電石法PVC樹脂生產(chǎn)過程中節(jié)水控制措施

王林

(新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司，新疆 烏魯木齊 830009)

新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司始建于2009年，2012年先后運(yùn)行投產(chǎn)第1期、第2期項(xiàng)目，電石法PVC裝置生產(chǎn)規(guī)模達(dá)80萬t/a，離子膜燒堿裝置生產(chǎn)規(guī)模達(dá)60萬t/a。電石法PVC生產(chǎn)過程中水資源消耗大，對(duì)于嚴(yán)重缺水的新疆化工企業(yè)，節(jié)水優(yōu)化顯得尤為重要。筆者根據(jù)電石法PVC樹脂生產(chǎn)過程中界區(qū)用水問題進(jìn)行分析，根據(jù)各裝置用水特點(diǎn)通過技術(shù)改造和控制優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)PVC生產(chǎn)過程節(jié)約新鮮水用量和廢水內(nèi)部消化，達(dá)到零排放。

1 PVC裝置簡(jiǎn)介

電石法PVC樹脂生產(chǎn)系統(tǒng)主要由乙炔裝置、氯乙烯裝置、聚合裝置及輔助裝置構(gòu)成，生產(chǎn)過程中須使用大量工業(yè)水和純水，并隨之產(chǎn)生廢水，裝置運(yùn)行過程中存在各裝置內(nèi)部和裝置間用水、節(jié)水不均衡，通過不斷優(yōu)化及技改，實(shí)現(xiàn)裝置整體的水平衡控制。

2 PVC裝置間用水影響因素分析

2.1 裝置間水平衡情況

聚合裝置使用純水對(duì)聚合釜沖洗，產(chǎn)生的沖釜水送往乙炔裝置，與母液水同一管線，因其濁度高影響自身回用效果；聚合母液水小部分直接送乙炔發(fā)生工序使用，另一部分通過生化處理達(dá)標(biāo)后送往各裝置循環(huán)水使用，但處理后因其屬于軟水不利于循環(huán)水水質(zhì)控制，尤其在冬季濃縮倍數(shù)較低情況下更不易控制循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)，極易引起水系統(tǒng)腐蝕，有必要改變生化處理水用途，以適應(yīng)裝置平穩(wěn)運(yùn)行；氯乙烯裝置處理后的含汞廢水在氯乙烯裝置內(nèi)部回用消化仍存在余量(約1.5 m3/h)，送至乙炔車間。裝置開車初期用水平衡見圖1。

圖1 裝置開車初期用水平衡圖

2.2 各裝置內(nèi)部用水分析

(1)乙炔裝置。

使用工業(yè)水的部位主要有：發(fā)生裝置渣漿泵機(jī)封水、發(fā)生器水封換水、氣柜補(bǔ)水，清凈裝置堿洗塔換堿、堿泵、廢次氯酸鈉真空泵機(jī)封水，渣漿工序渣漿泵機(jī)封水、高壓清洗機(jī)，循環(huán)水補(bǔ)水，廢水系統(tǒng)補(bǔ)水。

裝置開車初期工業(yè)水使用量：發(fā)生裝置用水量約為68 m3/h，清凈配制用水量為62 m3/h，渣漿處理用水量為36 m3/h，氣柜用水量為0.2 m3/h，乙炔循環(huán)水35 m3/h，合計(jì)使用工業(yè)水量為201.2 m3/h。

純水使用量以滿足裝置循環(huán)為主，其用水部位主要有：升壓機(jī)工作液、乙炔氣回收裝置、冷凍站5 ℃補(bǔ)水。純水用量較小，不影響整體水平衡，乙炔裝置所需工業(yè)水對(duì)水質(zhì)要求不高，除去機(jī)封水所用水和循環(huán)水補(bǔ)水外，其他用水可用生化產(chǎn)水替代。

(2)氯乙烯裝置。

氯乙烯裝置工業(yè)水使用量：凈化裝置水洗塔平均用水量為2 m3/h，壓縮工序平均用水量為0.17 m3/h，轉(zhuǎn)化工序平均用水量為1.09 m3/h，精餾工序平均用水量為0.04 m3/h，球罐平均用水量為1.2 m3/h，含汞廢水平均用水量為0.07 m3/h，合計(jì)使用工業(yè)水量為4.57 m3/h。

純水主要用于空氣冷卻器補(bǔ)水30 m3/h，壓縮機(jī)自循環(huán)冷卻水補(bǔ)水0.4 m3/h，熱水塔熱水循環(huán)系統(tǒng)0.4 m3/h，合計(jì)用水量30.8 m3/h。

裝置使用原水之后產(chǎn)生的廢水全部由含汞廢水處理裝置處理后循環(huán)利用，余下的約1.5 m3/h處理水送往乙炔發(fā)生裝置使用。空氣冷卻器使用大量純水不利于節(jié)水。

(3)聚合裝置。

工業(yè)水主要用于聚合循環(huán)水補(bǔ)水，補(bǔ)水量為60～100 m3/h。純水主要用于聚合釜加水、沖洗、助劑配制、機(jī)封水、汽提塔沖洗等，其用水量為352 m3/h。離心母液水產(chǎn)生量為324 m3/h。影響內(nèi)部平衡的因素主要有聚合干燥和出料廠房機(jī)封水未內(nèi)部循環(huán)使用作為循環(huán)水補(bǔ)水，水量約為28 m3/h，造成純水浪費(fèi)；聚合釜和汽提塔沖洗水只對(duì)水溫、水壓要求較高，此部分使用純水不利于節(jié)水，可用其他低質(zhì)水替代。

