氯碱行业的主要环境问题及对策建议

左志远

（青岛海晶化工集团有限公司 山东青岛 266042）

1 氯碱行业的发展现状

2011年，在烧碱价格高位、市场整体运行状况较好的带动下，烧碱产能继续保持了较高的增长态势，由于受市场价格下滑影响，PVC产能的扩张速度略有放缓。据统计，截止至2011年底，国内烧碱总产能达到3 421万t/a，产量2 466万t/a，其中离子膜法装置产能3 035万t/a，占总产能比例接近90%，隔膜法装置能力377万t/a，占国内总产能比例继续减少。国内聚氯乙烯总产能达到2 162万t/a，产量1 295万t/a，其中，电石法装置生产能力为1723万t/a，占总产能的比例为79.7%，乙烯法装置生产能力439万t/a，占总产能的比例为20.3%。

经过多年的快速发展，东部沿海地区氯碱企业面临劳动力成本上升、环境资源约束日趋严重的压力，步入升级和转变增长方式的提升阶段。中西部地区由于劳动力成本较低、资源丰富，该地区氯碱工业迅速崛起，国内氯碱行业的生产中心逐步向中西部转移。

传统的山东、江苏、河南、浙江等地仍是国内烧碱的主要产区，烧碱产能达到1 649万t/a，占全国烧碱产能的48.3%。

内蒙古、山东、新疆、河南、天津、四川、山西等地是国内聚氯乙烯的主要产地，在产聚氯乙烯42家，产能合计1 276.5万t/a，占全国聚氯乙烯总产能的59%，聚氯乙烯平均产能为30.4万t/a，项目规模大型化已成为国内聚氯乙烯产业的普遍发展趋势。

2 氯碱行业环保技术发展现状

近几年，氯碱生产企业在节能减排、清洁生产方面取得了可喜的成果，通过膜法脱除硫酸根技术、低汞触媒、盐酸深度解析、聚合母液废水回收治理、电石渣综合利用等重点环保技术项目的实施，以及有关氯碱环保政策、法规、标准的不断完善，产业布局、产品结构的调整，氯碱生产企业在资源消耗、污染物减排、综合利用等方面取得了较好的环境、经济和社会效益。

2.1 膜法脱除硫酸根技术

由于离子膜法生产工艺的能耗较低，大部分企业采用离子膜装置淘汰相对落后的隔膜生产装置。随着离子膜烧碱产能的不断扩大，盐水中硫酸根富集的现象越来越严重，进电解槽盐水中硫酸根浓度过高，可造成阳极使用寿命缩短、局部电流密度升高等问题，因此，必须对盐水进行精制去除多余的硫酸根。

为降低盐泥对环境的影响，避免氯化钡的使用，多采用膜法脱除硫酸根工艺替代传统钡法脱除硫酸根工艺。膜法脱除硫酸根主要利用膜元件的特性将一价的钠离子和氯离子与二价的硫酸根离子分离，实现硫酸根的去除。膜法脱除硫酸根工艺具有运行成本低、操作简单、无废水产生等优点，行业内已有多家企业实现稳定运行，该法是氯碱行业脱硫硫酸根技术发展的优先选择。

2.2 副产盐酸深度解析技术

在氯乙烯生产工艺中，为提高乙炔转化率，减少分馏负荷，延长触媒使用寿命，在乙炔与氯化氢合成反应中，乙炔和氯化氢分子比控制在1.00∶1.05～1.00∶1.10范围内。为了能够回收合成气中过量的氯化氢，采用密闭循环的方式，将合成气经冷却后采用泡沫塔吸收，生成30%～32%的副产盐酸。

目前，国内大部分采用与碱性废水中和或者低价销售的办法进行处理副产盐酸，前者不但造成了水污染，还增加了排污费用，反应过程中还产生大量有毒H2S气体，又造成大气污染；后者由于废酸价格相对较低，仍然不经济。有时为了满足用户提出的酸浓度要求，不得不降低水洗塔和泡沫塔的循环量，出现装置能力不匹配以及能源消耗增加等问题。

为了回收盐酸中的氯化氢，行业内开发出副产盐酸深度解析技术，将废酸脱析到含氯化氢1%以下，回收氯化氢循环使用，同时，为后续含汞废水处理提供便利。目前，该技术已在新疆天业集团得到良好应用。

