如何消除電石法聚氯乙烯生產(chǎn)中的汞污染問(wèn)題

辛晶晶 許珊珊

摘要：介紹了昊華宇航化工集團(tuán)股份有限公司，在電石法聚氯乙烯生產(chǎn)中，通過(guò)全面分析氯化汞的流失方向，制定出相應(yīng)的管理制定和治理方案。通過(guò)增加含汞廢水治理系統(tǒng)和清凈處理裝置，最終使廢酸及廢水中的氯化汞含量達(dá)標(biāo)。

關(guān)鍵詞：聚氯乙烯;轉(zhuǎn)化器;汞蒸氣;含汞廢酸;含汞廢水治理

聚氯乙烯（PVC）是五大通用塑料之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、化學(xué)建材等重要領(lǐng)域。是“以塑代鋼、以塑代木”的重要產(chǎn)品，是建立資源、能源節(jié)約型社會(huì)的重要產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。

在傳統(tǒng)電石法聚氯乙烯生產(chǎn)藝中，氯乙烯合成工序采用固定床反應(yīng)器，氯化汞作為催化劑。目前，電石法氯乙烯合成反應(yīng)使用以活性炭為載體的氯化汞觸媒，此方法的優(yōu)點(diǎn)是：乙炔轉(zhuǎn)化率高，所需設(shè)備不太復(fù)雜，生產(chǎn)技術(shù)比較成熟，目前為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)所采用，其缺點(diǎn)：氯化汞觸媒有毒，價(jià)格昂貴。氯化汞觸媒中會(huì)析出汞蒸汽，隨著粗氯乙烯氣體進(jìn)入后續(xù)生產(chǎn)單元。在《常用危險(xiǎn)化學(xué)品的分類及標(biāo)志》（GB13690-92）中，規(guī)定氯化汞危險(xiǎn)性類別為第6.1類，其具體的危害性如下：

毒害品（腐蝕性）侵入途徑：吸入、食入、皮膚接觸。

健康危害：低濃度的食入或吸入，對(duì)喉腔、鼻腔、粘膜，牙齦等有刺激作用，急性中毒時(shí)會(huì)出現(xiàn)牙齦出血，咽疼、咳嗽、咯痰、心率加快、心慌等現(xiàn)象，嚴(yán)重中毒時(shí)會(huì)出現(xiàn)呼吸窘迫、口腔鼻腔出血、心率加快、心慌、昏迷、休克等現(xiàn)象。慢性中毒會(huì)使中毒者腎功能下降、破壞神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)，有牙松動(dòng)脫落、大量掉發(fā)、食物貪葷、雙手發(fā)抖等現(xiàn)象，臨床尿檢血檢中尿含量超標(biāo)，皮膚接觸中毒會(huì)出現(xiàn)呼吸窘迫、口腔鼻腔出血、心率加快、心慌、昏迷、休克等現(xiàn)象。

環(huán)境危害：該物質(zhì)對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重的危害，會(huì)對(duì)地表、水、土壤、大氣和飲用水造成污染。[1]

燃爆危險(xiǎn)：氯化汞觸媒遇高溫明火易燃燒，氯化汞不會(huì)燃燒，但與鉀、鈉等金屬能劇烈反應(yīng)，有腐蝕性。

對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害，污染水體、土壤和空氣、傷害人、畜和其他動(dòng)物。

針對(duì)氯化汞重大的危害性，并且隨著環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，以及職工職業(yè)病防范意識(shí)的不斷加強(qiáng)，各氯堿企業(yè)都不斷加大了汞污染的綜合治理力度。目前主要的去除氯化氫的方法，多采用活性炭吸附汞蒸汽，并且采用低效除汞器和高效除汞器串聯(lián)的方式。但是由于生產(chǎn)負(fù)荷高、活性炭失效以及閥門內(nèi)漏等情況，導(dǎo)致汞蒸汽依然會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)化水洗凈化系統(tǒng)。由于除汞器后的水洗塔和泡沫脫酸塔具有噴淋和降溫作用，導(dǎo)致汞蒸汽在此冷凝，并溶于鹽酸。所以當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)20萬(wàn)噸樹(shù)脂粉時(shí)，轉(zhuǎn)化工序每小時(shí)會(huì)生產(chǎn)3m3鹽酸，鹽酸中氯化汞的濃度為0.02～0.04mg/l，使企業(yè)存在較大的環(huán)保壓力。

