乙烯氧氯化法與電石法生產(chǎn)聚氯乙烯的環(huán)保效益

趙東濤，王浩

（青島海晶化工集團(tuán)有限公司，山東青島266409）

乙烯氧氯化法與電石法生產(chǎn)聚氯乙烯的環(huán)保效益

趙東濤，王浩

（青島海晶化工集團(tuán)有限公司，山東青島266409）

結(jié)合聚氯乙烯搬遷項(xiàng)目，將搬遷后新建乙烯氧氯化法生產(chǎn)聚氯乙烯項(xiàng)目與搬遷前的電石法生產(chǎn)聚氯乙烯項(xiàng)目，從環(huán)保效益上進(jìn)行分析對比。

電石；乙烯；氧氯化；汞觸媒；環(huán)境效益

聚氯乙烯是中國較早工業(yè)化的合成樹脂之一，目前，中國聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝主要有電石法和乙烯氧氯化法。由于中國石油資源緊缺和國內(nèi)需求增長，長期以來，電石法一直作為中國聚氯乙烯生產(chǎn)行業(yè)的首選。近年來，生態(tài)環(huán)境問題日益突出，環(huán)境保護(hù)迫在眉睫，從國家到地方越來越重視生態(tài)環(huán)境問題，并出臺一系列的環(huán)境保護(hù)政策法規(guī)，加強(qiáng)了對環(huán)境的保護(hù)。在未來，高科技、高效益、低污染、低能耗、環(huán)境友好，將是行業(yè)的發(fā)展趨勢。

本文針對青島海晶化工集團(tuán)有限公司40萬t/a搬遷項(xiàng)目，采用乙烯氧氯化法替代電石法生產(chǎn)聚氯乙烯所產(chǎn)生的環(huán)境效益作簡要分析。

1 電石法生產(chǎn)原理及主要的環(huán)境污染源

1.1 反應(yīng)原理

電石法生產(chǎn)聚氯乙烯是以電石為原料，通過電石和水反應(yīng)生產(chǎn)乙炔，再由乙炔和氯化氫反應(yīng)生產(chǎn)氯乙烯，氯乙烯聚合生產(chǎn)聚氯乙烯。

1.2 主要污染源及控制措施

（1）廢氣。主要來源于聚合出料后的漿料中仍含有部分氯乙烯，經(jīng)過吸附回收之后的尾氣經(jīng)高空排放。

（2）廢水。電石與水反應(yīng)生產(chǎn)乙炔過程中會產(chǎn)生電石泥廢水，該廢水經(jīng)乙炔發(fā)生器排出后返回乙炔發(fā)生器循環(huán)利用。

合成氯乙烯水洗塔產(chǎn)生的酸性廢水經(jīng)蒸脫處理后，返回水洗塔循環(huán)利用；合成氯乙烯中和塔產(chǎn)生的中和廢水送至電石泥壓濾水池，返回發(fā)生器綜合利用。

（3）固廢污染源。電石法生產(chǎn)聚氯乙烯工藝過程中主要的固廢污染源為合成氯乙烯過程中使用的汞觸媒，以及反應(yīng)過程中產(chǎn)生的高沸物。每年產(chǎn)生的廢汞觸媒和高沸物均委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行處置。

2 乙烯氧氯化法反應(yīng)原理及主要污染源

2.1 反應(yīng)原理

乙烯氧氯化法是以乙烯為原料，同時(shí)可以消耗其副產(chǎn)物氯化氫的生產(chǎn)工藝。該生產(chǎn)工藝主要包含3個部分。

（1）乙烯直接氯化

該項(xiàng)目的乙烯直接氯化采用高溫氯化和低溫氯化相結(jié)合的工藝，其主要反應(yīng)均為乙烯和氯氣在催化劑三氯化鐵的條件下進(jìn)行反應(yīng)生產(chǎn)1，2-二氯乙烷。

主反應(yīng)式為：C2H4（g）+Cl2（g）→C2H4Cl2

（2）乙烯平衡氧氯化

乙烯氧氯化反應(yīng)必須在催化劑的作用下進(jìn)行。常用的催化劑是金屬氯化物，以氯化銅的活性最高。工業(yè)上普遍采用的是以三氧化二鋁為載體的氯化銅催化劑，在催化劑作用下的反應(yīng)式如下：

（3）EDC裂解

EDC裂解主要是乙烯直接氯化和氧氯化產(chǎn)生合格的EDC，在高溫作用下以自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行裂解生產(chǎn)氯乙烯和氯化氫的過程。

