水泥生產用的石膏，一方面緩解了環保壓力，有效解決硫酸清凈工藝過程產生的廢硫酸處理難的問題；另一方面可為企業降低生產成本。

圖1 廢硫酸處理流程圖

2.2 電石渣漿的處理

乙炔分廠一期電石水解所產生的電石渣經壓濾處理后含水小于36%， 二期電石干渣含水6%～10%，均可直接送往水泥公司用作水泥生產的原料。

2.2.1 電石渣用途

電石渣屬于難以處理的工業廢物，因含有大量的Ca（OH）2，可以作生石灰的代用品，廣泛用在建筑、化工、冶金、農業等行業，可用于填海、填溝、代替石灰石制水泥、生產生石灰作為電石原料、生產輕質磚、用作化工原料生產環氧丙烷、氯酸鉀等，而采用干磨干燒工藝，利用電石渣代替石灰石生產水泥是其最有效的綜合利用途徑。

2.2.2 電石渣的處理

處理方法1：乙炔發生器中電石反應對水質要求不高，電石渣漿廢水進行二級沉淀處理去除其中的懸浮物后可作為電石反應用水。 首先將乙炔發生器產生的渣漿廢水排放到渣漿收集他，再用泥漿泵輸送到渣漿沉淀池，在池中進行沉淀處理。上部清液經溢流進入豎流式二級沉淀池中，進行充分沉淀，使廢水中Ca（OH）2微粒再次沉降，清液溢流入集水池，用清水泵送入乙炔發生器。

處理方法2：將電石渣漿加入廢硫酸反應槽中，以一定的比例加入適量的廢硫酸進行中和反應，中和后出水的pH 值控制在7.0～8.0，使泥渣充分析出，pH 值過高或過低都可能使電石渣在沉淀池中堆積或產生隱性循渣。由于中和出水含有大量的Ca2+，與其他廢水混合后，最好控制進生化處理裝置的廢水pH 值為6.0～7.0，以避免析出Ca（OH）2，中和后的中性水與粉煤灰反應，生產固體混合物，從而解決了水平衡問題。

2.3 廢液的回收利用

濕法乙炔生產中的廢液主要有電石渣漿清液、清凈系統水洗塔和堿洗塔排出的洗滌液等。濕法產生的廢液經過公用工程電石渣漿系統進行沉降、冷卻，作為濕法發生器的生產用水。干法發生器產生的廢液主要有洗滌冷卻塔底部排出的渣漿、清凈水洗塔和堿洗塔排出的洗滌液等，通過沉降池沉淀降溫，作為干法發生器氣相洗滌管噴頭用水和洗滌冷卻塔塔底補水，其余部分通過管道輸送，經過公用渣漿系統作為濕法發生器的生產用水。

2.4 電石粉塵的回用

電石破碎過程產生的電石粉塵通過4 臺4 m3/h斗提機提升到干法裝置混料倉頂部粉塵緩沖罐，經過星形下料器均勻地加入到混料倉，作為干法發生器使用。

3 效果分析

3.1 經濟效益

3.1.1 清液用于乙炔發生的經濟效益[1]

電石渣漿濃縮后的清液用于乙炔發生，不僅可以提供電石水解的大量生產水，還可以保證水中的乙炔處于飽和狀態，減少乙炔溶于水的消耗，有效地回收了乙炔。乙炔發生溢流處的電石渣漿質量分數為6%～9%，按9%計算，30 萬t/a PVC 生產能力使用電石約56 t/h，生產的電石渣漿干基量為67.5 t/h，生產電石渣漿量750 t/h，其中水分為683 t/h。經計算，大氣壓下乙炔在85 ℃水中的溶解度約為0.701 kg/t，這樣，電石渣漿中溶解的乙炔量為480 kg/h。 如果將電石渣漿濃縮至25%左右， 濃電石渣漿質量為270 t/h，其中，水分約200 t/h。 由此可向乙炔分廠減少送水量480 t/h，減少水中的乙炔336 kg/h，每年減少乙炔損失量為2680t（年生產實際按8000h計），折合標電石為7 500 t，可節約電石費用2 250 萬元（電石價格以3 000 元/t 計）。

3.1.2 廢硫酸外用費用

廢硫酸廠家回收成本521 元/t，每月產生廢酸1 500 t，處理廢酸成本每噸二百元左右， 每噸節省321 元，每年可以為公司節約費用578 萬元。

3.1.3 電石粉塵節省費用

（1）根據實際情況，電石存放24 小時被使用，按照1 kg 電石在常溫常壓下24 小時風化產生0.7～0.9 g粉塵計算，1 噸電石產生70～90 g 粉塵，按照該公司年產100 萬t PVC 月消耗電石10 萬t計算， 可產生70～80 t 粉塵，電石發氣量按照290 kg/L 為基準，1 t 電石價格平均3 200 元，那么每月損耗22.4萬～28.8萬元。

（2）電石干法生產乙炔，電石經3 次破碎，從1次破碎出料粒度80 mm，2 次破碎出料粒度50 mm，3 次破碎出料粒度3 mm，現場實驗證明，電石歷經3次破碎1 噸電石產生粉塵約0.72 kg，忽略輸送過程中摩擦、撞擊產生粉塵因素，按照月消耗電石10 萬t計算，該產生720 t 粉塵，電石發氣量按照290 kg/L為基準，1 t 電石價格平均3 200 元，那么每月損耗720×3 200=230（萬元）。

3.1.4 外運勞務費用

根據3.1.3 中計算結果 （每月消耗電石10 萬t、產生粉塵790～800 t），車輛外按運200 元/t 計算，總計6 萬元。

因此， 每月因電石粉塵未被利用產生費用達264 萬元；每年需要的費用達3 168 萬元，通過技術改造，電石粉塵回收利用達到98.5%，每月節省費用達到260 萬元，每年為公司創收3 120 萬元。

3.2 社會效益

通過技術創新，乙炔分廠乙炔生產中的節能減排工作成效顯著，不僅經濟效益可觀，而且實現了廢液、廢渣零排放。此外，解決了生產中硫酸難以處理的問題，完善了生產循環經濟鏈，取得了良好的社會效益。

［1］陳文鋒.電石渣漿在純堿生產中的應用.純堿工業，2007（2）：34－35.