2.3 生物氧化技术回收母液水

母液水主要为聚合工艺用水中的无离子水，在工艺过程中，也没有增加水质硬度的环节，硬度较低，同时具有浊度高、有机物浓度低的特点。由于作为分散剂使用的聚乙烯醇，85%左右吸附在PVC颗粒表面进人产品，15%随离心母液排放，是离心母液中主要污染物。母液中还含有少量其他添加剂以及这些物质反应或衰变后的产物.这些物质多具有毒性和生物难降解性。

为彻底解决聚氯乙烯离心母液水排放及浪费问题，国内开发出生物氧化技术处理母液水，主要采用物化+生化+深度处理的工艺，利用HUSB高效厌氧反应器、两级生物接触氧化、臭氧深度处理及GCDS化工废水降解设备后，对母液水进行回收再利用。处理后，母液水出水COD稳定在20 mg/L以下，因生产用水与工艺操作和参数控制存在紧密联系，为保聚氯乙烯产品质量，暂时将处理后的中水作为循环水补充水使用。

2.4 电石渣综合利用

近几年，氯碱行业对电石渣的综合处置进行积极探索，开发出多种综合利用方式，一是电石渣制砖，采用电石渣、粉煤灰通过混合搅拌、液压压制成型及蒸压养护等，生产蒸压粉煤灰砖，该技术投资小、收效大、符合国家产业政策要求；二是电石渣制纯碱，需要有纯碱生产厂家进行配套；三是电石渣制水泥，是国内重点研究方向，已有多家企业建成配套水泥厂，还有应用于电石渣烟道气脱硫、土壤改良及建材等方面。

2.5 变压吸附回收精馏尾气

从分馏岗位低沸塔顶分离出的气体经尾气冷凝器冷凝后，其放空气体中仍夹带有10%左右的氯乙烯和乙炔，如果这部分氯乙烯和乙炔放空，会造成大量浪费，给周围环境造成污染，还会对安全生产造成一定威胁。为回收氯乙烯尾气中的氯乙烯和乙炔，国内开发了一些精馏尾气回收工艺，其中，应用最广泛的是变压吸附工艺，该工艺自动化程度高，氯乙烯回收率超过99.5%，乙炔回收率超过99%，大大降低了电石的消耗及氯乙烯的排放。

3 氯碱行业健康发展的环境问题制约因素

3.1 行业迅速扩张，资源消耗及环保压力日益加大

中国PVC行业发展迅速，近几年，新增的PVC产能几乎都来自电石法，在整个PVC行业中所占比例一直保持在较高水平。特别值得关注的是，受国内外复杂的经济形式影响，国内电石法聚氯乙烯企业的开工率较低，产量增长与产能增长有一定差距，但2010年以后产能有显著增加。产能的增长代表着中国PVC生产增长的总体潜力，只要经济发展的客观条件具备，电石法聚氯乙烯产量将呈现快速增长的局面，这将对整体削减PVC行业汞的使用和消耗非常不利，同时，国家节能减排政策及产业政策也对行业资源消耗及环境保护提出了更高的要求。

3.2 行业规模化生产不足，环保治理的难度大

由于中国历史原因形成的条块分割、地区保护和产业自身等特点，造成了氯碱行业生产企业多，平均规模小，难以形成规模化，产品系列化，从而造成能源消耗高，环保治理难度大，部分企业仍采用比较落后的生产工艺。国内10万t/a以下的小规模电石法聚氯乙烯企业数量多，集中度不高。以2010年为例，30万t/a以下的小规模生产企业占总产能的53%。规模小的企业经济实力相对较低，管理水平、技术水平及污染防治的实施能力不一，单位产品的资源消耗及污染物排放量水平也不一致，而且，对于替代产品及污染减排技术推广应用等也有一定的制约作用，不利于行业的健康发展。

