实施“三新”方案，建立全生命周期汞平衡体系

张学鲁，李春华，李国栋，周 军（新疆天业（集团）有限公司，新疆 石河子 832000）

实施“三新”方案，建立全生命周期汞平衡体系

张学鲁，李春华，李国栋，周 军
（新疆天业（集团）有限公司，新疆 石河子 832000）

围绕电石法聚氯乙烯行业可持续发展的汞削减目标，采用新产品、新技术和新工艺等汞削减清洁生产技术，加快了企业汞削减目标的完成，实现了从源头到过程再到末端的全流程处理，建立全生命周期汞平衡体系。

汞消减；低汞触媒；高效气相汞回收；盐酸解析

1 中国电石法聚氯乙烯行业汞消减技术现状分析

（1）低汞触媒的应用现状分析

2012年8月，低汞触媒被列入2012年国家重点新产品目录。2012年11月20日，工信部组织申报的2012有毒有害品替代，“低汞触媒”被列入“国家鼓励的有毒有害原料（产品）替代品目录（2012年版）”推广类技术目录。

目前，市场上的低汞触媒产品质量参差不齐，技术应用服务跟不上，许多产品得不到电石法聚氯乙烯生产企业的信赖。

（2）高效脱汞器的应用现状分析

目前，行业内高效脱汞器应用极少，据报道仅有新疆天业、德州实华进行了应用。

（3）盐酸解析技术的应用现状分析

目前，31%盐酸常规解析技术已经在行业内大规模使用，22%盐酸深度解析技术厂家结合废酸销售及解析生产成本，现已在行业内部分厂家使用。

（4）含汞废水处理技术应用现状分析

含汞废水处理主要针对的是无机汞，对有机汞的处理方法尚处于研究阶段。其中硫化物沉淀法、中和沉淀法、吸附法以及离子交换处理法技术上相对成熟，在实际工程中有较多应用。

2 新疆天业汞消减技术介绍和实施

新疆天业（集团）有限公司作为国内电石法聚氯乙烯行业的龙头企业，始终坚持以汞减排与汞污染防治为己任，坚持技术创新以提升企业清洁生产水平，矢志不渝推进行业汞削减等清洁生产技术。围绕电石法聚氯乙烯行业可持续发展的汞削减目标，采用多项工信部鼓励支持的低汞触媒、高效气相汞回收、盐酸解析及含汞废水处理等汞削减清洁生产技术，加快了企业汞削减目标的完成，实现了从源头到过程再到末端的全流程处理，通过DCS控制系统进行集成管理，达到汞减排及回收的目的。为国家实现电石法聚氯乙烯行业汞削减行动计划提供了可借鉴先进示范。

新疆天业针对低汞触媒配套原料气深度解水及工业转化器装置建设、高效脱汞器气相汞回收装置建设、盐酸解析含汞废酸深度处理装置建设、含汞废水处理装置建设内容，分别采用了低汞触媒技术、工业转化器、高效脱汞器、盐酸深度解析、化学沉淀法含汞废水处理等清洁生产先进技术。

2.1 新型固汞触媒（低汞触媒）

新型固汞触媒是将氯化汞固定在活性炭有效孔隙中的一种新型触媒，触媒的各项性能指标按照行业标准GB/T31530-2015执行，氯化汞的含量控制在4%～6.5%。新疆天业自主研发的固汞触媒属于低汞触媒范畴，在控制氯化汞含量的基础上通过添加其他辅助组分，提高了触媒的活性，降低了汞的升华速度，从而达到了重金属污染物汞的消耗量和排放量均大幅度下降的目的，产品主要技术特点如下。

（1）活性高。添加了特殊的助催化组分，采用了适宜的载体及载体前处理方式，配方独特，制备工艺先进，大大延缓了氯化汞的升华流失，抑制了反应过程中积碳的形成，确保了触媒的高活性。

（2）稳定性好。工业应用过程中，完全满足转化率要求。同时，热点温度下移速度平稳缓慢，转化器反应床层温度均匀。

（3）挥发损失少，寿命长。工业应用数据统计分析表明，触媒使用8 000 h后，其氯化汞的挥发损失率仅为高汞触媒的38%左右。

（4）填装量少。固汞触媒孔隙发达，堆积密度小，单台转化器触媒填装量比高汞触媒少15%以上。

2.2 新型高效脱汞技术

通过对传统脱汞器的分析，得出影响吸附的原因主要有以下几个方面。

（1）运行一段时间后，因底部玻璃棉堵塞灰尘和酸垢，导致阻力上升；（2）吸附床的气速高，该结构形式脱汞器不易进一步降低空速；（3）吸附层活性炭若结块或沟流，导致气体走短路，吸附效果大大下降。

