電石法聚氯乙烯生產中含汞廢水減排措施的研究

黃富銘，黃帥杰，楊友信

（新疆天業集團天能化工有限公司，新疆 石河子 832000）

電石法聚氯乙烯生產中含汞廢水減排措施的研究

黃富銘，黃帥杰，楊友信

（新疆天業集團天能化工有限公司，新疆 石河子 832000）

根據電石法生產聚氯乙烯過程中汞流向的查定，制定了含汞廢水減排的措施。

PVC；含汞廢水；循環利用；節能減排

1 生產系統中涉汞的流失查定

新疆天業天能化工有限公司40萬t/a PVC裝置，用電石法生產PVC工藝，在涉及汞的工藝裝置上使用高效除汞器氣相除汞技術、組合塔吸收多余氯化氫技術，鹽酸的常規解析和深度解析及含汞廢水處理等技術，涉汞主要工藝流程示意圖見圖1。

圖1 涉汞的主要流程簡圖

來自氯乙烯合成轉化揮發的氣相汞與粗氯乙烯進入凈化工序，首先是活性炭的氣相吸附裝置（高效除汞器），高效除汞器設計氣速為普通除汞器的20%，對粗聚氯乙烯氣相中的氯化汞吸附效果達到了85%，相對于普通除汞器50%左右的吸附性能提高了35%。

由于工藝中氯化氫過量，凈化單元主要通過水吸收和堿中和的方法處理過量的氯化氫，粗氯乙烯單體中未被高效除汞器吸附的汞在組合塔內被22%的酸吸收進入31%含汞廢酸中，主要在31%含汞廢酸中積聚。31%含汞廢酸經常規解析，生成22%的酸，再送至組合塔使用；深度解析裝置將一部分22%鹽酸解析成含氯化氫質量分數1%以下的酸，送往水堿洗崗位作為水洗塔補水使用。

針對涉汞的主要流程，可以得出汞流向分布，共分為4個方面，即廢汞觸媒、抽觸媒廢水、除汞器及轉化器中含汞廢活性炭和堿洗塔排水。汞流向分布見圖2。

圖2 汞流向分布圖

（1）廢汞觸媒

乙炔氫氯化法生產氯乙烯工藝中，氯化汞觸媒在使用一定時間后，由于氯化汞的揮發而失去活性，使反應速率下降，導致無法正常生產。工業上，一般采用抽廢觸媒裝填新觸媒的方法來維持正常生產。廢觸媒嚴格按照國家危廢管理規定進行儲存和回收，不會對環境造成汞污染。

（2）抽觸媒廢水

氯化汞觸媒在失去活性后，需要進行觸媒的倒換、翻換。采用真空負壓裝置將抽出轉化器列管中的氯化汞觸媒，真空負壓裝置產生的抽觸媒廢水送往除汞崗位處理。

（3）高效除汞器及轉化器中含汞廢活性炭

在轉化器裝填完觸媒后，均要在其上下封頭上覆蓋一定數量的活性炭，活性炭會吸附部分揮發氣相汞，其他揮發的汞通過高效除汞器內活性炭進行吸附。這些含汞的廢活性炭具有固汞的作用，其中的汞也具有回收的價值，可以全部回收到有資質的廠家進行回收處理。

（4）堿洗塔排水

粗氯乙烯氣體在堿洗塔經過堿液進一步中和殘余的氯化氫氣體，保證壓縮氣體中不含氯化氫。堿洗塔運行一段時間后，需要將塔內堿液進行更換。堿洗塔內的堿液更換時，需要將原有堿洗塔內的堿液排放，并將堿洗塔用一次水進行沖洗。堿洗塔排放廢堿水和沖洗水均屬于含汞廢水，這部分堿洗塔排水是電石法聚氯乙烯工藝產生的含汞廢水的主要組成部分，在生產中，直接送往除汞崗位進行嚴格的回收處理。

