乙烯氧氯化法与电石法生产聚氯乙烯的环保效益

赵东涛，王浩

（青岛海晶化工集团有限公司，山东青岛266409）

乙烯氧氯化法与电石法生产聚氯乙烯的环保效益

赵东涛，王浩

（青岛海晶化工集团有限公司，山东青岛266409）

结合聚氯乙烯搬迁项目，将搬迁后新建乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯项目与搬迁前的电石法生产聚氯乙烯项目，从环保效益上进行分析对比。

电石；乙烯；氧氯化；汞触媒；环境效益

聚氯乙烯是中国较早工业化的合成树脂之一，目前，中国聚氯乙烯的生产工艺主要有电石法和乙烯氧氯化法。由于中国石油资源紧缺和国内需求增长，长期以来，电石法一直作为中国聚氯乙烯生产行业的首选。近年来，生态环境问题日益突出，环境保护迫在眉睫，从国家到地方越来越重视生态环境问题，并出台一系列的环境保护政策法规，加强了对环境的保护。在未来，高科技、高效益、低污染、低能耗、环境友好，将是行业的发展趋势。

本文针对青岛海晶化工集团有限公司40万t/a搬迁项目，采用乙烯氧氯化法替代电石法生产聚氯乙烯所产生的环境效益作简要分析。

1 电石法生产原理及主要的环境污染源

1.1 反应原理

电石法生产聚氯乙烯是以电石为原料，通过电石和水反应生产乙炔，再由乙炔和氯化氢反应生产氯乙烯，氯乙烯聚合生产聚氯乙烯。

1.2 主要污染源及控制措施

（1）废气。主要来源于聚合出料后的浆料中仍含有部分氯乙烯，经过吸附回收之后的尾气经高空排放。

（2）废水。电石与水反应生产乙炔过程中会产生电石泥废水，该废水经乙炔发生器排出后返回乙炔发生器循环利用。

合成氯乙烯水洗塔产生的酸性废水经蒸脱处理后，返回水洗塔循环利用；合成氯乙烯中和塔产生的中和废水送至电石泥压滤水池，返回发生器综合利用。

（3）固废污染源。电石法生产聚氯乙烯工艺过程中主要的固废污染源为合成氯乙烯过程中使用的汞触媒，以及反应过程中产生的高沸物。每年产生的废汞触媒和高沸物均委托有资质的单位进行处置。

2 乙烯氧氯化法反应原理及主要污染源

2.1 反应原理

乙烯氧氯化法是以乙烯为原料，同时可以消耗其副产物氯化氢的生产工艺。该生产工艺主要包含3个部分。

（1）乙烯直接氯化

该项目的乙烯直接氯化采用高温氯化和低温氯化相结合的工艺，其主要反应均为乙烯和氯气在催化剂三氯化铁的条件下进行反应生产1，2-二氯乙烷。

主反应式为：C2H4（g）+Cl2（g）→C2H4Cl2

（2）乙烯平衡氧氯化

乙烯氧氯化反应必须在催化剂的作用下进行。常用的催化剂是金属氯化物，以氯化铜的活性最高。工业上普遍采用的是以三氧化二铝为载体的氯化铜催化剂，在催化剂作用下的反应式如下：

（3）EDC裂解

EDC裂解主要是乙烯直接氯化和氧氯化产生合格的EDC，在高温作用下以自由基链式反应进行裂解生产氯乙烯和氯化氢的过程。

主反应式：C2H4Cl2+Heat（热量）→C2H3Cl+HCl

2.2 乙烯氧氯化法主要污染源及防治措施

（1）废气。在乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯过程中会产生部分的工艺废气，此部分废气主要包括EDC精制尾气、裂解炉烟气、悬浮聚合氯乙烯回收尾气及PVC干燥尾气。裂解炉的燃烧采用清洁能源氢气，燃烧后产生的废气对环境影响较小，可以忽略不计；氯乙烯回收尾气和PVC干燥尾气经过变压吸附回收大部分的氯乙烯单体，回收的尾气再送至焚烧单元进行处置。EDC精制尾气通过管道送至该装置配套建设的焚烧装置进行焚烧处理。

（2）废水。该方法生产过程中所产生的工艺废水主要包含氧氯化废水、母液水、汽提废水、烟气洗涤废水，所有废水均经管道送至厂区污水处理装置。母液水处理后作为厂区循环水补充水回收利用。

（3）固废。该方法生产过程中产生的主要废物为裂解产生的焦油以及轻、重组分。裂解焦油委托有资质的单位进行处置。

3 环境效益对比

从改变前后原料和废物的产生2个方面进行对比，改变前后的污染物对比见表1。

从表1可见，该企业此次搬迁，将现有的电石法聚氯乙烯生产工艺改变为乙烯氧氯化法，在减少环境污染方面得到了很大的改善。从原料上，电石属于高污染、高能耗的原料。从工艺上，通过改变生产工艺，淘汰了汞触媒的使用，每年可减少约120 t汞触媒的排放。同时，通过新上的变压吸附等设施加强了对氯乙烯的回收利用，通过焚烧装置的处理后大大减少了氯乙烯尾气、PVC尾气等对环境的危害，经计算，改变工艺后，每年可减少VCM尾气排放811.2 t。

从环境效益方面，电石法生产时每年用于防治电石粉尘及含汞废水处理的费用约40万元，每年处置废汞触媒费用约60万元；改变工艺后，单单取消汞触媒的使用一项就节省约600万元/a。且乙烯氧氯化法使用的氯化铜催化剂对环境污染影响很小。另外，新项目环保总投资约8 028万元，主要用于废气和废水处理设施的建设，如焚烧单元、变压吸附系统、废水处置系统等，待项目全部运行后每年可节约因废物处置及原料利用损失等造成的费用约八百多万元。

表1 改变前后污染物对比表

4 结论

通过该项目的实施，从环境保护角度，乙烯氧氯化法在以下几方面优于电石法生产聚氯乙烯。

（1）原料上，乙烯要优于电石，乙烯的采用避免了电石泥的产生，同时也避免了电石破碎过程中产生电石粉尘，减少了对环境的污染。

（2）在工艺废气的处置上，乙烯氧氯化法在工艺过程中产生的尾气比电石法种类多，但该项目的装置对每一个产生尾气的环节都相应设置了吸附回收装置，并设置了焚烧单元对不能回收的尾气进行焚烧处理，大大减少了对环境的损害。

（3）该项目响应了国家高风险污染物行动计划，彻底消除了对高污染物汞触媒的使用，使企业的清洁生产水平上提高了一大步。

Environmental benefits of PVC production by ethylene oxychlorination method and calcium carbide method

ZHAO Dong-tao，WANG Hao
（Qingdao Haijing Chemical Co.,Ltd.,Qingdao 266409，China）

With PVC relocation project，will be relocated after the new ethylene oxy-chlorination producing PVC project and before removal of the calcium carbide production of PVC project，analyzed from the environmental benefits.

calcium carbide；ethylene；oxygen chlorination；mercury catalyst；environmental benefits

TQ325.3

：B

：1009－1785(2017)05-0035-02

2016-11-30