3 節(jié)水優(yōu)化控制關(guān)鍵點(diǎn)

(1)乙炔裝置工業(yè)水零用量改造。

根據(jù)乙炔裝置用水使用情況，裝置對(duì)水質(zhì)要求不高，局部對(duì)濁度有所要求(如機(jī)封水等)，通過生化裝置處理后的水質(zhì)完全能達(dá)到用水需求，說明乙炔裝置完全能使用生化處理水代替新鮮工業(yè)水[1]；從使用量來看，在裝置開車初期滿負(fù)荷時(shí)，總補(bǔ)充水量將達(dá)到234 m3/h。其中，生化產(chǎn)水用于機(jī)封水、水封換水以及高壓清洗機(jī)和裝置的補(bǔ)充水。改造后，乙炔裝置用水來源主要有生化水、母液水、聚合汽提廢水；母液水主要用于發(fā)生器和乙炔渣漿系統(tǒng)補(bǔ)充水，生化水主要替代工業(yè)水，從而取代機(jī)封水、水封換水以及高壓清洗機(jī)補(bǔ)充水；據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽提廢水輸送量約22 m3/h，母液水量約35 m3/h，生化產(chǎn)水量達(dá)到136.2 m3/h，可以替代乙炔部分用水需求，同時(shí)界區(qū)內(nèi)循環(huán)水裝置全部補(bǔ)充新鮮工業(yè)水，以確保水質(zhì)正常。

(2)氯乙烯裝置節(jié)水優(yōu)化。

空氣冷卻器補(bǔ)水因需要用純水進(jìn)行補(bǔ)充，其與生化產(chǎn)水水質(zhì)相當(dāng)，完全可以用生化產(chǎn)水代替純水補(bǔ)入，節(jié)約純水量約30 m3/h，同時(shí)減少生化產(chǎn)水量30 m3/h。通過氯乙烯裝置、乙炔裝置以及熱電脫硫裝置可完全消化掉所有的母液生化處理產(chǎn)水，實(shí)現(xiàn)生化水的產(chǎn)用平衡。

氯乙烯堿洗塔使用片堿配堿工藝[2]，代替32%液堿，減少32%液堿中所帶水分對(duì)系統(tǒng)水平衡的影響。在合成裝置區(qū)域內(nèi)增加配堿池，增加配套攪拌裝置，實(shí)現(xiàn)片堿配堿后，可有效解決含汞廢水處理完后存在余量外送的水平衡問題。通過改造實(shí)現(xiàn)了氯乙烯裝置內(nèi)部用水平衡，杜絕了裝置廢水外排情況。

(3)聚合裝置節(jié)水優(yōu)化。

聚合裝置的聚合釜和汽提塔沖洗水只對(duì)水溫、水壓要求較高，通過水質(zhì)分析及裝置整體水平衡分析，用聚合母液水代替汽提軟水，投用后各項(xiàng)參數(shù)平穩(wěn)，降低軟水用量約為22 m3/h，即減少了母液水排放，提高了水的利用率。

界區(qū)內(nèi)機(jī)封水增加收集設(shè)施，增設(shè)加壓裝置，實(shí)施機(jī)封水自循環(huán)改造；聚合裝置內(nèi)機(jī)封冷卻水全部使用純水，水質(zhì)良好，將其全部收集起來，此部分水經(jīng)簡(jiǎn)單過濾后增壓繼續(xù)作為機(jī)封水使用。此部分機(jī)封回水重復(fù)利用，一方面可減少純水消耗28 m3/h，同時(shí)減少生化裝置處理負(fù)荷量28 m3/h。

4 改造前后效果對(duì)比

改造后各裝置所用一次水量見表1。

表1 各裝置所用一次水量Table 1 Primary water amount needed in different units

由表1可知：各裝置耗水量逐年降低，生產(chǎn)廢水無外排情況發(fā)生。

5 結(jié)語

電石法PVC生產(chǎn)過程中所涉及用水點(diǎn)較多，水質(zhì)要求各異，通過實(shí)際運(yùn)行分析，選擇適合要求的用水水質(zhì),進(jìn)行綜合調(diào)整，通過改造和水平衡調(diào)度，實(shí)現(xiàn)裝置生產(chǎn)的節(jié)水；氯乙烯裝置堿洗塔配制稀堿液，增加廢水用量，實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)部零排放水平衡；乙炔裝置用生化產(chǎn)水代替工業(yè)水，實(shí)現(xiàn)工業(yè)水零用量，從而減少循環(huán)水裝置生化軟水的補(bǔ)入量，降低循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕性；聚合裝置通過機(jī)封水自循環(huán)和用母液水代替純水沖洗聚合釜，減少純水用量和廢水排放，優(yōu)化水平衡；各裝置內(nèi)部及裝置間按照“高質(zhì)水回用高要求用水部位，低質(zhì)水回用低用水要求部位”原則，實(shí)現(xiàn)用水減量化、廢水零排放的效果。