3.3 上游配套触媒生产企业管理力度不足

就行业的整体发展而言，对于电石法聚氯乙烯生产的上游产品氯化汞触媒的生产和供应的控制管理至关重要，但一直以来对上游触媒生产企业的关注不足，造成这些企业的生产技术水平及环保管理水平混乱。目前，中国的管理政策已开始涉及此领域，加强对氯化汞触媒生产和供应环节的控制管理，有利于制约电石法聚氯乙烯行业的无序扩张，也有力于促进低汞产品的推广应用。

3.4 汞资源及汞污染问题

电石法PVC生产过程中所使用的氯化汞触媒存在严重的汞流失及污染环境的问题，按目前的PVC产量计算，全国每年使用600～800 t汞，其中，大约50%的汞随着物料夹带或升华流失，对环境危害严重。汞污染已经作为全球性问题引起了国际社会的高度关注，联合国环境署理事会拟制定约束性国际文书对汞的开采及使用做出重要约束。

2011年4月，国务院发布《重金属污染综合防治“十二五”发展规划》，汞污染是其中重点内容。国家工信部及环保部相继发布 《电石法聚氯乙烯行业汞污染防治规划》和《关于加强电石法生产聚氯乙烯及相关行业汞污染防治工作的通知》，明确了汞减排的途径和2015年工作目标。

随着PVC产业的发展，对汞资源的消耗将越来越大，汞资源及汞污染将成为氯碱行业生存及发展的制约因素。十一五期间，在国家有关部门的有力推动下，氯碱行业汞污染防治工作取得了初步进展，低汞触媒的研发及应用获得了极大的进展，但在应用过程中存在一定的制约，因各家工艺控制参数不同，同时，由于低汞触媒质量问题，使用效果存在一定波动，今后需要进一步规范低汞触媒的生产工艺及质量控制和低汞触媒使用工艺控制，提高低汞触媒使用率，完成国家提出的2015年全部淘汰高汞触媒的规划要求，同时，要加快对无汞触媒的研发及工业化进度，尽快实现无汞化。

4 对策措施及建议

4.1 严把项目审批关，促进行业有序发展

为解决上述问题，都需要政府部门严把项目审批关，杜绝不合理项目盲目上马。从规划上指导行业。突出东部沿海地区港口优势、交通优势和中西部地区的能源、资源优势。在东部，培育乙烯-氯碱相结合的工艺；在西部，培育发展煤电盐化一体化工艺，促进行业合理布局，有序发展。

4.2 实施清洁生产审核，促进行业清洁生产

推行清洁生产是完成“十二五”氯碱污染防治规划的重要手段。国家，地方各环保部门和行业协会要依法对清洁生产执行情况进行严格监管，对不能完成清洁生产任务的企业，要直接追究有关部门、直接责任人以及相关人员的责任。“十二五”规划已明确目标和任务，为落实行业振兴规划和行业清洁生产标准要求，促进行业可持续发展，尽快开展清洁生产审核，系统查定能耗、物耗及产污源定位，提出合理方案，切实做到落实到位，提高资源利用率，促进行业清洁发展。

4.3 加大技术研发和推广应用的支持力度

鼓励成立产业技术创新联盟，开展产学研合作，加大科研投入，积极研发新型分子筛固汞触媒和无汞触媒等汞污染防治新技术。国家清洁生产和技术改造专项资金优先支持电石法聚氯乙烯企业清洁生产项目。地方主管部门要积极利用技术改造、节能减排、清洁生产、中小企业改造等专项资金，加大新技术的推广以及对电石法聚氯乙烯企业清洁生产项目的支持力度。

4.4 制定合理的财税政策，加大资金支持

建议政府部门制定针对氯碱企业环境治理的项目，下拨专项资金，对行业内具有重大节能减排效果的清洁生产技术设定示范工程、样板工程给予财政支持。对废物综合利用项目及产品等给予减免产品所得税等优惠政策。国家和地方政府要加大对清洁生产工艺的资金投入，制定投资计划，帮助企业卸下包袱，促进企业技术创新，解决企业的清洁生产资金问题。

伴随着近年氯碱行业的高速发展，氯碱生产企业在节能减排、清洁生产方面取得了一定进步。但一直以来存在的高能耗、高污染及高资源消耗问题日益突出，这也要求在发展过程中一定要坚持严格审批，有序发展，同时，积极推行清洁生产，加快技术研发及应用推广，切实促进氯碱行业持续健康发展。