建立高效的“三废”治理体系推动氯碱生产可持续发展

常新军

（新疆天业（集团）天能化工有限公司，新疆 石河子832000）

随着中国氯碱行业飞跃发展， 生产规模不断扩大。 同时，面临国家对节能减排、资源综合利用要求的进一步提高，清洁生产、可持续发展已成为氯碱行业发展的重大课题。

新疆天业集团有限公司（新疆天业）通过对密闭电石炉气、聚合母液水、电石渣、盐泥等工业废弃物的优化整合开发再利用，践行节能减排、资源综合利用实现清洁生产， 使企业生产步入可持续快速发展的良性循环轨道。 同时，在蒸压粉煤灰砖、电石渣水泥以及盐泥陶粒的工艺开发和后续生产中， 不但从根本上解决了这些工业废渣的污染问题， 而且开发出新的经济增长点，创造了可观的经济效益，真正实现了“以废治废、变废为宝”。

1 节约用水、废水回用、全面减排

1.1 采用干法乙炔工艺，降低生产用水消耗

新疆天业主持实施国家科技部“十一五”重大科技支撑项目《氯碱企业节水技术开发》 中的子项目“干法乙炔生产技术的研究开发与应用”。 该项目采用先进的干法乙炔生产技术， 实现电石分解率达99%， 乙炔生产率达99%， 干法乙炔生产技术每吨PVC 耗水量约为1.1 m3， 而传统的湿法乙炔生产技术每吨PVC 耗水量为2.1 m3。 相较于湿法乙炔生产技术， 干法乙炔生产技术大大节约了生产环节中的用水量，该技术已在在天业一期40 万t/a 和二期40 万t/a 聚氯乙烯项目中成功应用， 每年可节约用水达80 万m3。

新疆天业采用干法乙炔生产工艺， 从源头控制生产用水，从而大大降低了乙炔生产的耗水量，奠定了坚实的减排基础。

1.2 聚合母液水的回收利用

通过开发聚合母液水中PVC 颗粒回收技术，使母液水中PVC 颗粒得到连续有效的回收利用，并大大降低母液水中悬浮物含量，同时，采用生物处理技术对聚合母液废水进行深化处理， 除去其中的可溶性有机物和具有毒性或难生物降解的有机物，经过处理后的废水水质指标达到《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T19923-2005）和《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）中电厂循环水的中水回用标准， 送自备电厂冷却塔作循环水循环再利用； 以达到减少一次水用量的目的。同时，最终出水COD 能够稳定达到40 mg/L以下。

通过采用高活性微生物处理技术对聚合母液废水进行处理， 可使原本外排的聚合母液废水实现了百分之百回用，同时，消除了因聚合母液水所带来的大量COD 排放， 有效节省了排污费用。 新疆天业113 万t/a 聚氯乙烯装置废水排放量为600 m3/h，每年废水排放量约为480 万m3/h， 每立方米废水处理成本为1.68 元， 工业用水成本为每立方米1.80 元，据此计算，每年可节省用水费用约57.6 万元。

2 综合利用废气

2.1 利用密闭电石炉气转化生产乙二醇

新疆天业已具有年产200 万t/a 电石的生产能力，采用自主创新、国内首创的30 000 kVA 和40 000 kVA 密闭电石炉生产工艺，成功地实现了每生产1 t 电石产生电石炉气400 m3， 电石副产炉气中碳一资源丰富，其中CO 含量大于75%，目前，每年将产生8 亿m3的炉气。 炉气热值为10 008～11 676 kJ/m3，目前，实施的是将电石炉炉气转化，用于生产化工产品，CO 气相偶联合成草酸二甲酯，再加氢转化为乙二醇是一条有吸引力的替代石油路线生产乙二醇的新途径。 新疆天业将建成电石炉气深度净化及化工综合利用25 万t/a乙二醇（一期5 万t/a乙二醇装置已投入运行）规模装置1 套，作为有机化工的基础原料可用于生产附加值更高的聚酯等产品， 使电石生产由单一的电石生产向电石炉气循环利用转变，使产业链进一步衍生，通过碳一化工技术将宝贵的一氧化碳资源化利用， 获得更有效的发展空间。

2.2 利用密闭电石炉气转化生产甲醇、1.4—丁二醇

新疆天业在将电石乙炔用于生产聚氯乙烯的同时，将电石炉气转化生产的甲醇再转化成甲醛，采用炔醛法将甲醛和乙炔反应生成1,4-丁二醇、醋酸乙烯等化工产品，将建成20 万t/a 1，4 丁二醇（BDO）规模装置1 套， 一期3 万t/a 1，4 丁二醇装置已投入运行。 1，4-丁二醇是附加值较高的精细化工产品及合成革的主要原料，其衍生物的用途也十分广泛，将发展为下游氨纶、聚氨酯、PBT 工程塑料、γ-丁内酯等产业。

