浅谈聚氯乙烯生产节能减排途径
天津渤天化工有限责任公司的聚氯乙烯生产能力达25万t/a，主要采用电石法。企业依靠科技进步，大力发展循环经济，开展技术攻关、加快污染治理，提高了废渣、废水的循环利用率，使废水、废气达标排放，实现了聚氯乙烯生产节能减排。
1提高水资源重复利用率
水是我国紧缺的资源，提高水资源重复利用率、减少废水排放量是保证COD等污染物减排的最有效措施。在聚氯乙烯生产过程中，用水量、排水量都较多，废水污染防治任务也很重，实施循环经济的潜力很大。
1.1间接冷却水循环利用
聚氯乙烯生产中间接冷却水用量大，均是井水，不含任何污染物质，可全部回收循环利用。多年来，该公司借新、改、扩建项目建设之机，建设了大批间冷废水冷却循环回用装置，使聚氯乙烯生产间接冷却水全部回用。间接冷却水循环利用量为177673.92m3/d.,其中，乙炔工序72336m3/d；氯乙烯工序19732.08m3/d；合成工序12392.64m3/d；PVC聚合工序44691.12m3/d；EPVC工序25239.6m3/d：氮氧站工序3282.48m3/d，减少了新鲜水用量。
1.2工艺废水多级串联利用
聚氯乙烯生产中多级串连重复利用的水源包括冷冻站氨压机、合成压缩机、成品离心机等间接冷却水、乙炔发生器的含硫废水和聚合的母液水等工艺废水。多级串连利用水量为12902.76m3/d，减少了新鲜水用量和废水排放量。
工艺废水的循环利用是废水及污染物减排的主要途径。主要包括乙炔发生器的含硫废水和聚合的母液水。含硫废水是乙炔发生器底部排出的电石渣浆液经厢式压滤机压出的废水，呈碱性。其中，COD为360mg/L左右，硫化物为20mg/L左右，悬浮物为260mg/L左右，含量都较高，达标排放非常困难。采取了返回乙炔发生器再利用措施，除了部分含硫废水送厂排污系统用于中和全厂酸性废水外，大部分(约252万t/a)返回乙炔发生器再利用。聚合的母液水产生量大约105此，其中含COD为430mg/L左右，悬浮物120mg/L左右。因用于聚合釜配料水是无离子水，产生的母液水水质很好，全部回收再利用。主要有3个回用渠道，其一送气提塔塔顶喷淋用水，替代原用的35t/h无离子水；其二送 合成炉用水，替代原用的35t/h井水；其三送次氯酸钠配制系统，替代原用的35t/h曲井水。
综上所述，含硫废水回用，每年可减排COD900t、悬浮物650t、硫化物50t。聚合母液水回用，每年可减排COD380t、悬浮物100t，回收成品料600t。目前，聚氯乙烯工业用水的重复利用率达到96%以上，含硫废水和母液水循环利用流程简图如图1(略)。
1.3含汞废水闭路循环
电石法聚氯乙烯生产的氯乙烯合成使用汞触媒作为催化剂，在转化器触媒翻倒时需用真空泵抽出汞触媒，产生了真空泵轴封含汞废水。汞是稀缺资源，在国内只有少量开采，主要靠进口供应，而且汞是一类污染物，若含汞废水外排不仅造成环境污染，而且造成稀缺资源的浪费。为此，对含汞废水采取吸附回收汞和废水循环再利用措施，将其转移给有危险废物经营许可证的单位回收，同时实现含汞废水零排放，达到节能减排的目的。含汞废水循环利用流程简图如图2(略)。
2注重工业废水治理
氯碱行业聚氯乙烯糊树脂生产过程中排放的废水主要来自洗釜水、VCM回收系统排水及催化剂溶解槽排水等，水量为9t/h左右，其中主要污染物为COD和SS。在正常生产条件下，废水中COD浓度约为1500mg/L；SS浓度不稳定，正常生产时为1500