針對(duì)上圖中轉(zhuǎn)化工序生產(chǎn)過(guò)程中氯化汞的去向，我們企業(yè)制定了相應(yīng)的管理制度和治理措施，來(lái)消除氯化汞對(duì)職工建康及環(huán)境的危害。

1加強(qiáng)含汞危廢物的管控：

1.1嚴(yán)格含汞危廢物倉(cāng)庫(kù)的管理，由工段指派專人進(jìn)行管理。

1.2轉(zhuǎn)化現(xiàn)場(chǎng)地溝、馬路、一樓、二樓等界區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁出現(xiàn)散落的觸媒顆粒，觸媒發(fā)生散落，現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)清理和回收。。

1.3更換觸媒、檢維修轉(zhuǎn)化器時(shí)，覆蓋界區(qū)地溝，同時(shí)轉(zhuǎn)化器蓋下必須鋪設(shè)雨布，無(wú)工作時(shí)轉(zhuǎn)化器上覆蓋雨布，遇異常天氣不允許進(jìn)行觸媒裝填和轉(zhuǎn)移。

1.4崗位人員嚴(yán)格進(jìn)行交接班，現(xiàn)場(chǎng)不能有觸媒粒。嚴(yán)禁用水沖洗轉(zhuǎn)化界區(qū)地面。

1.5轉(zhuǎn)化工序產(chǎn)生的廢觸媒、汞泥及觸媒灰，必須由具有廢觸媒治理資質(zhì)的單位回收處理。

1.6轉(zhuǎn)化系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，輸送至含汞廢水裝置進(jìn)行處理，禁止轉(zhuǎn)化含汞廢水外排。

2保證脫汞器運(yùn)行效果：

乙炔和氯化氫氣體在轉(zhuǎn)化器中，通過(guò)觸媒氯化汞催化合成氯乙烯氣體，同時(shí)氯化汞觸媒中會(huì)析出汞蒸汽，隨著粗氯乙烯氣體進(jìn)入后續(xù)生產(chǎn)單元，造成氯化汞污染。為了降低粗氯乙烯氣體向后續(xù)裝置夾帶氯化汞，分別增加了兩臺(tái)低效脫汞器和高效脫汞器，利用脫汞器內(nèi)裝填的活性炭，將粗氯乙烯氣體中的氯化汞吸附在活性炭?jī)?nèi)。通過(guò)定期對(duì)脫汞氣體內(nèi)活性炭的含汞量進(jìn)行分析，制定出脫汞器更換活性炭的周期，保證脫汞器的正常運(yùn)行效果。[2]

3優(yōu)化轉(zhuǎn)化器消除泄漏的管理方法

目前二期轉(zhuǎn)化有68臺(tái)轉(zhuǎn)化器，由于轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)化器的溫度變化較大，并且裝置內(nèi)存在大量腐蝕性氣體，導(dǎo)致設(shè)備及管道泄漏幾率較高，泄漏出的有毒氣體中含有微量的氯化汞，會(huì)對(duì)崗位人員造成傷害，并且造成環(huán)保污染。所以制定每周對(duì)轉(zhuǎn)化器進(jìn)行查漏的制定，對(duì)查出的泄漏部位進(jìn)行掛牌管理，并且記錄轉(zhuǎn)化器泄漏臺(tái)賬，列出整改計(jì)劃，最終消除轉(zhuǎn)化器的所有泄漏點(diǎn)，可以有效降低轉(zhuǎn)化器的泄漏點(diǎn)數(shù)量，并且有助于改善現(xiàn)場(chǎng)操作人員的作業(yè)環(huán)境。

4減少含汞鹽酸的產(chǎn)量：

4.1增大了泡沫塔填料層的循環(huán)量（由110m3/h提高到130m3/h），提高了泡沫塔填料層的吸收能力。

4.2將泡沫塔泡罩層的下酸管道，由DN100改為DN150，從而增大了泡沫塔泡罩層的進(jìn)酸量（由5m3/h提高到7m3/h），提高了泡沫塔的吸收率（調(diào)整后每小時(shí)吸收氯化氫的量由700Kg提高到980Kg），減輕了水洗塔系統(tǒng)的負(fù)荷。

