建立高效的“三廢”治理體系推動氯堿生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展

常新軍

（新疆天業(yè)（集團）天能化工有限公司，新疆 石河子832000）

隨著中國氯堿行業(yè)飛躍發(fā)展， 生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。 同時，面臨國家對節(jié)能減排、資源綜合利用要求的進一步提高，清潔生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展已成為氯堿行業(yè)發(fā)展的重大課題。

新疆天業(yè)集團有限公司（新疆天業(yè)）通過對密閉電石爐氣、聚合母液水、電石渣、鹽泥等工業(yè)廢棄物的優(yōu)化整合開發(fā)再利用，踐行節(jié)能減排、資源綜合利用實現(xiàn)清潔生產(chǎn)， 使企業(yè)生產(chǎn)步入可持續(xù)快速發(fā)展的良性循環(huán)軌道。 同時，在蒸壓粉煤灰磚、電石渣水泥以及鹽泥陶粒的工藝開發(fā)和后續(xù)生產(chǎn)中， 不但從根本上解決了這些工業(yè)廢渣的污染問題， 而且開發(fā)出新的經(jīng)濟增長點，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，真正實現(xiàn)了“以廢治廢、變廢為寶”。

1 節(jié)約用水、廢水回用、全面減排

1.1 采用干法乙炔工藝，降低生產(chǎn)用水消耗

新疆天業(yè)主持實施國家科技部“十一五”重大科技支撐項目《氯堿企業(yè)節(jié)水技術(shù)開發(fā)》 中的子項目“干法乙炔生產(chǎn)技術(shù)的研究開發(fā)與應(yīng)用”。 該項目采用先進的干法乙炔生產(chǎn)技術(shù)， 實現(xiàn)電石分解率達99%， 乙炔生產(chǎn)率達99%， 干法乙炔生產(chǎn)技術(shù)每噸PVC 耗水量約為1.1 m3， 而傳統(tǒng)的濕法乙炔生產(chǎn)技術(shù)每噸PVC 耗水量為2.1 m3。 相較于濕法乙炔生產(chǎn)技術(shù)， 干法乙炔生產(chǎn)技術(shù)大大節(jié)約了生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的用水量，該技術(shù)已在在天業(yè)一期40 萬t/a 和二期40 萬t/a 聚氯乙烯項目中成功應(yīng)用， 每年可節(jié)約用水達80 萬m3。

新疆天業(yè)采用干法乙炔生產(chǎn)工藝， 從源頭控制生產(chǎn)用水，從而大大降低了乙炔生產(chǎn)的耗水量，奠定了堅實的減排基礎(chǔ)。

1.2 聚合母液水的回收利用

通過開發(fā)聚合母液水中PVC 顆?；厥占夹g(shù)，使母液水中PVC 顆粒得到連續(xù)有效的回收利用，并大大降低母液水中懸浮物含量，同時，采用生物處理技術(shù)對聚合母液廢水進行深化處理， 除去其中的可溶性有機物和具有毒性或難生物降解的有機物，經(jīng)過處理后的廢水水質(zhì)指標達到《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）和《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》（GB50335-2002）中電廠循環(huán)水的中水回用標準， 送自備電廠冷卻塔作循環(huán)水循環(huán)再利用； 以達到減少一次水用量的目的。同時，最終出水COD 能夠穩(wěn)定達到40 mg/L以下。

通過采用高活性微生物處理技術(shù)對聚合母液廢水進行處理， 可使原本外排的聚合母液廢水實現(xiàn)了百分之百回用，同時，消除了因聚合母液水所帶來的大量COD 排放， 有效節(jié)省了排污費用。 新疆天業(yè)113 萬t/a 聚氯乙烯裝置廢水排放量為600 m3/h，每年廢水排放量約為480 萬m3/h， 每立方米廢水處理成本為1.68 元， 工業(yè)用水成本為每立方米1.80 元，據(jù)此計算，每年可節(jié)省用水費用約57.6 萬元。