2 含汞廢酸的處理技術

在生產過程中，過量的氯化氫在組合塔吸收產生的質量分數為31%鹽酸中汞含量較高，是汞污染防治的重點。對于質量分數31%鹽酸的綜合利用，在生產上采用直接加熱方法解析鹽酸中的氯化氫，用于氯乙烯的合成；同時，也產生了質量分數為22%的恒沸酸，這部分含汞廢酸再通過與一定濃度的解析助劑進行恒沸蒸餾，將廢酸中的氯化氫質量分數解析到1%以下，解析產生的氯化氫直接返回到系統中作為原料使用，1%的稀酸滿足水洗塔中的補水要求，作為補水進入水洗塔裝置再循環利用。

3 含汞廢水處理工藝

天能化工含汞廢水處理采用沉降法+膜過濾+高效吸附除汞法，處理完的含汞廢水，出水汞濃度在0.005 mg/L以下，達到了國家標準GB15581-95規定的排放要求。除汞工藝流程示意圖見圖3。

圖3 除汞工藝流程示意圖

4 堿洗塔排水的減排措施

堿洗塔排水的組成見圖4，堿洗塔排水的檢測數據見表1。

圖4 含汞廢堿水組成及流量

表1 堿洗塔排水數據

在治理含汞廢水的措施中，減少堿洗塔排水量是最有效的措施。堿洗塔排水具體操作如下：（1）堿洗塔內15%液堿運行一段時間后，根據化驗室的取樣分析，確定堿洗塔內碳酸鈉濃度，在碳酸濃度≤6%時進行排堿，堿液排入除汞崗位處理；（2）排完堿后，往堿洗塔內加一次水，進行洗塔，循環3次，沖洗水直接排入除汞崗位處理；（3）將32%加入堿洗塔，補加配置15%所需一次水量，配置成15%的堿液即可使用。

根據堿洗塔排水的操作可以看出，堿洗塔排水分為2部分，即堿洗塔廢堿水和堿洗塔沖洗水。分析數據分別見表2和表3。

表2 廢堿水數據

表3 沖洗水數據

由表2、表3數據可以看出，堿洗塔廢堿水的主要成分為氫氧化鈉，堿洗塔沖洗水的主要成分為碳酸鈉。根據堿洗塔各部分排水組分的數據分析，制定堿洗塔排水減排措施如下。

（1）堿洗塔廢堿水配堿循環使用。堿洗塔廢堿水收集起來進行配堿，即在堿洗塔廢堿水直接加入32%堿，配置成15%的堿液用于堿洗塔。這樣廢堿水可以循環使用，不但降低一次水和32%堿的消耗，還減少了堿洗塔含汞廢水的排放。

（2）堿洗塔沖洗水除碳酸鈉后循環使用。堿洗塔沖洗水主要成分為碳酸鈉，用沖洗水罐收集起來，通過加酸調節pH值，去除碳酸根離子后，作為堿洗塔沖洗水循環使用。工藝簡圖見圖5。

5 運行效果

天能化工針對堿洗塔排水減排措施實施技改，運行循環使用5～7天排放廢水至含汞水處理一次，堿洗塔排水量得到了大幅度的降低，降低了含汞廢水的總量，提高了水資源循環利用率。技改前后具體數據見表4。

圖5 含汞水減排方案措施簡圖

表4 技改前后堿洗塔排水數據對比

6 結語

針對電石法聚氯乙烯生產工藝的汞流向特性，制定了含汞廢水的減排措施。從根本上降低了含汞廢水的排放，提高了汞資源和水資源的使用效率，降低了企業含汞廢水處理運行成本，極大地推動了企業清潔生產的實施。

Study on the reduction measures of mercury containing waste water in production of polyvinyl chloride

HUANG Fu-ming，HUANG Shuai-jie，YANG You-xin

（Tianneng Chemical Co.，Ltd.，Shihezi 832000， China）

According to the process of production of polyvinyl chloride in the process of calcium carbide process，the flow of mercury in the process of investigation，the development of mercury containing waste water reduction measures.

PVC；wastewater containing mercury；recycling use；conserve energy；reduce emissions

X783.2

B

1009－1785(2017)09-0038-03

2016-08-12