乙烯法聚氯乙烯生產(chǎn)中焚燒廢氣的處理

軒書琴

（青島石化高級(jí)技工學(xué)校，山東 青島266041）

隨著國內(nèi)聚氯乙烯生產(chǎn)的擴(kuò)大， 其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯乙烯單體等排放尾氣及廢液對(duì)環(huán)境的污染程度也隨之加劇。因此，控制和治理污染已成為當(dāng)務(wù)之急。

1 廢氣廢液的產(chǎn)生

國內(nèi)聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)工藝主要以乙烯法和電石法為主。 兩種生產(chǎn)工藝在生產(chǎn)過程中除原料的凈化和氯乙烯合成工藝不同之外，氯乙烯的分餾凈化、聚合工藝是相同的， 在此過程中均會(huì)產(chǎn)生含有高濃度氯乙烯的分餾尾氣及廢液， 以下通過氯乙烯的精制及聚合過程的工藝流程分析聚氯乙烯生產(chǎn)過程中廢氣及廢液的產(chǎn)生及其特點(diǎn)。

乙烯法聚氯乙烯生產(chǎn)中廢氣主要為直接氯化反應(yīng)尾氣、 氧氯化尾氣及聚合過程單體回收排放的尾氣， 直接氯化反應(yīng)尾氣主要含未反應(yīng)的乙烯及部分VCM、EDC、HCl， 氧氯化尾氣主要是未反應(yīng)的乙烯及其他未反應(yīng)的氣體， 聚合過程單體主要是氯乙烯單體， 此部分尾氣全部通過管道送至焚燒爐進(jìn)行高溫焚燒處理。

乙烯法聚氯乙烯生產(chǎn)中廢液的主要來源是裂解過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物及直接氯化與氧氯化反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，此部分副產(chǎn)物經(jīng)過精餾塔的分餾，將輕重組分分餾出來，送至裝置區(qū)罐區(qū)緩存，然后再通過泵送至焚燒爐焚燒。

2 焚燒煙氣處理

焚燒爐主要對(duì)有機(jī)廢氣及廢液進(jìn)行焚燒處理，來自裝置的有機(jī)廢氣及廢液經(jīng)緩沖后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒，燃燒溫度控制在1 200~1 300 ℃，燃燒爐處理的高溫?zé)煔夂写罅康臒崮埽?首先通過廢熱鍋爐回收熱能， 煙氣在廢熱鍋爐回收熱能后進(jìn)入急冷塔進(jìn)行急冷，急冷塔出來的煙氣進(jìn)入吸收塔，煙氣與循環(huán)吸收稀鹽酸液相向而行，循環(huán)吸收后，符合濃度要求的副產(chǎn)酸連續(xù)排出作為成品輸出， 從吸收塔出來的煙氣進(jìn)入堿洗系統(tǒng)進(jìn)行洗滌， 洗滌后的煙氣達(dá)標(biāo)排放。 為保證其煙氣達(dá)標(biāo)，主要采取了以下措施。

（1）保證HCl、Cl2達(dá)標(biāo)排放。 由于焚燒爐主要處理VCM 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含氯有機(jī)廢氣， 燃燒生成的HCl 經(jīng)降膜吸收后仍有部分氯化氫，該部分尾氣進(jìn)入堿洗系統(tǒng)進(jìn)行洗滌， 在堿洗塔中裝有聚丙烯鮑爾環(huán)填料， 這樣可以實(shí)現(xiàn)用洗滌液高效地對(duì)煙氣進(jìn)行最終洗滌，洗滌液為氫氧化鈉溶液（或再加入亞硫酸鈉）把煙氣中的殘余不多的HCl 中和掉，把游離態(tài)的氯氣吸收掉使煙氣排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

（2）防止二惡英產(chǎn)生。 對(duì)于含氯有機(jī)物焚燒，要采取措施避免二惡英的產(chǎn)生， 在燃燒室中控制燃燒溫度在1 200~1 300 ℃，煙氣中的二惡英的分解率達(dá)到99.9%以上， 而在降溫過程中二惡英的再生成溫度區(qū)間為550~250 ℃， 所以廢熱鍋爐出口溫度設(shè)定在550~600 ℃，經(jīng)過廢熱鍋爐后煙氣溫度由1 200~1 300 ℃降至550 ℃左右，避免二惡英再生成溫度區(qū)間的同時(shí)， 此溫度也遠(yuǎn)高于氯化氫的最高煙氣露點(diǎn)溫度108.6 ℃， 避免了氯化氫結(jié)露腐蝕。 在急冷塔中，煙氣由550 ℃左右迅速冷卻至80 ℃以下，其冷卻時(shí)間遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的1 s，最大限度減少系統(tǒng)內(nèi)二惡英氣體的生成。

因廢氣及廢液中含有氯元素， 焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生氯化氫氣體，為了保證氯化氫氣體的全部吸收，采用先進(jìn)的鹽酸吸收工藝，焚燒流程示意圖見圖1。