2 綜合利用廢氣

2.1 利用密閉電石爐氣轉(zhuǎn)化生產(chǎn)乙二醇

新疆天業(yè)已具有年產(chǎn)200 萬t/a 電石的生產(chǎn)能力，采用自主創(chuàng)新、國內(nèi)首創(chuàng)的30 000 kVA 和40 000 kVA 密閉電石爐生產(chǎn)工藝，成功地實現(xiàn)了每生產(chǎn)1 t 電石產(chǎn)生電石爐氣400 m3， 電石副產(chǎn)爐氣中碳一資源豐富，其中CO 含量大于75%，目前，每年將產(chǎn)生8 億m3的爐氣。 爐氣熱值為10 008～11 676 kJ/m3，目前，實施的是將電石爐爐氣轉(zhuǎn)化，用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，CO 氣相偶聯(lián)合成草酸二甲酯，再加氫轉(zhuǎn)化為乙二醇是一條有吸引力的替代石油路線生產(chǎn)乙二醇的新途徑。 新疆天業(yè)將建成電石爐氣深度凈化及化工綜合利用25 萬t/a乙二醇（一期5 萬t/a乙二醇裝置已投入運行）規(guī)模裝置1 套，作為有機化工的基礎(chǔ)原料可用于生產(chǎn)附加值更高的聚酯等產(chǎn)品， 使電石生產(chǎn)由單一的電石生產(chǎn)向電石爐氣循環(huán)利用轉(zhuǎn)變，使產(chǎn)業(yè)鏈進一步衍生，通過碳一化工技術(shù)將寶貴的一氧化碳資源化利用， 獲得更有效的發(fā)展空間。

2.2 利用密閉電石爐氣轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甲醇、1.4—丁二醇

新疆天業(yè)在將電石乙炔用于生產(chǎn)聚氯乙烯的同時，將電石爐氣轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的甲醇再轉(zhuǎn)化成甲醛，采用炔醛法將甲醛和乙炔反應(yīng)生成1,4-丁二醇、醋酸乙烯等化工產(chǎn)品，將建成20 萬t/a 1，4 丁二醇（BDO）規(guī)模裝置1 套， 一期3 萬t/a 1，4 丁二醇裝置已投入運行。 1，4-丁二醇是附加值較高的精細化工產(chǎn)品及合成革的主要原料，其衍生物的用途也十分廣泛，將發(fā)展為下游氨綸、聚氨酯、PBT 工程塑料、γ-丁內(nèi)酯等產(chǎn)業(yè)。

2.3 采用變壓吸附回收精餾氯乙烯尾氣

在電石法聚氯乙烯生產(chǎn)中， 氯乙烯精餾工段的精餾尾氣經(jīng)冷凝器回收后的不凝氣中仍然含有8%～12%的氯乙烯單體，該尾氣不加治理，直接排入大氣，不僅造成資源浪費，而且嚴重污染環(huán)境。 新疆天業(yè)120 萬t/a PVC 項目采用變溫變壓吸附法對氯乙烯尾氣進行回收處理。該方法是在加壓情況下，把含有氯乙烯、 乙炔的精餾尾氣通入裝有吸附劑的吸附器，其中，強吸附組分（氯乙烯和乙炔）被吸附劑選擇性吸附，弱吸附組分（氮氣、氫氣等）從吸附床的另一端流出排空， 達到凈化含氯乙烯、 乙炔氣體的效能。 當(dāng)吸附劑床層吸附飽和后，采用升溫、降壓、抽真空的方法使氯乙烯、乙炔脫附回收，并使吸附劑獲得再生。 在實際生產(chǎn)中，一般采用2～4 個吸附床交替切換使用。 采用變溫變壓吸附法后，氯乙烯回收率≥99.99%、吸附后廢氣可達標排放、吸附劑使用壽命可達到10 年以上、并且具有操作簡便、能耗較小等優(yōu)點。

3 大力開發(fā)廢渣利用項目，實現(xiàn)“以廢治廢，變廢為寶”

3.1 電石渣制水泥

在電石渣制水泥濕磨干燒工藝的基礎(chǔ)上， 自主研發(fā)出電石渣新型干法水泥技術(shù)， 干法乙炔裝置排出的粉狀電石渣無需壓濾、 烘干等復(fù)雜工序就可直接用于水泥的生產(chǎn)。 與濕法水泥相比， 節(jié)能效果顯著。 并已形成400 萬t/a新型干法電石渣制水泥生產(chǎn)規(guī)模。