为了解决以上3个方面的问题，新疆天业设计出新型高效脱汞装置[1]，通过高效气相汞回收技术，对电石法聚氯乙烯生产工艺过程中流失的汞进行回收，大大降低电石法聚氯乙烯行业汞污染排放，提高了行业汞资源综合利用效率。该技术方案拥有以下技术特点。

（1）吸附效率高。开发出径向结构的高效脱汞器及两级串并联的高效气相汞回收工艺技术 （一种电石法氯乙烯气体中氯化汞的脱除方法，专利申请号：201110157029.7）。通过设计气速为普通脱汞器的五分之一，吸附效果增加，大幅度提高汞资源的回收率，新疆天业运用该技术处理含汞氯乙烯气体，其气相汞脱汞效率达到85%以上。

（2）装卸方便。改变传统装卸吸附剂的方式，方便装卸吸附剂，大大节省人工，可实现在线不停车更换。

（3）阻力降低。该高效脱汞器进气采用侧向旋流进气，达到酸滴和粉尘分离的效果，减少活性炭吸附层结块，降低了阻力；该技术方案在实施过程中不用玻璃丝棉（普通脱汞器需要使用），采用大孔丝网，解决了现有技术中因丝网堵塞而导致阻力上升的问题；径向床能有比轴向床更大的分散面积和吸附面积，在吸附剂中通过的距离相对轴向床短，降低了阻力。

（4）采用可串可并工艺节省吸附剂，保障长期吸附效果。设计的新型脱汞器吸附工艺由2个新型脱汞器组成，采用可并可串的工艺流程。该工艺流程在脱汞塔运行后期采用接近饱和的脱汞剂与新鲜剂的串联操作，最大限度地提高了每塔的工作汞容，延长了脱汞剂的使用寿命，比并联流程节省20%～30%脱吸附剂，降低了运行成本，并实现了不停车更换吸附剂。

（5）改性吸附剂的应用，提高吸附效果。该新型高效脱汞器配套的吸附剂采用的是载硫活性炭，吸附剂比表面积大，是普通活性炭颗粒的1.5倍以上（普通活性炭颗粒只有600～800 m2/g），微孔多，吸附势强，孔道短（比普通颗粒活性炭小1～2个数量级），常压下气体很容易充满整个孔道，因而该吸附剂的吸附容量比普通颗粒活性碳的容量提高了1～5倍。该吸附剂通过载S改性，浸渍S以后，增强活性炭对Hg的化学吸附，特别是单质Hg可以和S反应生成较为稳定的HgS，这样就提高了吸附效果，降低氯乙烯气体中汞含量。

（6）废吸附剂附加值增加。吸附后的废吸附剂汞含量平均达到3%以上，可视作废汞触媒销售，增加了销售收入并创造了经济价值。

2.3 盐酸常规解析加深度解析

转化反应过程中过量的氯化氢在组合吸收塔吸收后产生大量的含汞废盐酸，处理难度大，容易形成汞的转移及二次污染。新疆天业盐酸深度解析技术通过添加适宜的解析助剂，对含汞废盐酸进行深度解析，回收其中的氯化氢气体，同时酸浓度降至2%以下，定期进入汞处理系统，弱碱性含汞废水一起进行化学脱汞处理[1]。并实现含汞废水与解析助剂在系统内的循环利用。该盐酸深度解析装置具有以下特点。

（1）避免含汞废酸产生、转移和二次污染。组合塔吸收产生的31%的浓盐酸经过常规解析，产生的22%稀盐酸返回到组合塔进一步吸收氯化氢气体，过量的22%的稀盐酸通过深度解析装置解析到2%以下，送至含汞废水处理装置进一步处理。以上工艺流程大大减少了含汞废酸的产生，避免了因含汞废酸销售而导致的汞转移及二次污染。

（2）实现PVC增产、减轻企业含汞废酸处理费用。解析产生的高纯氯化氢气体返回转化系统，和乙炔气体进行反应生成氯乙烯，实现氯乙烯增产从而增加PVC产量。通过常规解析和深度解析后废水中汞的浓度增加，含汞废水量大大减少，减轻后续系统含汞废水处理的难度，减少了含汞废水的处理费用。

