氯碱节水成套技术开发及效果评估

章萍

（新疆天业集团有限公司，新疆石河子832000）

氯碱节水成套技术开发及效果评估

章萍

（新疆天业集团有限公司，新疆石河子832000）

介绍了“氯碱企业节水技术开发”课题的关键技术及创新性。该课题涵盖了干法乙炔、乙炔上清液闭式循环工艺、聚合母液水处理和含汞废水处理4项氯碱行业节水共性技术。

氯碱节水；干法乙炔；上清液；聚合母液水；循环冷却水；含汞废水

传统氯碱工业是典型的高能耗、高污染和高资源消耗的行业，随着国家节能减排力度的增大，氯碱工业的发展面临巨大的挑战，大力推行清洁生产是行业发展的必然趋势。开发清洁生产关键支撑技术是实现清洁生产的关键环节。

新疆天业集团有限公司是国家循环经济第一批试点企业。2007年，该公司承担了国家“十一五”科技支撑项目“高耗水行业节水技术开发与示范”的子课题—氯碱企业节水技术开发，课题内容包括干法乙炔、乙炔上清液闭式循环新工艺、聚合母液水处理、含汞废水处理等4项氯碱行业节水共性技术。2010年10月，课题顺利通过科技部的验收，取得了预期的效果。

1 课题解决的关键技术及创新性

1.1 干式电石法乙炔发生技术

干法乙炔发生是用略多于理论量的水以雾态喷在电石粉上使之水解，反应热由水汽化带出。

1.1.1 发生器的结构设计及控制方案

发生器的结构设计及控制方案是干法乙炔发生技术的核心环节。本课题采用立式、多层结构的干法乙炔发生器，确保电石在发生器内合理的停留时间；设计合理的电石布料装置，保证电石在发生器内部挡板上分布的均匀性；采用特殊结构的雾化喷头装置，确保电石与水充分接触。通过以上措施确保了电石完全反应。

1.1.2 干法乙炔发生系统的优化及工程创新

在电石生产乙炔工艺中，国外较普遍采用的是干式发生器，其特点是采用小块电石（粒度小于3 mm）为原料，喷入稍大于理论水量的水，以及获得含水量约10%左右的副产品氢氧化钙以干粉状排出。本课题开发的干法乙炔发生器的基本结构形式与之类似，副产品氢氧化钙（电石渣）的含水量控制在6%以内，与国外同类技术相比，技术水平有了一定的提高。

1.2 湿式电石法乙炔上清液闭式循环技术

上清液闭式循环工艺的关键是重新建立了乙炔发生和清净系统的水平衡。

1.2.1 清净系统废次钠内部循环利用技术

清净系统用的次钠溶液，一般通过水、烧碱和氯气在文丘里反应器内直接合成，也有将氯碱装置副产的高浓度次氯酸钠溶液进行稀释使用。本课题解决了废次氯酸钠用于次氯酸钠配制中乙炔气的积聚问题，将废次钠溶液替代一次水用于次钠溶液的配制，减少了清净系统的用水量，降低了清净系统废水的产生量，避免了大量清净废水进入发生系统。

1.2.2 优化乙炔气洗涤及降温流程，提高上清液回用率

该课题强化发生系统乙炔气的洗涤效果，将清净系统大量水直接洗涤及降温工艺优化为间接换热工艺，大幅度降低了用水量和系统废水产生量。同时，加大对上清液的冷却，避免上清液由于温度高而被迫外排，最大限度提高上清液的回用率。通过以上技术措施，最终实现了乙炔上清液的封闭式循环。

1.3 聚合母液水回收技术

在PVC生产排放的废水中，聚合母液废水占60%～70%，其中含有PVA、引发剂、双酚A等可溶性有机物，悬浮物和氯乙烯含量较高，COD平均为200 mg/L，且BOD与COD的比值很低，因而可生化性较差，同时，由于所含有机物多具毒性或难以生物降解，悬浮法聚合母液废水被公认为较难处理的化工废水，本课题采用水解酸化＋接触氧化法工艺和微生物活化技术处理该废水。

由于聚合母液水中所含污染物大部分为大分子有机物，有机物/无机物值较低，结合厌氧、兼性和好氧微生物各自的优点，将厌氧处理控制在水解、发酵和产酸3个阶段，形成水解酸化工艺，将好氧微生物难降解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物，然后利用生物氧化工艺的好氧微生物将小分子有机物彻底分解成无机物，降低废水中的污染指标。生物氧化采用接触氧化法，是活性污泥法与生物滤池复合的生物膜法，具有容积负荷高、运行管理方便、对水质适应能力强和污泥产量低等特点，很好地满足了生产运行的要求。