圖1 焚燒流程示意圖

如圖1 可知， 鍋爐出口的煙氣從上端進(jìn)入急冷室，與補(bǔ)充水進(jìn)行換熱冷卻，煙氣從550 ℃左右降低到80 ℃左右，急冷后的煙氣從急冷室下部的急冷塔水槽進(jìn)入吸收塔。急冷室主體采用石墨材質(zhì)，急冷塔水槽采用碳鋼襯氟材質(zhì)。 急冷塔水槽的液位通過補(bǔ)充脫鹽水來控制，急冷塔水槽中的污酸濃度在22%左右，急冷塔水槽的排污送往污酸儲(chǔ)罐，經(jīng)污酸泵外排出界區(qū)。 煙氣急冷系統(tǒng)配置有一臺(tái)石墨急冷換熱器，用來吸收HCl 溶于水的溶解熱，并利用循環(huán)冷卻水來降低急冷循環(huán)液的溫度。

煙氣從急冷塔出來后依次進(jìn)入一級(jí)吸收塔和二級(jí)吸收塔。 一級(jí)吸收塔和二級(jí)吸收塔均為填料塔，HCl 含量較高的煙氣首先在一級(jí)吸收塔中經(jīng)循環(huán)液吸收， 回收大部分HCl， 然后煙氣再進(jìn)入二級(jí)吸收塔， 利用低濃度循環(huán)液進(jìn)一步吸收煙氣中剩余的HCl。 系統(tǒng)的補(bǔ)水先進(jìn)入二級(jí)吸收塔，再由二級(jí)吸收塔溢流到一級(jí)吸收塔。 每級(jí)吸收塔均配置一臺(tái)石墨換熱器，利用循環(huán)冷卻水來降低循環(huán)吸收液的溫度，降低煙氣中HCl 分壓，達(dá)到較高的HCl 回收效率。

當(dāng)一級(jí)吸收塔的循環(huán)液HCl 濃度達(dá)到18%時(shí)，系統(tǒng)鹽酸通過調(diào)節(jié)閥控制經(jīng)鹽酸脫色模塊后分3 路送出界區(qū)。系統(tǒng)配置的鹽酸脫色模塊設(shè)有兩級(jí)樹脂罐，用于進(jìn)一步去除鹽酸中的鐵、游離氯和有機(jī)物。成品酸外送管線上設(shè)置有視鏡，用于巡檢時(shí)觀察成品酸的顏色。

煙氣經(jīng)過兩級(jí)吸收后仍含有微量HCl， 接著進(jìn)入洗滌中和塔徹底脫除煙氣中微量HCl， 保證煙氣排放達(dá)標(biāo)。 洗滌塔分兩層，中間采用塔板隔斷，兩段均為填料噴淋結(jié)構(gòu)。 洗滌塔下層維持較高的pH 值，通過補(bǔ)入20%的氫氧化鈉溶液和10%亞硫酸鈉溶液，用來脫除煙氣中剩余微量的HCl 和Cl2。 洗滌塔上層通過補(bǔ)充清水來洗滌堿洗后的煙氣， 進(jìn)一步脫除煙氣的HCl。洗滌塔頂部設(shè)置有兩級(jí)除霧器，用來去除煙氣中的液滴顆粒， 減少煙氣往后續(xù)系統(tǒng)的液滴夾帶量。

煙氣從洗滌塔出來后經(jīng)過煙氣換熱器預(yù)熱后進(jìn)入熱風(fēng)爐后進(jìn)一步加熱到270~300 ℃， 熱風(fēng)爐出口的煙氣進(jìn)入SCR 反應(yīng)器脫除氮氧化物和二惡英。系統(tǒng)內(nèi)配置有氨水儲(chǔ)罐和氨水泵，20%氨水采用壓縮空氣霧化噴射到熱風(fēng)爐出口的煙道內(nèi)， 充分混合后在催化劑作用下脫除氮氧化物。 SCR 反應(yīng)器出來的煙氣經(jīng)過煙氣換熱器的另一側(cè)加熱從洗滌塔出來的煙氣， 煙氣降溫到135 ℃左右經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙囪排放大氣。引風(fēng)機(jī)主體材質(zhì)為鈦材，通過變頻調(diào)節(jié)來控制焚燒爐爐膛壓力， 保證整個(gè)系統(tǒng)在微負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行操作。

通過以上流程更加高效合理的處理了含有氯元素的有機(jī)廢物，實(shí)現(xiàn)了廢氣廢液的無害化處理，保證了裝置的環(huán)保性。

3 總結(jié)

乙烯法聚氯乙烯生產(chǎn)中廢氣廢液通過焚燒的方法來處理， 充分發(fā)揮了焚燒爐的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及環(huán)保價(jià)值， 在保證裝置區(qū)所產(chǎn)生的廢氣及廢液安全處理的前提下，副產(chǎn)純凈的鹽酸，提高了焚燒的經(jīng)濟(jì)性，保障了焚燒煙氣處理達(dá)標(biāo)排放。 焚燒爐在聚氯乙烯行業(yè)中的應(yīng)用推廣， 加強(qiáng)了裝置應(yīng)對(duì)異常工況的處理能力， 提高了裝置的運(yùn)行能力， 保證了裝置的環(huán)保性，有利于裝置更好地服務(wù)于生產(chǎn)。