2.4 硫化钠化学沉淀法加树脂吸附法新型含汞废水处理工艺

深度解析产生的2%的含汞废酸及生产系统中产生的其他含汞废水，含有单质汞及其他汞盐不能直接排放，需进行处理。新疆天业采用硫化物沉淀和分子筛吸附工艺进行处理。含汞废水在中和水池调节pH值至9～10后，经中和池废水泵打入反应罐A，经过在反应罐A/B/C内的三级反应沉降后，三级罐上清液经反应罐废水泵C打入砂滤罐滤除细微颗粒后，依次进入还原床和分子筛床，并由分子筛循环泵打回还原床循环，测定水中含汞达到0.003 mg/L以下，然后送至综合废水处理站继续处理，处理合格后送至自备电厂作为循环水补水回用[2]。该含汞废水处理装置具有以下特点。

（1）采用三级沉淀过滤，提高除汞效率。含汞废水经一级反应罐初步反应后废水中大部分汞和汞的化合物生成沉淀，溶液再次进入二级、三级反应罐反应，进一步脱除溶液中的汞和汞的化合物，利用锌将水中剩余的汞以单质形态还原出来，提高了脱汞效率。

（2）树脂吸附。经三级反应罐反应沉降后的溶液进入树脂吸附床进行精脱，该树脂采用巯基化树脂对还原出的汞进行吸附。定期对树脂进行再生，使溶液中汞的含量低于0.003 mg/L。

2.5 废触媒回收工艺

新疆天业低汞触媒生产技术的应用，使汞与载体活性炭的结合更加紧密，传统废触媒回收工艺难以将废固汞触媒中的汞高效回收。新疆天业自主研发的废汞触媒回收技术[3]，废汞触媒中汞的回收率高于传统废触媒回收技术的汞回收率。主要技术特点为。

（1）针对固汞触媒特性，首先对废固汞触媒进行特殊预处理，处理后的液体进行循环利用，整个过程没有水污染物产生和排放，处理后的渣炭易于综合利用和再处理，实现废汞触媒汞高效回收。

（2）采用特殊的炉型，控温稳定，床层温度均匀，提高了汞的回收率。

（3）整套装置实现自动控制，汞回收稳定性好，能耗低，二次污染小。

该废汞触媒回收核心技术申报了相关专利技术，专利号分别为：ZL 2015 2 0185470.X、ZL 2015 2 0185481.8。

3 总结

新疆天业发展坚持技术创新以提升企业清洁生产水平，积极落实高风险污染物削减行动计划，大力实施了电石法聚氯乙烯行业汞削减清洁生产工程。企业以“源头减排、过程控制和资源化利用”为总体思路，通过实施低汞触媒、高效脱汞器气相汞回收、盐酸深度解析、含汞废水处理汞削减清洁化生产技术和新型废触媒回收工艺等一系列新产品、新工艺和新技术，建立全生命周期汞平衡体系。企业汞减排效果显著，以新疆天业下属化工单位天伟化工为例，年减少汞使用量15 t以上，废水中汞含量0.003 mg/L以下，含汞废水排放量0.042 m3/t聚氯乙烯，汞削减效果明显，为中国电石法聚氯乙烯汞削减计划起到了良好的示范效果。

［1］宋晓玲，安志明，张 强，等．盐酸零解析研究及工业化．中国氯碱，2008（06）：40-42．

［2］郭素梅，张永龙．含汞废水处理．广州化工，2014（02）：102-104．

［3］新疆天业（集团）有限公司，新疆兵团现代绿色氯碱化工工程研究中心（有限公司）．一种含汞固体废弃物中汞的回收方法.国家缺失，CN201210467481．8．2012－11－19．

Implement"Three new"scheme，establish whole life cycle mercury balance system

ZHANG Xue-lu，LI Chun-hua，LI Guo-dong，ZHOU Jun
（Xinjiang Tianye（Group）Co.,Ltd.,Shihezi 832000，China）

On the sustainable development of PVC industry mercury reduction target，with new products，new technology and new technology such as mercury cut clean production technology，speeding up the enterprise mercury reduction goals，realized from the source to the process to the process at the end of the life cycle，the establishment of mercury balance system.

mercury abatement；low mercury catalyst；efficient gas phase mercury recovery；hydrochloric acid analysis

TQ314.24+2

B

1009－1785(2017)01-0030-03

2016-08-24