1.4 采用微生物活化技术，稳定聚合母液水的处理效果

在采用生物接触氧化法工艺处理聚合母液水时，填料上的污泥沉积是接触氧化处理工艺上的一大难题。该装置运行8个月就出现了填料污泥堆积、生物膜功能退化、处理设施损坏及出水水质不能稳定达到电厂冷却回用水标准等问题。为此，采用高活性微生物和微生物活化技术，解决了PVC离心母液废水接触氧化工艺中填料上污泥沉积问题。处理后的母液水水质稳定，COD低于40 mg/L。同时，摸索出了活性剂的添加量、添加条件、添加方式及降低损耗的措施，以提高装置运行的经济性。

1.5 含汞废水处理技术

本课题注重源头减排，将盐酸解析技术与汞处理技术相结合，重新设计出氯碱行业含汞废水处理的全新流程（见图1），该技术取得的成果如下。

图1 含汞废水处理工艺流程

（1）含汞盐酸深度解析工艺开发

在综合考虑解析效果和解析助剂回收利用的可行性方案后，最终确定将氯化钙做为深度解析助剂，并且设计出盐酸深度解析工艺及解析助剂循环回收利用工艺。该工艺将解析残液（氯化氢质量分数可以控制到1%以内）做为吸收剂在系统内封闭式循环，过程控制采用DCS控制，整套工艺设计基本合理。

（2）设备及管道材质的合理选择

由于浓盐酸属于强酸性，其中又含有重金属汞离子，以及解析助剂氯化钙易结垢的特点，又运行在高温环境中，对设备和管道会造成严重腐蚀，因此对材料的要求较为苛刻。本课题通过对各类材料的不断试验，并通过长时间实验室运行，选择石墨设备和钢衬聚四氟乙烯材料的管道，以此来保证装置的连续运行。装置的开车率稳步提高，满足了生产要求。

（3）汞处理系统中pH值的监测与调节

对排出系统的含汞废水，采用了硫氢化钠沉淀法处理技术。该技术的处理效果受pH值、硫氢化钠的加入量、反应及沉降时间的影响非常大。由于加大了对含汞废水的预处理工作，最大限度地稳定了处理前的水质，加大了对体系pH值的监测，稳定了含汞废水的处理效果。

2 课题取得的效果及产业化前景

聚氯乙烯的废水主要来源于电石渣中的碱性废水（乙炔上清液）和聚合母液水，废水中含有的大量COD，是废水治理的主要难题。本课题解决了水耗高的问题。针对乙炔发生过程存在的水资源消耗高、电石渣污染及综合利用过程中能耗高的现象，明确提出开发干法乙炔技术并建立示范装置。从项目执行来看，其节能减排的效果显著，年实现节水达到680万t左右。与干法乙炔配套的电石渣新型干法水泥技术，其熟料热耗由湿磨干烧的4 600 kJ/kg下降至3 800 kJ/kg，节煤20%以上，节能减排效果显著。

为积极应对电石法聚氯乙烯节能减排的巨大挑战，2007年11月，国家发展和改革委员会2007年第74号公告《氯碱（烧碱、聚氯乙烯）行业准入条件》中提出：“鼓励干法制乙炔、大型转化器、变压吸附、无汞触媒等电石法聚氯乙烯工艺技术的开发和技术改造。鼓励新建电石渣制水泥生产装置采用新型干法水泥生产工艺”。2008年4月，国家发展改革委印发了《关于鼓励利用电石渣生产水泥有关问题的通知》（发改办环资（2008）981号），明确提出新建电石法聚氯乙烯装置必须配套电石渣新型干法水泥装置，这为与新型干法水泥装置相配套的干法乙炔技术的推广奠定了扎实的基础。2009年8月，国家环保部发布《清洁生产标准氯碱工业（聚氯乙烯）》，将干法乙炔装备、盐酸脱析装备、母液水处理技术列入清洁生产标准一级标准指定技术。2010年3月14日，工业和信息化部印发《关于印发聚氯乙烯等17个重点行业清洁生产技术推行方案的通知》，将干法乙炔技术、聚合母液水回收技术、盐酸脱析技术和含汞废水处理等技术列入了行业清洁生产重点推广技术。

因此，本课题研发的氯碱节水技术具有巨大的推广前景，会推动氯碱行业的清洁生产水平，为中国氯碱工业的可持续发展做出重要贡献。

Water-saving technology development and impact assessment

ZHANG Ping
（Xinjiang Tianye Tianchen Chemical Co.,Ltd.,Shihezi 832000,China;）

The key of technology and innovation of the issues"chlor-alkali company water-saving technology development"was introduced.The project covers the dry acetylene,acetylene supernatant closed cycle process,the polymerization liquor treatment,mercury-containing wastewater treatment that four common water-saving technology in chlor-alkali industry.

dry acetylene;supernatant;water mother liquor of polymerization;cooling cycle water;mercurycontaining wastewater;

TQ085

B

1009－1785(2011)02-0038-02

2010-11-05