3.2 利用粉煤灰、電石渣生產(chǎn)蒸壓粉煤灰磚

為充分利用豐富的粉煤灰、電石渣資源，新疆天業(yè)建成新疆第一家蒸壓粉煤灰磚廠， 目前擁有自動化生產(chǎn)線6 條， 具備3 億塊/a 蒸壓粉煤灰標磚的生產(chǎn)能力。由于該項目廢渣利用率達百分之百，享受國家相關(guān)稅收減免政策，年創(chuàng)凈利潤3 000 萬元以上。

3.3 利用鹽泥生產(chǎn)輕質(zhì)、高強度陶粒

新疆天業(yè)32 萬t/a離子膜燒堿， 采用離子交換膜法電解食鹽水生產(chǎn)工藝。 每年產(chǎn)生10 000 t 鹽泥，主要成分為SiO250.43.%、水分約36%、CaCO3約8.14%、Mg（OH）24.34%、NaCl 約1.09%及少量的Fe2O3等。

目前， 國內(nèi)氯堿企業(yè)產(chǎn)生的鹽泥大多采用傾倒堆積掩埋的處理方式。 新疆天業(yè)著力開發(fā)鹽泥燒結(jié)陶粒項目，以鹽泥為主要原料，生產(chǎn)燒結(jié)陶粒，大量消化鹽泥。 生產(chǎn)出的陶粒的外觀、桶壓強度、堆積密度等各項指標完全符合GB17431.1-2010《輕集料及其試驗方法》中的相關(guān)標準要求。 通過裝置工業(yè)化,從根本上解決了氯堿行業(yè)的鹽泥污染的困擾， 并創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟效益。

3.4 利用鹽水除硝副產(chǎn)物生產(chǎn)元明粉

通過自主研發(fā)和科技攻關(guān)， 在32 萬t/a 離子膜法燒堿項目中， 采用先進的納濾膜法和冷凍除硝工藝相結(jié)合的方法去除鹽水系統(tǒng)中的硫酸根，實現(xiàn)硫酸鈉以結(jié)晶體十水硫酸鈉的形式析出， 硫酸鈉含量低的氯化鈉以溶液形式回收。 然后，以十水硫酸鈉（芒硝）為原料，采用熱熔法+四效逆流蒸發(fā)+流化床干燥+布袋除塵的方法制取精制元明粉 （無水硫酸鈉）。

元明粉各項指標均符合GB/T6009-2003 一類品的標準， 該項元明粉生產(chǎn)技術(shù)為國內(nèi)氯堿企業(yè)的節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)提供了技術(shù)支撐。

3.5 “電石渣—石膏”濕法煙氣脫硫

“電石渣—石膏”法具有以下的突出優(yōu)點。

（1）節(jié)能

電石渣的主要成分是Ca（OH）2，占70%～96%，與石灰石CaCO3相比，其活性較強，作脫硫劑時的液氣比小，脫硫漿液循環(huán)量減少，循環(huán)泵的功率小，耗電量少，有顯著的節(jié)能效果。

（2）減排

在“石灰石—石膏”法中，每脫除1 t SO2將產(chǎn)生0.68 t CO2。 而在“電石渣－石膏”法中，吸收過程中沒有CO2產(chǎn)生。 所以，用電石渣－石膏法能夠減少溫室氣體CO2的排放。

（3）經(jīng)濟合理

立足于國產(chǎn)裝備，投資省，裝置運行費用低。4×135 MW 機組煙氣脫硫系統(tǒng)， 脫硫投資低于200 元/kW。脫硫裝置產(chǎn)生的脫硫石膏又被全部運到水泥廠用做水泥緩凝劑。

4 結(jié)語

通過各項節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)先進技術(shù)的集成應(yīng)用，不僅完善了新疆天業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，而且，在國家產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整的大背景下，引領(lǐng)電石法聚氯乙烯、水泥、電石等行業(yè)向良性可持續(xù)發(fā)展的目標邁進。