50萬t/a電石法PVC裝置中汞污染的防治

李廣伍

(青海鹽湖鎂業有限公司，青海 格爾木 816000)

青海鹽湖鎂業有限公司金屬鎂一體化項目建設有50萬t/a電石法PVC裝置，擁有128臺 VCM轉化器，每臺轉化器裝填6 t氯化汞觸媒；擁有4臺除汞器，每臺除汞器裝填7 t活性炭。在氯乙烯生產過程中將會產生大量的含汞廢水、含汞廢觸媒、含汞廢活性炭以及含汞廢酸、含汞廢堿等物質。汞對人體有害，其在水體中富積會對水體和環境造成污染。為使廢水達標排放，消除對人體和環境的傷害，電石法PVC生產單位以及現場操作人員必須了解汞的流向及消減措施，嚴格處理含汞廢水以及廢觸媒和廢活性炭,確保將汞對人體和環境的危害降至最低。

1 汞的流向分析

從電石法PVC生產工藝流程及化學反應分析，汞的流向主要有以下5個方面。

(1)觸媒包裝袋及廢觸媒。

在VCM合成過程中，當乙炔和氯化氫反應合成VCM的轉化率下降到一定程度，不能滿足生產需要時便要進行更換，廢觸媒中主要含活性炭、氯化汞等物質，氯化汞質量分數在3%～5%，廢觸媒為危險固體廢物，也是電石法PVC生產中主要的含汞固體廢物。同時，更換觸媒后的觸媒包裝袋由于殘留觸媒也必須妥善處理，防止對環境造成污染。

(2)抽觸媒廢水。

在更換和翻倒觸媒的過程中，須采用真空泵使觸媒儲罐與轉化器之間形成壓差，將轉化器列管內的觸媒密閉吸入儲罐，以減少觸媒與人體和環境的接觸環節。在抽換觸媒的過程中，產生的粉塵通過除塵器中的噴淋水進行吸收，這將會產生一定量的含汞廢水。

(3)廢活性炭。

在乙炔和氯化氫合成反應生成VCM的過程中，有一部分氯化汞和汞會升華，在反應生成粗VCM氣流的帶動下，升華后的汞將會進入裝載有活性炭的除汞器中被活性炭吸附，吸附飽和后的活性炭含汞質量分數為2%～3%，此時需要及時更換活性炭，這將會產生吸附有汞的活性炭。

(4)含汞廢酸。

粗VCM氣體經除汞器除去大部分汞后，進入泡沫塔和水洗塔等系統脫除反應中過量的氯化氫氣體形成的鹽酸，殘留的汞也會隨鹽酸形成含汞廢酸。

(5)含汞廢堿。

從脫酸系統中出來的VCM氣體進入堿洗塔，剩余的氯化氫氣體發生中和反應，部分汞被堿液吸收形成含汞廢堿。

2 汞污染的防治

對于在電石法PVC生產過程中形成的廢觸媒、含汞廢活性炭、含汞廢水、含汞廢酸、含汞廢堿，青海鹽湖鎂業有限公司采用以下方式進行處理，以消除汞對環境和人體的傷害。

(1)觸媒的選擇。

采用新型低汞觸媒，氯化汞質量分數在6%左右(比傳統高汞觸媒氯化汞質量分數低約50%)。由于低汞觸媒汞的使用效率高，催化活性高，升華速度低，且使用壽命不低于傳統的高汞觸媒，因此觸媒單耗和汞流失量均大幅度下降[1-3]。

(2)生產工藝的控制。

過高的反應溫度會使氯化汞升華量增大，觸媒活性下降，使用壽命縮短，汞流失量升高。為了將汞流失量減小到最低，應控制乙炔空間流速，提高轉化器的傳熱能力，并嚴格控制轉化器反應溫度在130～150 ℃。

(3)廢觸媒、廢活性炭的處理。

通過嚴格的管理規定和流程，將更換下來的廢觸媒和廢活性炭全部進行回收，進行專項管理，定期、定量送到有回收資質的企業處理。

(4)含汞廢酸、廢堿的處理。

含汞廢酸經過解吸、深度解吸裝置后，得到的氯化氫全部回收用于生產VCM，解吸后的稀酸進入泡沫塔循環使用，部分含汞廢酸與堿洗塔中的含汞廢堿進行中和處理，中和后的含汞廢液送入含汞廢水處理單元進行處理。

(5)對操作人員的要求。

要求操作人員嚴格控制VCM轉化器的溫度，防止觸媒中汞的流失。填裝、更換觸媒的人員要配備防塵防毒的相關勞保用品，并普及汞對環境、人體的傷害，對汞的防治以及國家對汞的使用和處理等方面的法律法規。

(6)含汞廢水的處理。

對于在更換、翻倒觸媒過程中產生的廢水，以及含汞廢酸、廢堿中和后產生的含汞廢水，通過加入硫氫化鈉來處理。硫氫化鈉與廢水中的氯化汞反應生成不溶于水的硫化汞，然后采用汞轉型分離器進行分離。

青海鹽湖鎂業有限公司50萬t/a電石法PVC裝置含汞廢水設計處理能力為100 m3/d，含汞廢水處理的流程為：將含汞廢水用泵送至含汞廢水處理單元的汽提塔，用鼓風機吹出廢水中的VCM氣體，廢水進入均質池；在均質池中將含汞廢水的pH值調節到7～9；經過中和反應后的出水，由泵打入汞轉型分離器，并加入聚丙烯酰胺及除汞劑；廢水與除汞劑反應后，在分離區進行固液分離，大部分的汞在此處被除去；除汞劑(過量)在汞轉型分離器中自循環使用，上清液自流到氧化還原池；廢水在氧化還原池中經氧化還原反應，進一步除去水中的汞以及部分有機物，出水進入儲水池，而后經泵提升依次送入砂濾器、膜分離器，最終出水排入清水池。若出水不達標，則由泵送入均質池再次處理。汞轉型反應器內的除汞劑一次投加，失效后排入儲渣池。汞轉型分離器產生的泥渣自排入儲渣池，由泵送入壓濾機，壓濾處理后產生的泥餅包裝外運。壓濾出水排入反沖洗廢水池，經處理后的出水由反沖洗泵送入砂濾器及膜分離器作為反沖洗水，反沖洗出水排入反沖洗廢水池。反沖洗廢水池中的廢水由反沖洗池提升泵送至均質池進行再次處理[4-5]。含汞廢水處理的工藝流程如圖1所示。

圖1 含汞廢水處理工藝流程Fig.1 Process flow of mercury-containing wastewater treatment

含汞廢水中HgCl2的質量分數為(2～3)×10-6，一般為堿性，有時會呈酸性。經過上述處理，含汞廢水中含汞質量濃度≤0.005 mg/L，pH值為6～9，其他性能滿足GB 15581—1995《燒堿、氯乙烯工業污染物排放標準》中PVC企業水污染最高允許排放限值中的一級標準，排出的氣體滿足GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》中的二級排放標準。

3 結語

柴達木盆地位于三江之源,是中華水塔,生態環境極其重要。青海鹽湖鎂業有限公司在合理開采“鉀、鈉、鎂”資源，建設循環經濟的過程中，非常重視對生態環境的保護。在觸媒的利用上積極響應國家法規，在采用低汞觸媒的同時采取一系列的回收和處理措施，嚴格防止汞對環境和人體造成危害。隨著環保意識的不斷加強，PVC行業的不斷發展和無汞觸媒的技術進步，電石法PVC生產工藝將越來越綠色環保。

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