4500mg/L。由于悬浮物的粒径小、浓度高，很难在沉淀池中沉淀下来，也不利于压滤，直接排放会使水中大量糊树脂废料无法沉淀，不仅造成了物料的浪费、成本的升高，而且COD、SS的超标排放也污染了水环境。为此，建设了1套20t/h污水处理装置，采用化学混凝法技术。生产废水由污水沟汇集进入加 搅拌池，投加絮凝剂搅拌5-10min后，开启提升泵把水打到一体化净水器进行沉降；沉降后的废水外排至总厂污水中和池，污泥排到污泥浓缩池沉降后由螺杆泵输送到箱式板框压滤机进行压滤；压滤出来的滤饼作为废料外售，少量滤液返回到加 搅拌池。处理后的污水实现了达标排放(COD<150mg/L，SS<200mg/L)，每年可减排COD104t、悬浮物216t，同时，每年可回收糊树脂废料约600t。含汞废水循环利用流程简图如图3(略)。
3加大废气综合治理
8.1触媒翻到废气回收治理，实现HCl减排
PVC分厂合成转化器每周至少需翻倒触媒3次。触媒翻倒时要用氮气进行置换，由于没有废气吸收装置，置换出的HCl气体直接排放到大气。HCl气体的无序外排不仅严重污染了大气环境，造成资源浪费，同时也对现场设备及框架造成了严重腐蚀，影响了设备的正常使用，增加了设备的维护费用。为此，新建1套HCl吸收装置，每台转化器均与HCl吸收装宣连接，转化器检修或翻倒触媒时，即打开转化器的截门，将用氮置换出来的HCl气体引人降膜吸收装置，用水作为吸收液，由循环泵打入吸收装置循环使用，当吸收液达到一定浓度后打人废酸罐提浓外售。工艺流程简图如图4(略)。
PVC触媒翻倒废气回收治理装置运行效果良好，合成车间的环境质量明显好转，同时避免了每年100余次转化器检修时的HCl无序排放，而且现场及周围的设备腐蚀情况明显减轻。每年可回收废酸约100t，每年可降低设备腐蚀维修费约30万元。
3.2精馏尾气VCM回收治理，实现VCM减排
聚氯乙烯生产中的精馏尾气是企业污染物减排的重点。聚氯乙烯分厂合成车间氯乙烯生产规模能达到28万t/a，精馏尾气的排气量约1600m3/h，其中，氯乙烯及乙炔的体积分数分别约为10%和4%。2000年采用活性炭吸附工艺回收尾气中氯乙烯，但运行几年后发现存在以下问题：(1)安全性低，曾经出现着火事故；(2)低温盐水盘管容易腐蚀泄漏，造成活性炭失效，频繁检修；(3)吸附效果差，经常出现进吸附器和出吸附器尾气中的氯乙烯含量几乎没有变化，造成大量VCM排空。由于活性炭吸附工艺存在以上问题，而且操作强度大，运行成本高，蒸汽消耗量大，氯乙烯回收率极低，而且乙炔无法回收，不仅是一种浪费，同时也会造成严重的环境污染。2005年确定了采用二级变压吸附技术净化回收尾气中的VCM。分2期建设规模1700m3/h(其中，一期为800m3/h，)的二级变压吸附装置。2期工程相继竣工并投入使用。
3.2.1二级变压吸附工艺流程
二级变压吸附工艺流程简图如图5(略)。
来自于前工序的氯乙烯分馏尾气在约0.50MPa、-10-0℃下首先进入本装置的PSA-1系统，氯乙烯分馏尾气首先经PSA-1系统内的原料气加热器(E0101)加热至30-40℃，然后，经流量计计量后进人由5台吸附塔组成的PSA-1系统。由人口端通人原料气，分馏尾气中的氯乙烯、乙炔等吸附能力较强的组分被吸附剂吸附，在出口端输出部分净化后的气体(即半净化气)，被吸附的氯乙烯和乙炔等气体在逆放和抽空阶段解吸出来，作为产品气输出到转化系统加以回收利用；每台吸附器在不同时间依次经历吸附、顺向放压、压力均衡1降、压力均衡2降、逆向放压、抽空及抽空冲洗、升压、压力均衡2升、压力均衡1升、最终升压等步骤。
半净化气则继续进入由4台吸附塔组成的PSA-2系统，在此，剩余的氯乙烯和乙炔被吸附，其余气体如H2、N2等作为合格的净化气输出界外，PSA-2被吸附的氯乙烯和乙炔在逆放和抽空步骤解吸出来后又返回到PSA-1进行回收利用。每台吸附器在不同时间依次经历吸附、顺向放压、压力均衡1降、压力均衡2降、逆向放压、抽空及抽空冲洗、压力均衡2升、压力均衡1升、最终升压等步骤。
3.2.2减排分析(一期)
(1)VCM减排量(VCM回收量)及效益