4.3將鹽酸常規(guī)解析的脫析塔和脫析塔再沸器，更換為高壓設(shè)備，從而將鹽酸常規(guī)解析的再沸器的加熱介質(zhì)，由低壓蒸汽改為使用高壓蒸汽，使脫析塔塔底溫度由110℃提高到122℃，解析出的氯化氫流量由800m3/h提高到1200m3/h，脫析出的稀酸濃度由21%降到15%，泡沫脫酸塔的產(chǎn)酸量由3m3/h降低到0.2m3/h。[3]

4.4將泡沫塔上層的除沫器加裝固定螺栓，保證含汞鹽酸不會(huì)隨著粗氯乙烯氣體向水洗塔內(nèi)夾帶，使水洗塔內(nèi)鹽酸的汞含量在0.01mg/l（達(dá)到環(huán)保要求，如下表表一，為改造前后對(duì)比數(shù)據(jù)）。

5清凈系統(tǒng)增加除磷裝置：

在電石法聚氯乙烯生產(chǎn)中，清凈系統(tǒng)產(chǎn)生的廢次氯酸鈉溶液需要外排，但總排總磷會(huì)超標(biāo)。此問(wèn)題已嚴(yán)重制約我公司穩(wěn)定運(yùn)行，亟須制定方案解決。為有效解決清凈廢次鈉的處理問(wèn)題，在PVC清凈區(qū)域建設(shè)除磷裝置，處理后的清液調(diào)節(jié)PH后去地下管網(wǎng)，濃渣漿經(jīng)過(guò)鋇法脫硝的硫酸鋇抽濾裝置處理后，干渣漿與燒堿分廠板塊壓濾的鹽泥統(tǒng)一進(jìn)行處理。在除磷裝置的運(yùn)行過(guò)程中，需要從轉(zhuǎn)化水洗塔輸送來(lái)的5%鹽酸（2m3/h）來(lái)調(diào)整PH值。[4]6增加含汞廢水處理裝置：含汞污水處理方法及處理裝置，裝置包括：油水汞分離器;氣體總管道與氣態(tài)汞吸附器的底部連接，氣體總管道分別與油水汞分離器的頂部、氣浮除汞器以及汞吸附過(guò)濾器通過(guò)管道連接;油水汞分離器的側(cè)壁、氣浮除汞器的側(cè)壁以及汞吸附過(guò)濾器的頂部通過(guò)管道依次連接，汞吸附過(guò)濾器的底部通過(guò)凈水管道與凈水罐的側(cè)壁上部連接。

工藝流程為：轉(zhuǎn)化系統(tǒng)產(chǎn)生的含汞廢水以1m3/h的流量，進(jìn)入油水汞分離器、氣浮除汞器、汞吸附過(guò)濾器、氣態(tài)汞吸附器處理后通過(guò)凈水管道進(jìn)入凈水罐，油水汞分離器、氣浮除汞器、汞吸附過(guò)濾器排出的廢氣進(jìn)入氣態(tài)汞吸附器中進(jìn)行吸附處理，處理后含汞量在10ppb以下的廢水再進(jìn)入清凈除磷裝置。[5]

7處理轉(zhuǎn)化堿洗塔洗槽換堿堿水中的含汞廢水：

轉(zhuǎn)化堿洗塔的含汞廢堿排入轉(zhuǎn)化污水池中，然后將泡沫脫酸塔中的含汞濃酸也排入污水池，中和廢堿液，調(diào)整PH值為7-9。當(dāng)水調(diào)整PH值合格后，將含汞廢水打入含汞污水處理站，經(jīng)含汞廢水處理系統(tǒng)后，送至清凈除磷裝置。具體流程圖如下：

參考文獻(xiàn)：

[1]崔德杰，張玉龍.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].土壤通報(bào)，2004，35。

[2]夏立江，王宏康，土壤污染及其防治[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2001：15-18。

[3]楊軍，鄭袁明，陳同斌，等，北京市涼鳳區(qū)土壤重金屬的積累及其變化趨勢(shì)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2005。

[4]宋菲，郭玉義，劉孝義.鎘、鋅、鉛復(fù)合污染對(duì)菠菜的影響，農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1996，15（1）：9。

[5]WuYongfeng，LiuCongqiang，TuChenglong.TheHeavyMetalPollutioninUrbanSoilsofGuiyangCityandTheirPotentialEcologicalHazardAssessment[J].BulletinofMineralogy，PetrologyandGeochemistry，2007，26（3）：254-257。