干法乙炔与母液水处理技术在PVC生产中的应用

介绍了干法乙炔生产工艺，分析了其安全性、经济性及环境影响，并与湿法乙炔发生工艺进行了对比。阐述了PVC母液水处理技术的运行效果。 随着中国PVC产能的扩大及石油价格的上涨，电石法PVC仍然是发展的主流，湿法发生乙炔产生的环境污染日益受到国家和有关部门的高度重视，干法发生乙炔装置的研发摆上了议事日程。经过2年多的努力，山东新龙集团的干法发生乙炔装置试车成功，并于2006年12月29日通过了中国氯碱协会和山东省科技厅组织的科技成果鉴定。 PVC生产中离心机母液废水的产生量较大，母液水中含有大量的悬浮物，若直接排放，不仅会对环境造成严重污染，而且还会造成产品和热能的浪费，为此，针对回收母液中的悬浮物，减少母液含固量，并回收部分热能进行了一系列改造。 1.干法乙炔技术 1.1干法乙炔工艺简介 干法发生乙炔技术是用略多于理论量的水以雾态喷在电石粉上，使之水解，产生的电石渣为含水量4%～10%的干粉末，粗乙炔含水量为75%，反应温度，气相为90～100℃，固相为100～110℃，水与电石的比例约为(1.0～1.8)∶1.0，反应热由水汽化带走，经由非接触式换热器传给循环水(没有溶解损失)，电石的粒径小于5mm，水解率大于99.5%，乙炔收率大于98.5%。 1.2干法乙炔生产工艺的经济性 以10万t/a电石法PVC为例，通过比较干法乙炔生产工艺与湿法乙炔生产工艺的差异来说明干法乙炔生产工艺的经济效益。 1.2.1基本建设投资比较 干法乙炔工艺相对湿法乙炔工艺无需沉降及压滤处理。仅此一项，即可节约设备及土建投资约865万元(以2004年价格计算)，减少占地面积1800m2。具体费用包括：压滤工段厂房120万元、沉降池土建450万元、渣浆处理土建25万元、压滤机170万元、设备费用80万元、其他配套设施20万元。乙炔发生工段的厂房没有差异，设备投资相差无几。 1.2.2运行费用比较 湿法乙炔工艺仅压滤一项需要总装机容量达600kW、电费240万元、工人工资约80万元、设备维护费约50万元，共节约370万元。由于干法乙炔工艺无需渣浆处理，降低了人工费用和设备运行费用。 1.2.3乙炔收率比较 由于加料是连续的，无需置换，加料时没有乙炔气体排出，排出电石渣是干的，没有溶解损失，干法工艺比湿法工艺提高收率2.5%，电石水解率高达99.85%，没有生电石排出。按照生产1tPVC消耗1.5t电石、电石价格按2300元/t计算，采用干法工艺的成本要下降85.2元/t，10万t/aPVC节约成本825万元。 1.2.4水消耗比较 干法工艺所需要的水量只为0.7t/t.电石，其余全部循环使用。所加入的水为废次氯酸钠水溶液，经一次循环使用后刚好与干法工艺用水量达到平衡，使乙炔车间废水达到零排放。湿法工艺耗水量为7～9t/t电石，全年废水排放量达42万t。 1.2.5电石渣处理费用比较 干法工艺产生的电石渣的含水量比湿法工艺经压滤后的滤饼含水量低30%。用湿法工艺1tPVC产生电石渣1.8t，含水量1.2t，每除掉1t水需要150kg标准煤。以标准煤价格450元/t，若用电石渣生产水泥，生产1t/aPVC的电石渣处理费为81元，而干法工艺产生的电石渣用于生产水泥无需干燥，10万t/aPVC节约成本810万元。 1.3干法乙炔工艺的环境影响 (1)无废水排放。