電石法PVC樹脂節(jié)能減排技術(shù)研究

呂軍莉

摘 要：國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得PVC的應(yīng)用得到切實(shí)拓展，社會(huì)對(duì)于其需求量呈現(xiàn)出顯著上升趨勢。但在國內(nèi)PVC產(chǎn)能不斷提升的同時(shí)，市場之間競爭也變得日益激烈，企業(yè)想要從中脫穎而出，需要在節(jié)能降耗以及成本投入控制等方面展開深入研究。在此背景下，電石法PVC樹脂節(jié)能減排技術(shù)開始得到廣泛關(guān)注。本文將重點(diǎn)對(duì)電石法PVC樹脂節(jié)能減排各項(xiàng)技術(shù)展開研究，期望能夠?yàn)楦黜?xiàng)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展提供一些啟示。

關(guān)鍵詞：密閉循環(huán);節(jié)能減排;環(huán)境污染;電石法PVC

PVC，即聚氯乙烯，是在引發(fā)劑作用下由氯乙烯聚合形成的熱塑性樹脂。目前，國內(nèi)PVC生產(chǎn)主要以電石乙炔技術(shù)為主，此種方法雖然具有一定優(yōu)勢，但卻存在著生產(chǎn)污染較大問題，會(huì)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生一定量的廢氣、電石渣以及廢水等物質(zhì)，對(duì)周邊環(huán)境形成直接影響，也會(huì)直接增加生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效果并不理想。鑒于此，電石法PVC樹脂節(jié)能減排技術(shù)成為領(lǐng)域?qū)W者研究重點(diǎn)，其逐漸成為了解決企業(yè)持續(xù)性發(fā)展問題的重要手段。

1 干法乙炔生產(chǎn)工藝

濕法乙炔技術(shù)是較為常見的電石法PVC生產(chǎn)技術(shù)，采用該項(xiàng)技術(shù)實(shí)施生產(chǎn)每年會(huì)產(chǎn)生約1200萬t電石渣，污染問題較為嚴(yán)重。為解決這一問題，國內(nèi)公司開始對(duì)干法乙炔技術(shù)展開了應(yīng)用與研究。在對(duì)此種新技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，會(huì)運(yùn)用高于理論量水分以霧化形式對(duì)電石粉展開處理，整體分解效果較為理想，水解率能夠達(dá)到99%以上，處理效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于濕法處理工藝。同時(shí)運(yùn)用此種技術(shù)所產(chǎn)生的電石渣粉末可回收再利用，可將其制成漂白劑、磚塊或者水泥等物質(zhì)，不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生較大污染，且不需要占用大量土地。此外，此種技術(shù)還具有自動(dòng)化水平較高，生產(chǎn)安全程度理想等方面的優(yōu)勢，值得廣泛推廣。

2 廢酸脫吸與密閉循環(huán)工藝

為保證乙炔反應(yīng)完全程度，在進(jìn)行氯乙烯合成時(shí)，會(huì)對(duì)大量氯化氫展開應(yīng)用。雖然過量氯化氫的運(yùn)用，會(huì)為最終反應(yīng)結(jié)果提供可靠保障，但因?yàn)槠湫枰\(yùn)用水洗手段進(jìn)行處理，會(huì)產(chǎn)生一定量含汞廢鹽酸，所以會(huì)造成成本浪費(fèi)以及環(huán)境污染等問題。為妥善解決這一狀況，企業(yè)開始運(yùn)用密閉循環(huán)模式對(duì)氯化氫展開了回收與處理。在具體進(jìn)行處理過程中，會(huì)通過對(duì)篩板塔或泡沫塔的運(yùn)用，對(duì)水展開吸收，所產(chǎn)生的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%左右的副產(chǎn)鹽酸會(huì)進(jìn)行外銷處理，而含少量氯化氫的合成氣會(huì)經(jīng)過循環(huán)堿洗、水洗處理。此種處理工藝雖然可以回收部分氯化氫，但卻因?yàn)閺U酸價(jià)格的問題，使得工藝經(jīng)濟(jì)性并未達(dá)到預(yù)期。因此國內(nèi)企業(yè)對(duì)廢酸脫吸裝置與工藝展開全面調(diào)整與優(yōu)化，廢酸經(jīng)過泡沫塔處理后會(huì)經(jīng)由脫吸塔展開氯化氫吸出處理，之后會(huì)在石墨換熱器作用下返回合成系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)運(yùn)行。

