趙鳳輝

(青海鹽湖海納化工有限公司，青海 西寧 811600)

0 引言

某化工廠電石法聚氯乙烯生產(chǎn)制備過程中，需要消耗700 t 到1 200 t 的氯化汞，其中50% 左右的氯化汞無法回收，進入到大氣、河流、土壤之中，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較為嚴重的影響[1]。為消除這種影響，生產(chǎn)企業(yè)以及有關技術團隊投入大量精力進行技術研發(fā)、創(chuàng)新以及應用，利用現(xiàn)有技術手段，科學高效的處置氯化汞，穩(wěn)步提升汞污染治理水平。

1 電石法聚氯乙烯生產(chǎn)中汞污染治理的必要性

電石法聚乙烯生產(chǎn)中汞污染治理有助于技術團隊形成正確的觀念認知，準確把握汞污染綜合治理為后續(xù)綜合治理原則的確立、綜合治理舉措的制定奠定堅實基礎。

電石法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝較為成熟，資金投入較少，是目前國內(nèi)主流的生產(chǎn)工藝。但也必須清楚地認識到，傳統(tǒng)的電石法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝能耗較高、污染較重，越來越難以滿足清潔化、綠色化生產(chǎn)的發(fā)展目標。例如，電石在與水發(fā)生化學反應的過程中，會消耗大量的水資源，同時產(chǎn)生電石渣等固體廢棄物；粗氯乙烯單體在整個反應周期內(nèi)，會產(chǎn)生濃度為32%的鹽酸以及大量廢水，如果不經(jīng)處理進行排放，勢必嚴重破壞水體、氣體生態(tài)；合成氯乙烯將氯化汞作為觸媒，一旦出現(xiàn)技術性問題，將會導致大量的汞進入自然界，嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。以某生產(chǎn)企業(yè)為例，其采取了聚氯乙烯合成工序，通過該技術處理，將乙炔進行砂封處理，砂封后的乙炔與HCl 進行充分混合，二者的混合物通過孔板流量調(diào)節(jié)器，在緩沖罐內(nèi)進行充分混合，在此過程中，同步使用石墨冷卻技術，進行混合物冷卻處理。冷卻環(huán)節(jié)，考慮到實際使用效果，使用5 ℃的水和-35 ℃的鹽水進行持續(xù)性冷卻。從實際情況來看，這種冷卻處理方式，冷卻速度較快，冷卻成本較低，混合物中的廢棄物借助由氟硅油玻璃棉完成捕集與分離，捕集與分離后的氣體，借助石墨預熱器等轉(zhuǎn)換器，合成氯乙烯，實現(xiàn)廢物循環(huán)式應用[2]。

2 電石法聚氯乙烯生產(chǎn)中汞污染綜合治理主要措施

電石法聚氯乙烯生產(chǎn)中汞污染的綜合治理，要求技術團隊立足生產(chǎn)工藝，堅持目標導向，堅持任務牽引，采取有效舉措，改進創(chuàng)新綜合治理體系，健全完善綜合治理模式，推動汞污染綜合治理轉(zhuǎn)型。

