50万t/a电石法PVC装置中汞污染的防治

李广伍

(青海盐湖镁业有限公司，青海 格尔木 816000)

青海盐湖镁业有限公司金属镁一体化项目建设有50万t/a电石法PVC装置，拥有128台 VCM转化器，每台转化器装填6 t氯化汞触媒；拥有4台除汞器，每台除汞器装填7 t活性炭。在氯乙烯生产过程中将会产生大量的含汞废水、含汞废触媒、含汞废活性炭以及含汞废酸、含汞废碱等物质。汞对人体有害，其在水体中富积会对水体和环境造成污染。为使废水达标排放，消除对人体和环境的伤害，电石法PVC生产单位以及现场操作人员必须了解汞的流向及消减措施，严格处理含汞废水以及废触媒和废活性炭,确保将汞对人体和环境的危害降至最低。

1 汞的流向分析

从电石法PVC生产工艺流程及化学反应分析，汞的流向主要有以下5个方面。

(1)触媒包装袋及废触媒。

在VCM合成过程中，当乙炔和氯化氢反应合成VCM的转化率下降到一定程度，不能满足生产需要时便要进行更换，废触媒中主要含活性炭、氯化汞等物质，氯化汞质量分数在3%～5%，废触媒为危险固体废物，也是电石法PVC生产中主要的含汞固体废物。同时，更换触媒后的触媒包装袋由于残留触媒也必须妥善处理，防止对环境造成污染。

(2)抽触媒废水。

在更换和翻倒触媒的过程中，须采用真空泵使触媒储罐与转化器之间形成压差，将转化器列管内的触媒密闭吸入储罐，以减少触媒与人体和环境的接触环节。在抽换触媒的过程中，产生的粉尘通过除尘器中的喷淋水进行吸收，这将会产生一定量的含汞废水。

(3)废活性炭。

在乙炔和氯化氢合成反应生成VCM的过程中，有一部分氯化汞和汞会升华，在反应生成粗VCM气流的带动下，升华后的汞将会进入装载有活性炭的除汞器中被活性炭吸附，吸附饱和后的活性炭含汞质量分数为2%～3%，此时需要及时更换活性炭，这将会产生吸附有汞的活性炭。

(4)含汞废酸。

粗VCM气体经除汞器除去大部分汞后，进入泡沫塔和水洗塔等系统脱除反应中过量的氯化氢气体形成的盐酸，残留的汞也会随盐酸形成含汞废酸。

(5)含汞废碱。

从脱酸系统中出来的VCM气体进入碱洗塔，剩余的氯化氢气体发生中和反应，部分汞被碱液吸收形成含汞废碱。

2 汞污染的防治

对于在电石法PVC生产过程中形成的废触媒、含汞废活性炭、含汞废水、含汞废酸、含汞废碱，青海盐湖镁业有限公司采用以下方式进行处理，以消除汞对环境和人体的伤害。

(1)触媒的选择。

采用新型低汞触媒，氯化汞质量分数在6%左右(比传统高汞触媒氯化汞质量分数低约50%)。由于低汞触媒汞的使用效率高，催化活性高，升华速度低，且使用寿命不低于传统的高汞触媒，因此触媒单耗和汞流失量均大幅度下降[1-3]。

(2)生产工艺的控制。

过高的反应温度会使氯化汞升华量增大，触媒活性下降，使用寿命缩短，汞流失量升高。为了将汞流失量减小到最低，应控制乙炔空间流速，提高转化器的传热能力，并严格控制转化器反应温度在130～150 ℃。

(3)废触媒、废活性炭的处理。

通过严格的管理规定和流程，将更换下来的废触媒和废活性炭全部进行回收，进行专项管理，定期、定量送到有回收资质的企业处理。

(4)含汞废酸、废碱的处理。

含汞废酸经过解吸、深度解吸装置后，得到的氯化氢全部回收用于生产VCM，解吸后的稀酸进入泡沫塔循环使用，部分含汞废酸与碱洗塔中的含汞废碱进行中和处理，中和后的含汞废液送入含汞废水处理单元进行处理。

