乙炔生產(chǎn)中廢渣、廢液的循環(huán)利用

火瑞欽，梁 鋒，何 強

（陜西北元化工集團(tuán)化工二分公司，陜西 榆林719300）

生產(chǎn)上有濕法乙炔和干法乙炔2 種工藝，以電石為原料生產(chǎn)乙炔是生產(chǎn)PVC 的重要組成部分和主要特點。濕法乙炔生產(chǎn)中所產(chǎn)生的電石渣漿、電石粉塵、清凈廢酸等一直困擾著乙炔分廠的發(fā)展，治理三廢將成為生存和發(fā)展的必然需要。

1 乙炔生產(chǎn)原理

電石遇水立即發(fā)生激烈反應(yīng)生成乙炔，并放出熱量。 因電石中常含有硫化鈣 （CaS）、 砷化鈣（Ca3As2）、磷化鈣（Ca3P2）等雜質(zhì)，與水作用時同時放出砷化氫（AsH3）、磷化氫（PH3）等有毒氣體。

反應(yīng)方程式如下：

2 廢渣及廢液的循環(huán)利用

陜西北元化工集團(tuán)化工二分公司乙炔分廠對乙炔生產(chǎn)過程中排放的氣相、液相和固相污染物進(jìn)行了有效的治理，努力將節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境和企業(yè)發(fā)展有機結(jié)合起來，最大限度地實現(xiàn)資源綜合利用，從源頭上有效地消減了污染物的產(chǎn)生。并結(jié)合日常生產(chǎn)特點，進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，探索出一條廢硫酸處理的新工藝，解決了廢硫酸污染環(huán)境的問題，打造出一條高效的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。

2.1 廢硫酸的處理

廢硫酸與電石渣漿的反應(yīng)主要設(shè)備包括反應(yīng)槽、廢硫酸高位槽、反應(yīng)漿液輸送泵與壓濾機。通過將廢硫酸與電石渣漿合理配比，使其在理想的條件下達(dá)到硫酸鈣的高產(chǎn)出，再通過泵將反應(yīng)漿液輸送至板框式壓濾機，利用壓濾機實現(xiàn)漿液的固液分離，固體硫酸鈣應(yīng)用于水泥生產(chǎn)，最終實現(xiàn)廢硫酸變廢為寶的目的。工藝流程見圖1。

通過研究乙炔清凈廢硫酸與電石渣漿反應(yīng)的機理，實現(xiàn)廢硫酸與電石渣漿反應(yīng)配比的優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)出合格的、供水泥生產(chǎn)用的石膏，一方面緩解了環(huán)保壓力，有效解決硫酸清凈工藝過程產(chǎn)生的廢硫酸處理難的問題；另一方面可為企業(yè)降低生產(chǎn)成本。

圖1 廢硫酸處理流程圖

2.2 電石渣漿的處理

乙炔分廠一期電石水解所產(chǎn)生的電石渣經(jīng)壓濾處理后含水小于36%， 二期電石干渣含水6%～10%，均可直接送往水泥公司用作水泥生產(chǎn)的原料。

2.2.1 電石渣用途

電石渣屬于難以處理的工業(yè)廢物，因含有大量的Ca（OH）2，可以作生石灰的代用品，廣泛用在建筑、化工、冶金、農(nóng)業(yè)等行業(yè)，可用于填海、填溝、代替石灰石制水泥、生產(chǎn)生石灰作為電石原料、生產(chǎn)輕質(zhì)磚、用作化工原料生產(chǎn)環(huán)氧丙烷、氯酸鉀等，而采用干磨干燒工藝，利用電石渣代替石灰石生產(chǎn)水泥是其最有效的綜合利用途徑。

2.2.2 電石渣的處理

處理方法1：乙炔發(fā)生器中電石反應(yīng)對水質(zhì)要求不高，電石渣漿廢水進(jìn)行二級沉淀處理去除其中的懸浮物后可作為電石反應(yīng)用水。 首先將乙炔發(fā)生器產(chǎn)生的渣漿廢水排放到渣漿收集他，再用泥漿泵輸送到渣漿沉淀池，在池中進(jìn)行沉淀處理。上部清液經(jīng)溢流進(jìn)入豎流式二級沉淀池中，進(jìn)行充分沉淀，使廢水中Ca（OH）2微粒再次沉降，清液溢流入集水池，用清水泵送入乙炔發(fā)生器。

處理方法2：將電石渣漿加入廢硫酸反應(yīng)槽中，以一定的比例加入適量的廢硫酸進(jìn)行中和反應(yīng)，中和后出水的pH 值控制在7.0～8.0，使泥渣充分析出，pH 值過高或過低都可能使電石渣在沉淀池中堆積或產(chǎn)生隱性循渣。由于中和出水含有大量的Ca2+，與其他廢水混合后，最好控制進(jìn)生化處理裝置的廢水pH 值為6.0～7.0，以避免析出Ca（OH）2，中和后的中性水與粉煤灰反應(yīng)，生產(chǎn)固體混合物，從而解決了水平衡問題。