干法乙炔生产装置所需的水为废次氯酸钠，不仅保护了环境，还回收了溶解乙炔。与干法乙炔工艺配套的还有次氯酸钠废水循环利用工艺，能实现整个车间无废水排放。 (2)无粉尘排放。用电石渣生产水泥，可将其密闭输送至水泥厂。若用于制砖，可适当调整排渣湿度，避免扬尘。 (3)气体污染物排放少。只有在排渣机出口处的水蒸气中能检测出0.02%的乙炔气体。 (4)固体污染物。所排出的电石渣为制作水泥的优良材料，亦可做其他建筑材料。 1.4干法乙炔工艺与湿法乙炔工艺对照 干法乙炔工艺与湿法乙炔工艺对照表见表1。 1.5干法乙炔发生装置鉴定结论 1.5.1检定测试报告内容 (1)乙炔产量：2500m3/h (2)乙炔纯度：>99% (3)电石水解率：99.85% (4)乙炔收率：>98.5% (5)粗乙炔杂质含量：H2S，O2，PH30.03%～0.05% (6)排渣机出口气体中乙炔含量：0.02% (7)清净次氯酸钠消耗量：需质量分数0.12%的次氯酸钠7m3/(1000m3乙炔) (8)粗乙炔温度：42～60℃ (9)发生器压力：7～11kPa (10)气相温度：85～100℃ 1.5.2鉴定结论(部分) (1)该项技术采用干法发生乙炔工艺，有效解决了湿法乙炔生产过程中所产生的电石渣浆污染问题，实现了乙炔的连续生产，自动化程度高，提高了生产装置的安全性。 (2)该项技术节能、节水效果显著，减少占地面积，节约投资，具有良好的经济效益和社会效益。 (3)该项技术有利于电石法PVC生产的可持续发展，在行业中有很好的推广价值。 (4)环保节能干法乙炔新技术属国内领先，实现了工业化生产，填补了国内空白。 (5)建议 a.进一步完善生产装置并标准化，尽快在行业推广。 b.针对现有湿法乙炔生产工艺改造提出切实可行的实施方案。 2.母液水处理技术 2.1母液水处理工艺说明 离心后的母液水先经过树脂沉降罐除去残留树脂，再通过凉水塔使母液水温度(72℃左右)降至40℃以下，然后，经过混凝沉淀池，在药剂的作用下降低有机物含量。出水进入HUSB水解厌氧池，此步为生化处理的限制步骤，在定向培养微生物水解酶、酸化酶的分解下，将难降解物质转化为易降解物质、大分子物质转化为可溶性小分子。然后，经过一级接触氧化池的生物降解，中间臭氧强化池的强化作用提高可生化性，二级接触氧化池的生物降解，最后，通过砂滤、臭氧氧化和活性炭过滤，达到地表三类水标准，进入阴阳床处理成脱离子水。一级、二级氧化池后分别设置沉淀池，沉淀的少量活性污泥、脱落生物膜等通过排泥管道进入压滤机进行脱水。 2.2运行效果 通过连续运行，证实该工艺在处理母液水回用中效果非常好，母液原水水质见表2。 经过生化、臭氧处理后水质见表3。 经过生化、臭氧、砂滤、炭滤后的母液处理水已经达到地表三类水标准，再通过阴阳床处理后完全达到聚合用脱盐水标准。最终回用水分析结果见表4。 2.3母液处理后的用途 目前，众多厂家都把处理后的母液用于循环水补水、汽提塔及聚合釜的冲洗水、或者用作乙炔用水，用于聚合加料用水的厂家很少。此项技术能把母液水深度处理后用作聚合加料用水，大大提高了母液回用的价值。 目前，该项技术在山东新龙集团聚氯乙烯有限公司已投入工业化运行，日处理母液废水1600t，可完全消化聚合生产废水并全部回用聚合釜生产，处理水质稳定达标，通过整体运行，成品质量稳定，未发现任何质量问题。PVC下游加工用户使用未发现异常。