2.1 不斷延長汞觸媒的使用壽命

結(jié)合以往生產(chǎn)加工經(jīng)驗，電石法聚氯乙烯生產(chǎn)體系下，使用的觸媒壽命越長，生產(chǎn)的氯乙烯越多。利用這種內(nèi)在關聯(lián)，技術人員在汞污染綜合治理過程中，通過降低氯乙烯生產(chǎn)環(huán)節(jié)觸媒消耗體量與規(guī)模，全面防范汞污染事件的發(fā)生。目前，在氯化汞處置過程中，技術團隊針對觸媒需要解決以下幾個方面的問題：一是氯化汞在鹽酸、鐵反應過程中，會釋放出氫元素，出現(xiàn)較為嚴重的原材料脫水問題；二是氯化汞在生產(chǎn)制備環(huán)節(jié)，原材料損失，推廣總體使用成本。技術人員要嚴格按生產(chǎn)加工技術要求，對整個生產(chǎn)加工流程進行管控，管控過程中，從外界送來的大約120 kPa(g)乙炔氣體經(jīng)過阻火器，進入乙炔冷卻器用自冷凍站送來的0 ℃氟里昂熱交換后冷至2 ℃左右，經(jīng)除霧器除去冷凝水霧，通過干燥塔分子篩干燥至含水量低于50 mg/L。吸附飽和的分子篩采用氮氣再生，再生技術流程中，使用設備注入一定規(guī)模的氮氣，對干燥塔進行凈化處置。凈化環(huán)節(jié)結(jié)束后，再次注入加熱的氮氣，對干燥塔完成二次凈化。二次凈化后，采取高溫處理的方式，使得再生冷卻器中的水分得到分離。整個高溫處理環(huán)節(jié)后，再次使用低溫氮氣對干燥塔開展冷卻處理。這種處理方式，不僅有著良好的凈化去雜效果，還通過氮氣循環(huán)式利用，補充氮氣，減少成本，為后續(xù)生產(chǎn)活動高質(zhì)量開展奠定堅實基礎。

通過乙炔冷凝液泵送到VCM 凈化、壓縮單元堿洗系統(tǒng)作為補充水，并回收溶解的乙炔氣分別干燥處理后的乙炔氣、氯化氫氣體經(jīng)流量計、控制回路按一定(11.02～1.05)比例，進入混合器混合，再經(jīng)預熱器預熱至80 ℃以上后送一段反應器(22臺) 反應[3]，再經(jīng)二段反應器(18臺) 反應。反應器內(nèi)以高強度活性炭、高活性氯化汞及添加劑為催化劑，每臺反應器填裝約5.2 t 催化劑。轉(zhuǎn)化器直徑DN3200。乙炔、氯化氫混合氣在催化劑作用下，反應生成氯乙烯，通過庚烷冷卻劑控制反應溫度在180 ℃以下。蒸發(fā)的庚烷進入冷凝器被循環(huán)的熱水冷凝后，進入轉(zhuǎn)化器循環(huán)使用。正常補充的冷劑由反應器冷劑罐通過反應器冷劑泵加壓，分別送至每臺反應器。反應器通過各自的冷劑液位罐來控制液位，即通過調(diào)節(jié)反應器中的冷劑返回量來控制對于整個技術應用流程，除了做好硬件設備調(diào)試、管理之外，對于使用的鹽酸、乙炔等反應物同樣需要做好管控，避免含水量過大影響整個脫水效果。

結(jié)合以往經(jīng)驗，對于脫水干燥過程中使用的乙炔，技術人員應當將其含水量控制在10 mL/m3以內(nèi)，對于脫水干燥過程中使用的鹽酸，技術人員則應當將其含水量控制在5 mL/m3，通過這種方式，可以有效避免觸媒在使用環(huán)節(jié)出現(xiàn)結(jié)塊、溶解等情況，最大程度地保證了觸媒使用壽命[4]。

2.2 不斷優(yōu)化氯化汞觸媒基本屬性

為持續(xù)提升氯化汞觸媒的生產(chǎn)能力，增強觸媒回收利用能力，技術團隊在汞污染綜合治理過程中，可以嘗試對氯化汞觸媒的基本屬性進行持續(xù)性優(yōu)化，借助物化屬性改善，降低汞污染綜合治理難度，提升治理總體水平。具體來看，技術人員使用高純鹽酸和脫鹽水配制成各種不同濃度、不同溫度的鹽酸溶液，將活性炭放入第1 種鹽酸溶液中，并按照相關技術要求，浸泡一定時間，浸泡過程中，技術人員要不斷進行翻倒。完成上述技術操作后，要使用離心機等設備進行脫水處理，再將活性炭甩干脫水后，繼續(xù)放入第2 種鹽酸溶液，進行浸泡處理。浸泡過程中，技術人員要不斷進行翻倒。完成上述技術操作后，要使用離心機等設備進行脫水處理，通過多次循環(huán)式處理，確保選選用的活性炭被所有配制成的鹽酸溶液所浸泡和甩干，將最終浸泡和離心后的活性炭在一定溫度下烘干至恒重。

