乙烯法聚氯乙烯生产中焚烧废气的处理

轩书琴

（青岛石化高级技工学校，山东 青岛266041）

随着国内聚氯乙烯生产的扩大， 其生产过程中产生的氯乙烯单体等排放尾气及废液对环境的污染程度也随之加剧。因此，控制和治理污染已成为当务之急。

1 废气废液的产生

国内聚氯乙烯树脂生产工艺主要以乙烯法和电石法为主。 两种生产工艺在生产过程中除原料的净化和氯乙烯合成工艺不同之外，氯乙烯的分馏净化、聚合工艺是相同的， 在此过程中均会产生含有高浓度氯乙烯的分馏尾气及废液， 以下通过氯乙烯的精制及聚合过程的工艺流程分析聚氯乙烯生产过程中废气及废液的产生及其特点。

乙烯法聚氯乙烯生产中废气主要为直接氯化反应尾气、 氧氯化尾气及聚合过程单体回收排放的尾气， 直接氯化反应尾气主要含未反应的乙烯及部分VCM、EDC、HCl， 氧氯化尾气主要是未反应的乙烯及其他未反应的气体， 聚合过程单体主要是氯乙烯单体， 此部分尾气全部通过管道送至焚烧炉进行高温焚烧处理。

乙烯法聚氯乙烯生产中废液的主要来源是裂解过程中产生的副产物及直接氯化与氧氯化反应时产生的副产物，此部分副产物经过精馏塔的分馏，将轻重组分分馏出来，送至装置区罐区缓存，然后再通过泵送至焚烧炉焚烧。

2 焚烧烟气处理

焚烧炉主要对有机废气及废液进行焚烧处理，来自装置的有机废气及废液经缓冲后进入燃烧室进行燃烧，燃烧温度控制在1 200~1 300 ℃，燃烧炉处理的高温烟气含有大量的热能， 首先通过废热锅炉回收热能， 烟气在废热锅炉回收热能后进入急冷塔进行急冷，急冷塔出来的烟气进入吸收塔，烟气与循环吸收稀盐酸液相向而行，循环吸收后，符合浓度要求的副产酸连续排出作为成品输出， 从吸收塔出来的烟气进入碱洗系统进行洗涤， 洗涤后的烟气达标排放。 为保证其烟气达标，主要采取了以下措施。

（1）保证HCl、Cl2达标排放。 由于焚烧炉主要处理VCM 生产过程中产生的含氯有机废气， 燃烧生成的HCl 经降膜吸收后仍有部分氯化氢，该部分尾气进入碱洗系统进行洗涤， 在碱洗塔中装有聚丙烯鲍尔环填料， 这样可以实现用洗涤液高效地对烟气进行最终洗涤，洗涤液为氢氧化钠溶液（或再加入亚硫酸钠）把烟气中的残余不多的HCl 中和掉，把游离态的氯气吸收掉使烟气排放达到国家标准。

（2）防止二恶英产生。 对于含氯有机物焚烧，要采取措施避免二恶英的产生， 在燃烧室中控制燃烧温度在1 200~1 300 ℃，烟气中的二恶英的分解率达到99.9%以上， 而在降温过程中二恶英的再生成温度区间为550~250 ℃， 所以废热锅炉出口温度设定在550~600 ℃，经过废热锅炉后烟气温度由1 200~1 300 ℃降至550 ℃左右，避免二恶英再生成温度区间的同时， 此温度也远高于氯化氢的最高烟气露点温度108.6 ℃， 避免了氯化氢结露腐蚀。 在急冷塔中，烟气由550 ℃左右迅速冷却至80 ℃以下，其冷却时间远低于国家标准规范规定的1 s，最大限度减少系统内二恶英气体的生成。

因废气及废液中含有氯元素， 焚烧过程中会产生氯化氢气体，为了保证氯化氢气体的全部吸收，采用先进的盐酸吸收工艺，焚烧流程示意图见图1。

图1 焚烧流程示意图

如图1 可知， 锅炉出口的烟气从上端进入急冷室，与补充水进行换热冷却，烟气从550 ℃左右降低到80 ℃左右，急冷后的烟气从急冷室下部的急冷塔水槽进入吸收塔。急冷室主体采用石墨材质，急冷塔水槽采用碳钢衬氟材质。 急冷塔水槽的液位通过补充脱盐水来控制，急冷塔水槽中的污酸浓度在22%左右，急冷塔水槽的排污送往污酸储罐，经污酸泵外排出界区。 烟气急冷系统配置有一台石墨急冷换热器，用来吸收HCl 溶于水的溶解热，并利用循环冷却水来降低急冷循环液的温度。

烟气从急冷塔出来后依次进入一级吸收塔和二级吸收塔。 一级吸收塔和二级吸收塔均为填料塔，HCl 含量较高的烟气首先在一级吸收塔中经循环液吸收， 回收大部分HCl， 然后烟气再进入二级吸收塔， 利用低浓度循环液进一步吸收烟气中剩余的HCl。 系统的补水先进入二级吸收塔，再由二级吸收塔溢流到一级吸收塔。 每级吸收塔均配置一台石墨换热器，利用循环冷却水来降低循环吸收液的温度，降低烟气中HCl 分压，达到较高的HCl 回收效率。

当一级吸收塔的循环液HCl 浓度达到18%时，系统盐酸通过调节阀控制经盐酸脱色模块后分3 路送出界区。系统配置的盐酸脱色模块设有两级树脂罐，用于进一步去除盐酸中的铁、游离氯和有机物。成品酸外送管线上设置有视镜，用于巡检时观察成品酸的颜色。

烟气经过两级吸收后仍含有微量HCl， 接着进入洗涤中和塔彻底脱除烟气中微量HCl， 保证烟气排放达标。 洗涤塔分两层，中间采用塔板隔断，两段均为填料喷淋结构。 洗涤塔下层维持较高的pH 值，通过补入20%的氢氧化钠溶液和10%亚硫酸钠溶液，用来脱除烟气中剩余微量的HCl 和Cl2。 洗涤塔上层通过补充清水来洗涤碱洗后的烟气， 进一步脱除烟气的HCl。洗涤塔顶部设置有两级除雾器，用来去除烟气中的液滴颗粒， 减少烟气往后续系统的液滴夹带量。

烟气从洗涤塔出来后经过烟气换热器预热后进入热风炉后进一步加热到270~300 ℃， 热风炉出口的烟气进入SCR 反应器脱除氮氧化物和二恶英。系统内配置有氨水储罐和氨水泵，20%氨水采用压缩空气雾化喷射到热风炉出口的烟道内， 充分混合后在催化剂作用下脱除氮氧化物。 SCR 反应器出来的烟气经过烟气换热器的另一侧加热从洗涤塔出来的烟气， 烟气降温到135 ℃左右经引风机送往烟囱排放大气。引风机主体材质为钛材，通过变频调节来控制焚烧炉炉膛压力， 保证整个系统在微负压状态下运行操作。

通过以上流程更加高效合理的处理了含有氯元素的有机废物，实现了废气废液的无害化处理，保证了装置的环保性。

3 总结

乙烯法聚氯乙烯生产中废气废液通过焚烧的方法来处理， 充分发挥了焚烧炉的经济价值及环保价值， 在保证装置区所产生的废气及废液安全处理的前提下，副产纯净的盐酸，提高了焚烧的经济性，保障了焚烧烟气处理达标排放。 焚烧炉在聚氯乙烯行业中的应用推广， 加强了装置应对异常工况的处理能力， 提高了装置的运行能力， 保证了装置的环保性，有利于装置更好地服务于生产。