原料气中VC的质量：758×7.14%÷22.4×62.5=151.01(kg/h)；
排放尾气中VC的质量：385×0.0013%÷22.4×62.5=0.014(kg/h)；
回收VC的质量：151.000-0.014=150.986(kg/h)；
VC的成本按4200元/t计，节约资金：4200×150.996÷1000=634(元/h)。
(2)C2H2减排量(C2H2回收量)及效益
回收C2H2量：758×2.23%-385×0.013%=16.85(m3/h)；
C2H2成本按8元/m3计，节约资金：16.85×8：134.8(元/h)。
(3)年创效益
每年开车时间按8000h计，共节约资金：(634+134.8)×8000=615.04(万元)。
上述数据表明，经二级变压吸附处理聚氯乙烯精馏尾气，2套装置每年可减排VCM2416.16t、C2H226.96万m3，每年可节约资金1230.08万元，同时实现了精馏尾气达标排放。
4拓展固废利用途径，实施固废资源化
聚氯乙烯生产中的固废主要是汞触媒和电石渣。汞触媒采取返回厂家回收处理或转移给有危险废物经营许可证的单位回收处理的措施。电石渣的综合利用是聚氯乙烯生产企业的难点。多年来，聚氯乙烯副产的含水90%的电石渣浆用泥浆泵输送至电石渣场自然沉降，靠自燃风干堆积成山。另外，开采电石渣山，必须采取随出即用的有效措施。为了方便综合利用的运输及使用，于2003年投资2600万元建设电石渣压滤系统，2004年已投入正常运行，电石渣滤饼含水量小于40%。
多年来，电石渣综合利用项目很多，如以电石渣为原料生产水泥、利用电石渣生产环保复合实心砖等已投入规模化生产。
4.1以电石渣为主要原料生产水泥
生产水泥的主要原料是石灰石，需向偏远山区供货商购买，需长途运输，进厂后还须破碎加工，因此，成本较高。电石渣的主要成分是氢氧化钙，而且颗粒均匀。1993年该公司建成12万t/a水泥(湿法)生产线，同年投产，总投资6573万元，以聚氯乙烯电石渣浆为主要原料，生产425#、525#普通硅酸盐水泥，每年综合利用电石渣约8万t(干基)。
随着主导产品PVC/EPVC新工艺不断开发，新产品不断推出，产量逐年增加，电石渣的排放量由11万t/a增加到45万t/a，现有的湿法旋窑生产线每年只能利用电石渣7.0-8.0万t，这样的利用率远远达不到全部综合利用电石渣的目的。随着我国水泥工业的大发展，湿法旋窑这种高能耗低产值的落后工艺，正在逐步被淘汰，国家发改委2007年2月28日发出的“关于做好淘汰落后水泥生产能力有关工作的通知”要求，在2007-2010年要关停、淘汰规模小于年产20万t的水泥生产厂。为了有效地综合利用电石渣的现有排放量，拟投资18310万元，利旧资产2352万元，新建1套综合利用电石渣1500t/d熟料的新型干法水泥生产线，每年可以利用电石渣35万t(干基)，预计2008年建成投产。
4.2以电石渣为主要原料生产环保复合型实心砖
天津市政府决定从2004年7月1日禁用黏土建材制品，这样每年有5亿块的市场缺口急需替代补充。电石渣主要成分是氢氧化钙，是生产实心砖的极佳原料。因此电石渣、电站水淬渣及粉煤灰可用于生产建筑用砖。2003年与天津市汉滨建材公司合资2600万元兴建了2亿块/a电石渣生产环保复合型实心砖生产线3条。以多年积累的电石渣为原料，掺加比例40%，每年综合利用电石渣17.6万t(干基)。
综上所述，年副产45万t左右的电石渣，目前除用于生产水泥的8万t外，大部分靠外售综合利用。环保复合型实心砖主要利用多年堆积电石渣。水泥项目扩建后电石渣用量和复合砖电石渣用量达52.6万t，到“十一五”末可实现电石渣产用持乎。
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