完成上述技術準備工作后，技術人員使用氯化汞、鹽酸和脫鹽水，使用專業(yè)計量工具，配成濃度極低的氯化汞溶液，將烘干好的活性炭放入配置的氯化汞溶液之中，并浸泡一定時間，浸泡結(jié)束后，技術人員將其取出后，使用離心機等相關設備，對活性炭進行離心脫水處理。離心脫水工作結(jié)束后，將活性炭繼續(xù)放入烘箱中，按照有關技術要求，設定烘箱溫度，在該溫度條件下烘干至恒重，將其取出放入氯化汞溶液中再浸泡離心烘干[5]。

將上述操作作為一組制備動作，連續(xù)進行操作幾十次的重復，根據(jù)數(shù)據(jù)測算與分析，每進行一次浸泡、脫水、烘干的循環(huán)過程中，活性炭觸媒上氯化汞含量的增加值必須低于0.1%。為避免氯化汞含量增幅過大，技術人員可以根據(jù)實際情況，向氯化汞溶液中，添加活性促進劑、抗毒劑、穩(wěn)定劑、抗結(jié)焦劑等物質(zhì)，借助這種方式，穩(wěn)步控制氯化汞濃度變化幅度。結(jié)束這種方法可以確保觸媒有較高的空隙率，從而更好地發(fā)揮觸媒在電石法聚氯乙烯生產(chǎn)中的作用。同時，在整個技術處理階段，技術人員要積極調(diào)整思路，氯化汞在經(jīng)過活性炭吸附后，其在吸附中心區(qū)域形成了反應活性中心，這種分布特點決定了觸媒表現(xiàn)出較強的活性。研究表明，在250 ℃的高溫烘烤下，觸媒中氯化汞的損失體量僅為2%，使用壽命可以到8 000 h；同等情況下，使用普通低汞觸媒進行氯化汞回收，氯化汞損失率可以達到35%，使用壽命僅達到7 000 h，因此，在觸媒選擇過程中，技術人員要做好偏向選擇。

2.3 不斷增強廢氯化汞觸媒再生能力

在進行電石法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝調(diào)整的過程中，做好汞污染防治的同時，有針對做好廢汞回收，實現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的兼顧。基于上述目標，技術團隊可以從廢氯化汞觸媒回收、再生角度出發(fā)，遵循相關技術規(guī)律，合理進行技術布局，實現(xiàn)觸媒循環(huán)式利用。具體來看，技術人員充分利用現(xiàn)有技術裝備，不斷營造良好的生產(chǎn)環(huán)境。

根據(jù)以往經(jīng)驗，氯化汞在微負壓等相關條件下會出現(xiàn)揮發(fā)狀態(tài)，并匯入到冷卻器之中，在冷卻器內(nèi)沉降下來，沉降結(jié)束后，通過水噴射泵將沒有完全沉降氯化汞收集起來，在去除微量氯化汞等氣體后，當氯化汞氣體干燥后，重新傳輸?shù)礁绅s器，實現(xiàn)原材料循環(huán)式使用。為保證使用效果，對于制備過程中使用的循環(huán)噴射溶解液的質(zhì)量分數(shù)要做好控制，根據(jù)過往經(jīng)驗，氯化汞總體質(zhì)量分數(shù)不應當?shù)陀?%，將符合制備要求的氯化汞溶液注入到制備系統(tǒng)中，并更換新水。借助廢觸媒中金屬鹽易溶于水的物化屬性，快速收回金屬氯化物以及修復活性炭，在此基礎上，通過多輪次熱水浸泡等活動，使得鹽溶液在經(jīng)過過濾后，可以更好地用于觸媒制備。與傳統(tǒng)制備方式相比，該制備流程操作簡單，技術難度較低，不會產(chǎn)生污染物，有著較強的經(jīng)濟效益和社會效益，符合現(xiàn)階段生產(chǎn)加工要求。從相關研究機構(gòu)公布的數(shù)據(jù)來看，廢氯化汞-活性炭觸媒同步回收方案，氯化汞質(zhì)量分數(shù)可以達到95%，氯化汞總回收率為99.5%以上；活性炭比表面為923 m2/g；其他金屬氯化物質(zhì)量分數(shù)為0.61%；水質(zhì)量分數(shù)為0.27%；四氯化炭吸收率為58%；堆積密度為557 g/L，粒徑為3×8 mm，活性炭再生率為85%以上；金屬鹽總回收率為95%以上。上述技術方案，較好地滿足了新時代電石法聚氯乙烯生產(chǎn)要求，借助必要技術舉措，實現(xiàn)了汞污染綜合治理效能的不斷提升，大大增強了氯化汞觸媒的回收利用能力。