2.3 廢液的回收利用

濕法乙炔生產(chǎn)中的廢液主要有電石渣漿清液、清凈系統(tǒng)水洗塔和堿洗塔排出的洗滌液等。濕法產(chǎn)生的廢液經(jīng)過公用工程電石渣漿系統(tǒng)進(jìn)行沉降、冷卻，作為濕法發(fā)生器的生產(chǎn)用水。干法發(fā)生器產(chǎn)生的廢液主要有洗滌冷卻塔底部排出的渣漿、清凈水洗塔和堿洗塔排出的洗滌液等，通過沉降池沉淀降溫，作為干法發(fā)生器氣相洗滌管噴頭用水和洗滌冷卻塔塔底補水，其余部分通過管道輸送，經(jīng)過公用渣漿系統(tǒng)作為濕法發(fā)生器的生產(chǎn)用水。

2.4 電石粉塵的回用

電石破碎過程產(chǎn)生的電石粉塵通過4 臺4 m3/h斗提機提升到干法裝置混料倉頂部粉塵緩沖罐，經(jīng)過星形下料器均勻地加入到混料倉，作為干法發(fā)生器使用。

3 效果分析

3.1 經(jīng)濟效益

3.1.1 清液用于乙炔發(fā)生的經(jīng)濟效益[1]

電石渣漿濃縮后的清液用于乙炔發(fā)生，不僅可以提供電石水解的大量生產(chǎn)水，還可以保證水中的乙炔處于飽和狀態(tài)，減少乙炔溶于水的消耗，有效地回收了乙炔。乙炔發(fā)生溢流處的電石渣漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%～9%，按9%計算，30 萬t/a PVC 生產(chǎn)能力使用電石約56 t/h，生產(chǎn)的電石渣漿干基量為67.5 t/h，生產(chǎn)電石渣漿量750 t/h，其中水分為683 t/h。經(jīng)計算，大氣壓下乙炔在85 ℃水中的溶解度約為0.701 kg/t，這樣，電石渣漿中溶解的乙炔量為480 kg/h。 如果將電石渣漿濃縮至25%左右， 濃電石渣漿質(zhì)量為270 t/h，其中，水分約200 t/h。 由此可向乙炔分廠減少送水量480 t/h，減少水中的乙炔336 kg/h，每年減少乙炔損失量為2680t（年生產(chǎn)實際按8000h計），折合標(biāo)電石為7 500 t，可節(jié)約電石費用2 250 萬元（電石價格以3 000 元/t 計）。

3.1.2 廢硫酸外用費用

廢硫酸廠家回收成本521 元/t，每月產(chǎn)生廢酸1 500 t，處理廢酸成本每噸二百元左右， 每噸節(jié)省321 元，每年可以為公司節(jié)約費用578 萬元。

3.1.3 電石粉塵節(jié)省費用

（1）根據(jù)實際情況，電石存放24 小時被使用，按照1 kg 電石在常溫常壓下24 小時風(fēng)化產(chǎn)生0.7～0.9 g粉塵計算，1 噸電石產(chǎn)生70～90 g 粉塵，按照該公司年產(chǎn)100 萬t PVC 月消耗電石10 萬t計算， 可產(chǎn)生70～80 t 粉塵，電石發(fā)氣量按照290 kg/L 為基準(zhǔn)，1 t 電石價格平均3 200 元，那么每月?lián)p耗22.4萬～28.8萬元。

（2）電石干法生產(chǎn)乙炔，電石經(jīng)3 次破碎，從1次破碎出料粒度80 mm，2 次破碎出料粒度50 mm，3 次破碎出料粒度3 mm，現(xiàn)場實驗證明，電石歷經(jīng)3次破碎1 噸電石產(chǎn)生粉塵約0.72 kg，忽略輸送過程中摩擦、撞擊產(chǎn)生粉塵因素，按照月消耗電石10 萬t計算，該產(chǎn)生720 t 粉塵，電石發(fā)氣量按照290 kg/L為基準(zhǔn)，1 t 電石價格平均3 200 元，那么每月?lián)p耗720×3 200=230（萬元）。

3.1.4 外運勞務(wù)費用

根據(jù)3.1.3 中計算結(jié)果 （每月消耗電石10 萬t、產(chǎn)生粉塵790～800 t），車輛外按運200 元/t 計算，總計6 萬元。

因此， 每月因電石粉塵未被利用產(chǎn)生費用達(dá)264 萬元；每年需要的費用達(dá)3 168 萬元，通過技術(shù)改造，電石粉塵回收利用達(dá)到98.5%，每月節(jié)省費用達(dá)到260 萬元，每年為公司創(chuàng)收3 120 萬元。

3.2 社會效益

通過技術(shù)創(chuàng)新，乙炔分廠乙炔生產(chǎn)中的節(jié)能減排工作成效顯著，不僅經(jīng)濟效益可觀，而且實現(xiàn)了廢液、廢渣零排放。此外，解決了生產(chǎn)中硫酸難以處理的問題，完善了生產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟鏈，取得了良好的社會效益。

［1］陳文鋒.電石渣漿在純堿生產(chǎn)中的應(yīng)用.純堿工業(yè)，2007（2）：34－35.