3 母液水利用與回收工藝

在運(yùn)用懸浮法實(shí)施PVC生產(chǎn)時(shí)，所產(chǎn)生的離心母液所含有的聚氯乙烯單體與懸浮物濃度相對(duì)較高，會(huì)對(duì)環(huán)境形成嚴(yán)重污染，且會(huì)造成大量水資源浪費(fèi)，會(huì)產(chǎn)生一定量VCM，在水中形成潛在安全隱患，會(huì)對(duì)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行形成嚴(yán)重阻礙，不可隨意進(jìn)行排放。為妥善解決這一問題，生產(chǎn)企業(yè)需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)離心母液水展開科學(xué)運(yùn)用，以在減輕生產(chǎn)污染的同時(shí)，達(dá)到有效緩解水資源短缺問題的目標(biāo)。

在進(jìn)行離心母液水處理時(shí)，通常會(huì)將其與其他生產(chǎn)污水混合在一起共同進(jìn)行處理，并會(huì)在達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)之后，對(duì)其進(jìn)行排放。因?yàn)殡x心母液水質(zhì)較為理想，所以部分企業(yè)在進(jìn)行處理時(shí)并沒有采用繁雜工藝，會(huì)運(yùn)用簡單處理方式，結(jié)合其他工藝沖洗手段對(duì)其展開處理。

4 乙炔濃硫酸清凈工藝

乙炔清凈是PVC生產(chǎn)主要工序之一，會(huì)通過對(duì)次氯酸鈉法的運(yùn)用，完成相應(yīng)處理任務(wù)。在對(duì)此種工藝進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要運(yùn)用大量水資源進(jìn)行乙炔溫度控制，會(huì)在清凈后產(chǎn)量一定量含次鈉廢水，廢水處理難度相對(duì)較大。濃硫酸清凈工藝的使用，會(huì)產(chǎn)生少量廢水與大量廢硫酸，企業(yè)會(huì)通過對(duì)這一部分廢水的運(yùn)用，為乙炔發(fā)生提供水資源保障。同時(shí)，在進(jìn)行乙炔發(fā)生過程中，還可對(duì)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的其他廢水進(jìn)行使用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的充分運(yùn)用。一般此種工藝廢硫酸產(chǎn)生量在16kg/tPVC左右，可制成產(chǎn)品進(jìn)行銷售，能夠?yàn)槠髽I(yè)獲取到更加可觀的經(jīng)濟(jì)收益。

5 氯乙烯生產(chǎn)氯化汞處理工藝

進(jìn)行電石法氯乙烯生產(chǎn)時(shí)，多數(shù)會(huì)將HgCl2催化劑作為生產(chǎn)主要催化劑，并會(huì)將活性炭作為催化劑重要載體。此種催化劑在進(jìn)行升華處理時(shí)，會(huì)出現(xiàn)流失問題，且會(huì)產(chǎn)生一定量的汞，具有較大毒性，會(huì)隨廢水排放到河水之中，這樣不僅會(huì)對(duì)水體造成污染，影響水中生物生長，同時(shí)人體還會(huì)因?yàn)轱嬘盟蚴澄镦湹仍虺霈F(xiàn)汞中毒狀況。就目前催化劑使用情況而言，觸媒中的氯化亞汞與氯化汞質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常在12%左右，氯化汞使用時(shí)長大約為10個(gè)月，在被更換觸媒中，氯化汞質(zhì)量在6%左右，觸媒消耗約為2kg/t。同時(shí)，由于我國汞資源相對(duì)較為貧瘠，多數(shù)汞礦山都面臨著無汞可采的狀況，如果不對(duì)資源使用展開合理控制，會(huì)使資源使用出現(xiàn)嚴(yán)重問題，所以為保證電石法PVC生產(chǎn)長久性，需要對(duì)有限汞資源展開充分利用，要通過合理手段將能源消耗控制在最低。