(5)对操作人员的要求。

要求操作人员严格控制VCM转化器的温度，防止触媒中汞的流失。填装、更换触媒的人员要配备防尘防毒的相关劳保用品，并普及汞对环境、人体的伤害，对汞的防治以及国家对汞的使用和处理等方面的法律法规。

(6)含汞废水的处理。

对于在更换、翻倒触媒过程中产生的废水，以及含汞废酸、废碱中和后产生的含汞废水，通过加入硫氢化钠来处理。硫氢化钠与废水中的氯化汞反应生成不溶于水的硫化汞，然后采用汞转型分离器进行分离。

青海盐湖镁业有限公司50万t/a电石法PVC装置含汞废水设计处理能力为100 m3/d，含汞废水处理的流程为：将含汞废水用泵送至含汞废水处理单元的汽提塔，用鼓风机吹出废水中的VCM气体，废水进入均质池；在均质池中将含汞废水的pH值调节到7～9；经过中和反应后的出水，由泵打入汞转型分离器，并加入聚丙烯酰胺及除汞剂；废水与除汞剂反应后，在分离区进行固液分离，大部分的汞在此处被除去；除汞剂(过量)在汞转型分离器中自循环使用，上清液自流到氧化还原池；废水在氧化还原池中经氧化还原反应，进一步除去水中的汞以及部分有机物，出水进入储水池，而后经泵提升依次送入砂滤器、膜分离器，最终出水排入清水池。若出水不达标，则由泵送入均质池再次处理。汞转型反应器内的除汞剂一次投加，失效后排入储渣池。汞转型分离器产生的泥渣自排入储渣池，由泵送入压滤机，压滤处理后产生的泥饼包装外运。压滤出水排入反冲洗废水池，经处理后的出水由反冲洗泵送入砂滤器及膜分离器作为反冲洗水，反冲洗出水排入反冲洗废水池。反冲洗废水池中的废水由反冲洗池提升泵送至均质池进行再次处理[4-5]。含汞废水处理的工艺流程如图1所示。

图1 含汞废水处理工艺流程Fig.1 Process flow of mercury-containing wastewater treatment

含汞废水中HgCl2的质量分数为(2～3)×10-6，一般为碱性，有时会呈酸性。经过上述处理，含汞废水中含汞质量浓度≤0.005 mg/L，pH值为6～9，其他性能满足GB 15581—1995《烧碱、氯乙烯工业污染物排放标准》中PVC企业水污染最高允许排放限值中的一级标准，排出的气体满足GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》中的二级排放标准。

3 结语

柴达木盆地位于三江之源,是中华水塔,生态环境极其重要。青海盐湖镁业有限公司在合理开采“钾、钠、镁”资源，建设循环经济的过程中，非常重视对生态环境的保护。在触媒的利用上积极响应国家法规，在采用低汞触媒的同时采取一系列的回收和处理措施，严格防止汞对环境和人体造成危害。随着环保意识的不断加强，PVC行业的不断发展和无汞触媒的技术进步，电石法PVC生产工艺将越来越绿色环保。

[参考文献]

[1] 轩卫华，王银亮.电石法生产聚氯乙烯过程中汞的流向及处理技术分析[J].化学通报，2013，76(3)：281-285.

[2] 殷朋飞.石墨吸收器除汞回收系统在聚氯乙烯汞污染治理方面的应用[J].全面腐蚀控制，2014，28(8)：39-42.

[3] 王玉晶，臧文超，赵静，等.我国电石法生产聚氯乙烯行业汞排放清单[J].化工环保，2016，36(5)：572-576.

[4] 吕彦玲,赵琳.氯乙烯合成过程中“三废”的综合利用[J].聚氯乙烯,2017,45(4)：37-40.

[5] 唐志军,王欣欣.电石法PVC企业含汞废水的治理[J].聚氯乙烯,2015，43(6)：38-40.