2.4 不斷改善含汞活性炭污染防治機制

目前，電石法聚氯乙烯生產(chǎn)過程中，為減少汞污染，往往進行除汞器的安裝與使用。主流的除汞器由多根碳鋼管并列排布組成，管內(nèi)涂覆活性炭，除汞器入口與轉(zhuǎn)化器連接，出口與泡沫塔連接。為更好地發(fā)揮除汞器的作用，實現(xiàn)含汞活性炭的有效處理，技術人員一方面要根據(jù)實際情況，確保列管長度，從而保證吸附氣體可以停留較長的時間，同時管道的數(shù)量也需要作出調(diào)整，以保證處理氣體通過時，不會產(chǎn)生較大的阻力。除了進行常規(guī)性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設置外，技術人員還可以在相關區(qū)域增設真空抽泵，借助不同的裝置設備，快速提升活性炭污染處置能力，加強反應流程的可控性，推動汞污染處理活動深入開展。部分生產(chǎn)企業(yè)還進行了廢水處置工藝體系的布局，在整個污染處置過程中，技術人員應當將污染物處置的重點放在汞回收以及VCM 等方面，借助合理有效地技術布局，實現(xiàn)污染物高效回收，為整個生產(chǎn)活動綠色化、生態(tài)化升級奠定了堅實基礎。為達到上述目標任務，技術團隊要吸收借鑒過往經(jīng)驗，針對汞廢水處理中含有的污染物，設定汽提工藝方案，以確保對VCM 處置能力。對汞的處理，考慮到處理效果和處理成本，技術團隊更加傾向于選擇沉淀法和過濾法，通過廢水處理方式聯(lián)合應用，實現(xiàn)含汞廢水科學處置。為保證技術應用效果，技術人員需要率先做好硫化物處置，通過硫化物與汞廢水進行充分反應，形成體積密度較小的HgS 顆粒，在污水處理過程中，由于硫元素含量較高，在生成HgS 顆粒后，硫元素會繼續(xù)與HgS 顆粒進行反應，產(chǎn)生沉淀物，從廢水中析出。為提升上述凈化速度，縮短處理周期，技術人員需要選擇相應的復合助劑，并對其用量、陳化時間進行控制，確保其作用有效發(fā)揮。同時，借助過濾裝置對沉淀物進行分離，在達到國家標準后進行排放。實現(xiàn)生產(chǎn)成本的有效性與合理性，有效擴大利潤空間，使得生產(chǎn)企業(yè)可以具備更大發(fā)展機遇，切實滿足現(xiàn)階段電石法聚氯乙烯生產(chǎn)要求。

3 結(jié)語

汞污染綜合治理體系的構(gòu)建與完善，對于電石法聚氯乙烯生產(chǎn)流程的綠色化、生態(tài)化轉(zhuǎn)型有著極大的現(xiàn)實意義。文章從實踐角度出發(fā)，客觀梳理汞危害性的同時，通過技術要素、管理要素全方位整合，探索完備的汞污染綜合治理體系，完成生產(chǎn)工藝的優(yōu)化、污染物的監(jiān)督等系列技術目標任務，搭建起完整的綜合污染治理綜合性平臺，為電石法聚氯乙烯生產(chǎn)汞污染綜合處理探索出一條新路。