就理論層面而言，在氯化汞催化劑作用下，氯化氫會(huì)與乙炔發(fā)生反應(yīng)，生成一定量的氯乙烯，在此過程中，催化劑不會(huì)參與反應(yīng)。但在實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，催化劑的使用卻存在著一定期限，其活性會(huì)隨著使用時(shí)間的增加而出現(xiàn)逐漸減少的狀況，當(dāng)活性下降到一定程度之后，便無法再繼續(xù)進(jìn)行使用，需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行更換。在具體進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)化器中催化劑使用時(shí)間一般在7500h左右，生產(chǎn)企業(yè)一方面要對(duì)生產(chǎn)操作展開嚴(yán)格管理，做好清凈處理，要將次氯酸鈉中的有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.09%左右，且要將pH值控制在7-8范圍之內(nèi)，需要科學(xué)對(duì)砷、硫、磷等雜志展開處理;另一方面需做好乙炔預(yù)冷器降溫以及捕霧器捕霧脫水處理，在將乙炔與氯化氫混合在一起之后，需要將其送入到并聯(lián)石墨冷卻器之中，再將其送入到酸霧過濾器內(nèi)，逐步展開降溫、除霧、水體積分?jǐn)?shù)控制等操作。同時(shí)需要通過對(duì)新型轉(zhuǎn)化器的運(yùn)用，將轉(zhuǎn)化器列管數(shù)量增加到810根以上，在轉(zhuǎn)化器內(nèi)部安裝折流板裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)移熱能力進(jìn)行切實(shí)強(qiáng)化的目標(biāo)。此外，為降低生產(chǎn)過程對(duì)于生態(tài)環(huán)境的影響，需要通過密封處理手段，將汞流失可能性控制在最小。在此過程中應(yīng)通過對(duì)水環(huán)真空泵的運(yùn)用，將轉(zhuǎn)化器列管內(nèi)催化劑抽送到催化劑儲(chǔ)罐之中，再從儲(chǔ)罐底部對(duì)其進(jìn)行釋放，裝入專用密封袋內(nèi)。

6 轉(zhuǎn)化器熱水自壓循環(huán)工藝

由于氯乙烯合成過程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，需要使用大量循環(huán)熱水，若反應(yīng)熱無法及時(shí)排出，便會(huì)使設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)溫度過高問題，會(huì)造成轉(zhuǎn)化器上部出現(xiàn)大量水汽或觸媒失效等問題，并不利于生產(chǎn)順利開展。傳統(tǒng)生產(chǎn)多以強(qiáng)制循環(huán)為主，會(huì)通過不定期進(jìn)行軟化水補(bǔ)充的方式，對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行控制。而轉(zhuǎn)化器熱水自壓循環(huán)工藝的運(yùn)用，會(huì)利用轉(zhuǎn)化器回水管路汽水分離器將反應(yīng)熱減壓釋放生成蒸汽，會(huì)在重力作用下，實(shí)現(xiàn)熱水降溫自壓循環(huán)。與傳統(tǒng)工藝相比，此種工藝節(jié)能減排效果更加理想，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)反應(yīng)熱能的及時(shí)轉(zhuǎn)移，減少不必要的熱水泵設(shè)備投入，能夠?qū)?dòng)力消耗控制在較低水平，保證轉(zhuǎn)化器反應(yīng)溫度偏離與熱水氣阻等問題解決質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觸媒使用時(shí)長的有效延長，達(dá)到投入少、見效快的高質(zhì)量生產(chǎn)模式。

7 結(jié)束語

通過本文對(duì)電石法PVC樹脂節(jié)能減排技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的介紹，使我們對(duì)電石法PVC生產(chǎn)各種節(jié)能減排技術(shù)有了更加清晰的認(rèn)知。相關(guān)企業(yè)應(yīng)明確認(rèn)識(shí)到，在PVC產(chǎn)能不斷提升的今天，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)，企業(yè)需要加大對(duì)環(huán)境保護(hù)以及能耗控制等內(nèi)容的研究力度，要將節(jié)能減排作為生產(chǎn)工藝應(yīng)用與研究重要方向，做好生產(chǎn)對(duì)于周邊環(huán)境的控制，以在響應(yīng)社會(huì)環(huán)保節(jié)能號(hào)召的同時(shí)，有效改善傳統(tǒng)生產(chǎn)所存在的資源浪費(fèi)以及生產(chǎn)效率低下等方面的問題，實(shí)現(xiàn)綠色化、節(jié)能化PVC生產(chǎn)模式，從而達(dá)到理想化PVC生產(chǎn)效果。

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