2.3 采用变压吸附回收精馏氯乙烯尾气

在电石法聚氯乙烯生产中， 氯乙烯精馏工段的精馏尾气经冷凝器回收后的不凝气中仍然含有8%～12%的氯乙烯单体，该尾气不加治理，直接排入大气，不仅造成资源浪费，而且严重污染环境。 新疆天业120 万t/a PVC 项目采用变温变压吸附法对氯乙烯尾气进行回收处理。该方法是在加压情况下，把含有氯乙烯、 乙炔的精馏尾气通入装有吸附剂的吸附器，其中，强吸附组分（氯乙烯和乙炔）被吸附剂选择性吸附，弱吸附组分（氮气、氢气等）从吸附床的另一端流出排空， 达到净化含氯乙烯、 乙炔气体的效能。 当吸附剂床层吸附饱和后，采用升温、降压、抽真空的方法使氯乙烯、乙炔脱附回收，并使吸附剂获得再生。 在实际生产中，一般采用2～4 个吸附床交替切换使用。 采用变温变压吸附法后，氯乙烯回收率≥99.99%、吸附后废气可达标排放、吸附剂使用寿命可达到10 年以上、并且具有操作简便、能耗较小等优点。

3 大力开发废渣利用项目，实现“以废治废，变废为宝”

3.1 电石渣制水泥

在电石渣制水泥湿磨干烧工艺的基础上， 自主研发出电石渣新型干法水泥技术， 干法乙炔装置排出的粉状电石渣无需压滤、 烘干等复杂工序就可直接用于水泥的生产。 与湿法水泥相比， 节能效果显著。 并已形成400 万t/a新型干法电石渣制水泥生产规模。

3.2 利用粉煤灰、电石渣生产蒸压粉煤灰砖

为充分利用丰富的粉煤灰、电石渣资源，新疆天业建成新疆第一家蒸压粉煤灰砖厂， 目前拥有自动化生产线6 条， 具备3 亿块/a 蒸压粉煤灰标砖的生产能力。由于该项目废渣利用率达百分之百，享受国家相关税收减免政策，年创净利润3 000 万元以上。

3.3 利用盐泥生产轻质、高强度陶粒

新疆天业32 万t/a离子膜烧碱， 采用离子交换膜法电解食盐水生产工艺。 每年产生10 000 t 盐泥，主要成分为SiO250.43.%、水分约36%、CaCO3约8.14%、Mg（OH）24.34%、NaCl 约1.09%及少量的Fe2O3等。

目前， 国内氯碱企业产生的盐泥大多采用倾倒堆积掩埋的处理方式。 新疆天业着力开发盐泥烧结陶粒项目，以盐泥为主要原料，生产烧结陶粒，大量消化盐泥。 生产出的陶粒的外观、桶压强度、堆积密度等各项指标完全符合GB17431.1-2010《轻集料及其试验方法》中的相关标准要求。 通过装置工业化,从根本上解决了氯碱行业的盐泥污染的困扰， 并创造出可观的经济效益。

3.4 利用盐水除硝副产物生产元明粉

通过自主研发和科技攻关， 在32 万t/a 离子膜法烧碱项目中， 采用先进的纳滤膜法和冷冻除硝工艺相结合的方法去除盐水系统中的硫酸根，实现硫酸钠以结晶体十水硫酸钠的形式析出， 硫酸钠含量低的氯化钠以溶液形式回收。 然后，以十水硫酸钠（芒硝）为原料，采用热熔法+四效逆流蒸发+流化床干燥+布袋除尘的方法制取精制元明粉 （无水硫酸钠）。

元明粉各项指标均符合GB/T6009-2003 一类品的标准， 该项元明粉生产技术为国内氯碱企业的节能减排和清洁生产提供了技术支撑。

3.5 “电石渣—石膏”湿法烟气脱硫

“电石渣—石膏”法具有以下的突出优点。

（1）节能

电石渣的主要成分是Ca（OH）2，占70%～96%，与石灰石CaCO3相比，其活性较强，作脱硫剂时的液气比小，脱硫浆液循环量减少，循环泵的功率小，耗电量少，有显著的节能效果。

（2）减排

在“石灰石—石膏”法中，每脱除1 t SO2将产生0.68 t CO2。 而在“电石渣－石膏”法中，吸收过程中没有CO2产生。 所以，用电石渣－石膏法能够减少温室气体CO2的排放。

（3）经济合理

立足于国产装备，投资省，装置运行费用低。4×135 MW 机组烟气脱硫系统， 脱硫投资低于200 元/kW。脱硫装置产生的脱硫石膏又被全部运到水泥厂用做水泥缓凝剂。

4 结语

通过各项节能减排和清洁生产先进技术的集成应用，不仅完善了新疆天业的循环经济产业链，而且，在国家产业政策调整的大背景下，引领电石法聚氯乙烯、水泥、电石等行业向良性可持续发展的目标迈进。