我国人口众多, 人均水资源占有率很低, 在工业生产中, 水资源循环利用是节省工业用水的有效措施。PVC树脂生产过程会消耗较多水, 并排放较多污水, 研究电石法PVC树脂生产过程中乙炔清净废水回用工艺, 对节约水资源, 降低生产成本有着重要意义。
1 湿法乙炔处理装置循环水平衡问题
电石法PVC树脂生产工艺中, 乙炔气原料来自发生器中的电石水解反应, 乙炔气在洗泥器洗涤冷却至70度左右之后, 经过乙炔气柜进入冷却塔。乙炔气冷却降温之后由水环压缩机加压, 在二级串联清净塔内使用次氯酸钠脱除硫化氢硫化磷等杂质。纯化后的乙炔气呈酸性, 经中和塔碱液中和。乙炔气的生成提纯过程中会产生大量冷却塔废水以及含有次氯酸钠的废水, 有很高的回收利用价值。
某氯碱化工股份有限公司10万吨级树脂湿法乙炔处理装置冷却塔为两台并联使用方案, 正常运行过程中, 泵前与塔釜用水由一次水补充, 循环泵送至塔顶, 逆向接触乙炔气喷淋冷却, 冷却后的高温水一部分送入乙炔电石发生器, 剩余部分需要排出。夏季一次水温偏高, 导致冷却水用量增加, 大量高温水直接排放, 污染环境, 同时也造成了严重的水资源浪费。反应装置两级清净塔均为填料塔, 分两次分别和次氯酸钠逆向接触, 一次清净塔低浓度次氯酸钠废水直接排放, 也存在着很大程度的水资源浪费。相关研究人员经过论证试验, 发现一次清洁塔内的次氯酸钠废水温度很低, 可以用作冷却塔冷却用水, 并且废水中的次氯酸钠能够有效脱除乙炔中存在的部分杂质如硫磷, 反应产生的酸性水还可以有效脱除塑料填料上的氢氧化钙污垢。
2 电石法PVC树脂生产乙炔清净废水回用工艺
2.1 传统工艺/改进工艺
传统废水回收工艺中, 乙炔清净塔内产生的废次氯酸钠溶液可回用于乙炔气冷却或者乙炔发生器, 但是随着生产的不断进行, 清净废水总量在不断增加, 仍然有大量废水需要进行处理。废水中COD、硫、磷含量偏高, 远远超过国家排放标准, 废水处理成本偏高。
由于传统工艺存在着各种各样的问题, 很多相同行业厂家都对清净废水回用工艺进行了优化改进, 将清洁塔废次氯酸钠溶液和冷却塔废水回用于乙炔发生器。改进后的清洁废水回用工艺显著提高了废次氯酸钠的利用效率, 但是并没有实现废水的全部回用。
2.2 本次研究使用的清净废水回用工艺
将废次氯酸钠溶液回用于冷却塔, 应用废次氯酸钠清除管道内的水垢, 冷却塔产生的高温废水输送至冷却水塔接受冷却, 冷却后的水重新用于冷却塔, 使用循环水代替一次水进行冷却, 并将多余废水回用于乙炔发生器, 从而解决湿法乙炔生产中清净废水的循环平衡问题。
2.2.1 安全问题
该清净废水回用工艺需要在原有装备基础上增加一台凉水塔, 一台循环水泵。废次氯酸钠呈微酸性, 废次氯酸钠与新鲜浓次氯酸钠混合有可能导致局部酸性过强, 出现部分游离氯。乙炔接触氯气会生成氯乙炔等易燃易爆物质, 有效氯成分质量分数超过0.25%, 气相液相中都容易发生爆炸, 且阳光对该反应有一定促进作用。
为了解决这个安全问题, 通过不同有效氯含量次氯酸钠溶液的混合, 筛选出了一个安全系数比较高的浓新鲜次氯酸钠有效含量, 循环回用中对混合均匀性以及溶解乙炔气进行了特殊处理, 控制了游离氯含量。
2.2.2 脱除杂质
废水循环回用过程中会出现杂质积聚的情况, 乙炔发生器中的硫化氢、磷化氢、氨等副产物杂质需要经过清净装置净化, 消除杂质对催化剂活性的影响。废次氯酸钠溶液中有硫、磷、氨等不同氧化物, 尤其是多化合价磷氧化物和单质磷会带来一定的安全威胁。
磷化氢水溶液溶解度低于硫化氢, 因此乙炔发生器生成的乙炔气磷化氢浓度高于硫化氢, 也导致次氯酸钠废水中磷含量高于硫, 如果废水长期循环回用, 会导致杂质硫、磷含量持续上升, 但是小试中也发现, 上升到一定浓度之后, 硫磷含量将趋于稳定。生产实际中, 部分废水被电石渣和上清液带出, 因此可以推测, 即便循环水中会出现硫磷积聚, 也应该是一个相对缓慢的过程, 可以通过定期检测和废次氯酸钠废水回用量的调整来控制杂质含量。
2.2.3 清净次氯酸钠p H值调整
电石质量存在着一定的偏差, 硫磷含量有一定程度的波动, 也因此会造成废次氯酸钠溶液p H值变化, 增加了回用水p H值的控制难度。而乙炔清净的效果和清净液p H值有很大的关系, p H过低, 清净效果好, 但是反应过于剧烈, 且次氯酸容易在酸性条件下分解生成游离氯, 有爆炸危险。升高p H值, 反应效果下降, 相应的安全性也随之改善。因此必然存在一个最佳p H值范围, 根据小试结果, 认为p H=6.5-7.2之间效果比较显著, 兼顾安全性和脱除效果。
3 结语
本次研究提出的清净废水回用工艺有着投资较低、废水回用率高、工艺简单等优势, 项目回收效益高, 有着长效的经济效益和环保效益, 值得相关研究人员的学习和借鉴。
摘要：主要研究电石法PVC树脂生产中乙炔清净废水的回用工艺, 介绍了电石法PVC树脂生产中乙炔清净废水的来源, 给出了一种解决释法乙炔处理装置循环水平衡问题的思路, 并据此形成了一套电石法PVC树脂生产乙炔清净废水的回用工艺。
关键词：电石法,PVC树脂,废水回用
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