主反應(yīng)式：C2H4Cl2+Heat（熱量）→C2H3Cl+HCl

2.2 乙烯氧氯化法主要污染源及防治措施

（1）廢氣。在乙烯氧氯化法生產(chǎn)聚氯乙烯過程中會產(chǎn)生部分的工藝廢氣，此部分廢氣主要包括EDC精制尾氣、裂解爐煙氣、懸浮聚合氯乙烯回收尾氣及PVC干燥尾氣。裂解爐的燃燒采用清潔能源氫氣，燃燒后產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境影響較小，可以忽略不計(jì)；氯乙烯回收尾氣和PVC干燥尾氣經(jīng)過變壓吸附回收大部分的氯乙烯單體，回收的尾氣再送至焚燒單元進(jìn)行處置。EDC精制尾氣通過管道送至該裝置配套建設(shè)的焚燒裝置進(jìn)行焚燒處理。

（2）廢水。該方法生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的工藝廢水主要包含氧氯化廢水、母液水、汽提廢水、煙氣洗滌廢水，所有廢水均經(jīng)管道送至廠區(qū)污水處理裝置。母液水處理后作為廠區(qū)循環(huán)水補(bǔ)充水回收利用。

（3）固廢。該方法生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要廢物為裂解產(chǎn)生的焦油以及輕、重組分。裂解焦油委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行處置。

3 環(huán)境效益對比

從改變前后原料和廢物的產(chǎn)生2個方面進(jìn)行對比，改變前后的污染物對比見表1。

從表1可見，該企業(yè)此次搬遷，將現(xiàn)有的電石法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝改變?yōu)橐蚁┭趼然?，在減少環(huán)境污染方面得到了很大的改善。從原料上，電石屬于高污染、高能耗的原料。從工藝上，通過改變生產(chǎn)工藝，淘汰了汞觸媒的使用，每年可減少約120 t汞觸媒的排放。同時(shí)，通過新上的變壓吸附等設(shè)施加強(qiáng)了對氯乙烯的回收利用，通過焚燒裝置的處理后大大減少了氯乙烯尾氣、PVC尾氣等對環(huán)境的危害，經(jīng)計(jì)算，改變工藝后，每年可減少VCM尾氣排放811.2 t。

從環(huán)境效益方面，電石法生產(chǎn)時(shí)每年用于防治電石粉塵及含汞廢水處理的費(fèi)用約40萬元，每年處置廢汞觸媒費(fèi)用約60萬元；改變工藝后，單單取消汞觸媒的使用一項(xiàng)就節(jié)省約600萬元/a。且乙烯氧氯化法使用的氯化銅催化劑對環(huán)境污染影響很小。另外，新項(xiàng)目環(huán)?？偼顿Y約8 028萬元，主要用于廢氣和廢水處理設(shè)施的建設(shè)，如焚燒單元、變壓吸附系統(tǒng)、廢水處置系統(tǒng)等，待項(xiàng)目全部運(yùn)行后每年可節(jié)約因廢物處置及原料利用損失等造成的費(fèi)用約八百多萬元。

表1 改變前后污染物對比表

4 結(jié)論

通過該項(xiàng)目的實(shí)施，從環(huán)境保護(hù)角度，乙烯氧氯化法在以下幾方面優(yōu)于電石法生產(chǎn)聚氯乙烯。

（1）原料上，乙烯要優(yōu)于電石，乙烯的采用避免了電石泥的產(chǎn)生，同時(shí)也避免了電石破碎過程中產(chǎn)生電石粉塵，減少了對環(huán)境的污染。

（2）在工藝廢氣的處置上，乙烯氧氯化法在工藝過程中產(chǎn)生的尾氣比電石法種類多，但該項(xiàng)目的裝置對每一個產(chǎn)生尾氣的環(huán)節(jié)都相應(yīng)設(shè)置了吸附回收裝置，并設(shè)置了焚燒單元對不能回收的尾氣進(jìn)行焚燒處理，大大減少了對環(huán)境的損害。

（3）該項(xiàng)目響應(yīng)了國家高風(fēng)險(xiǎn)污染物行動計(jì)劃，徹底消除了對高污染物汞觸媒的使用，使企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平上提高了一大步。

Environmental benefits of PVC production by ethylene oxychlorination method and calcium carbide method

ZHAO Dong-tao，WANG Hao
（Qingdao Haijing Chemical Co.,Ltd.,Qingdao 266409，China）

With PVC relocation project，will be relocated after the new ethylene oxy-chlorination producing PVC project and before removal of the calcium carbide production of PVC project，analyzed from the environmental benefits.

calcium carbide；ethylene；oxygen chlorination；mercury catalyst；environmental benefits

TQ325.3

：B

：1009－1785(2017)05-0035-02

2016-11-30