1 氯碱生产企业化工生产处理现状
1.1盐泥处理
氯碱企业的副产品中含有大量的盐泥,它的化学组成主要包括:二氧化硅、水和碳酸钙,其他的以金属氧化物为主。国内许多氯碱企业对盐泥的处理还不够重视,大多采用填埋处理,或者未经净化就直接出售给用作橡胶填料的化工生产企业,导致盐泥得不到有效处理,严重影响了氯碱行业的生产。
1.2 废水处理
氯碱企业产生的废水种类繁多,其中以氯水、硫酸溶液及各类盐为主。目前,国内的氯碱企业对氯水的处理采用的方法是:将所生产的氯水用来生产次氯酸钠,但就目前国内的次氯酸钠工业生产而言,并没有足够的市场,所以氯化水的转化率很低。也可以通过盐水与氯水在特定的条件下产生化学反应,达到对氯的回收,这种方法虽然能够有效地控制氯水的含量,但无法彻底地去除氯。也可以将氯水进行二次脱氯,但这种方法对于现在的化工生产来说,成本很高,不划算。至于其它的液体,一般都是通过销售的方式进行处理,但这种方式无疑会对环境造成极大的伤害,并不为现在的社会所接受。另外,还可以用废酸制得浓硫酸,但这种方法的成本对氯碱化学工业来说是不可接受的。
1.3 废气处理
氯碱行业排出的尾气,一般采用氯进行治理。目前,我国大多数的化学工业生产厂家,要么使用碱中和,要么生产盐酸。这两种工艺在氯的治理中都能取得良好的治理效果,从而达到对氯碱行业尾气进行有效的治理,防止过量的氯排放对大气环境造成的危害。
2 绿色化工技术的应用
2.1 绿色技术进展
(1) 减少汞的排放。通过“人-机-料-法-环-测”等多个环节的技术创新,有效地提高了汞催化剂的使用年限,并在此基础上实现了汞催化剂用量的连续下降(36.7 g/t PVC),已达国际先进水平,荣获“世界环保基金-中国 PVC减汞减排示范工程”。
(2) 无汞化反应。电冶集团在2015年成立了“无汞化”技术攻关小组,投入5亿元,在无汞催化剂制备方面取得了突破性进展,解决了催化剂使用寿命短、副产物多、诱导时间长、易流失等关键科学问题,并通过了国家生态环境部固体废弃物与化学品治理技术中心的认定,为我国 PVC存量及增量 PVC产业提供了重要的探索与示范。
(3) 电炉渣的综合利用。采用该工艺,可将电石渣就地回收,年产水泥100万吨,脱硫剂80万吨。其中,电冶采用了窑头窑尾部排出的余热,并配以一座热风炉作为辅助热源,可年产脱硫剂80万吨,是目前世界上规模最大的电石渣脱硫装置,全部脱硫剂可直接供公司自用用电。通过本项目的研究,提出了一种新的、具有较好应用前景的新工艺。
(4) 用废弃的硫酸进行处理。本项目成功地采用了业界首创的废乙炔酸裂解与再利用工艺,使废酸制得的废酸得到了完全的解决,达到了回收再利用的目的,具有明显的节能、环保效果,在业界得到了广泛的应用。
(5) 回收乙炔气体。电石渣浆回收乙炔气技术、储料罐回收乙炔气、精馏尾气回收等技术在工业上得到了广泛的应用。
(6) 其它环境保护技术。经过自主研发,并与业内先进企业进行了大规模的研发,成功地将废碱酸提浓技术、高效电石破碎除尘技术、电石粉尘密闭循环利用技术进行了产业化应用,既能有效地解决“三废”问题,又能对已有技术进行持续更新,使生产运行环境更加协调、友好。
2.2 低碳技术进展
(1) 新型能源的开发。第一个项目是与中国三峡新能源集团联合建设的200 MW新能源替代示范项目,目前该项目已经并网发电,产生的绿色电能均通过自建的电力微网进行消纳,供烧碱装置生产“绿碱”产品。与此同时,该区域首个“零碳无尘”智能物流示范项目落地,依托已建成的光伏绿色电力项目,将绿色电力转化为园区物流和交通新的动力来源,将绿色电力转化为“零碳物流”,并将其应用于氯碱化工原料和生产流程的短程输送,年减排CO2超过30000吨。
(2)降低碳含量的碱法。在此基础上,建立模型试验平台,研究电解机理、原盐成分对离子膜电位及槽压的作用规律,并通过模型试验与生产数据分析,实现中原盐掺配、盐水精炼处理等工艺参数的优化,实现系统能耗大大低于国家标准水平,并在此基础上延长离子膜的使用寿命,降低综合生产成本。
(3)高盐度海水实现了低碳、零排放。本项目拟以含盐工业废水为研究对象,通过反渗透-纳滤-一价二价盐分离-冷冻结晶-超级氧化等技术,将含盐高盐废水的10%再利用,达到不需要大规模 MVR处理的目的,达到高盐废水低碳零排放的目的。
(4) 产物碳收率的增加。以乙烯法 PVC为参照,构建"表征-解析-放大-工业化-下游应用-再验证-企业标准固化-稳定生产"的研发与应用平台,实现树脂产品质量的显著提高,取代乙烯法 PVC树脂在透明片材、树脂瓦和部分超渗透膜等领域的应用,具有巨大的升值潜力,并对树脂品质进行持续的迭代升级。
(5) 梯级利用余热。在生产氯化氢时,使用三元一炉的石墨合成炉,产生0.45 MPa的副产品蒸汽,将其与系统的低压蒸汽管道一起,输送到各个用汽设备中,使每台锅炉的蒸汽量可达3.8吨/小时,使电厂送来的蒸汽降低了40%;利用 VCM将水转换为溴化锂吸收式制冷,在整个系统中,有60%以上的时间不采用离心机制冷。同时,在合成炉中直接添加水蒸气冷凝液,可以增加1.5吨/小时的蒸汽产量;在此基础上,本项目提出了一种基于 ORC的有机朗肯循环,该系统在低温下(排出蒸汽、减压蒸汽等,90° C),利用有机朗肯循环发电,有机工质将废热转化为一定温压蒸汽,再由透平进行机械膨胀,使发动机产生电能,周而复始。
(6) 对水资源进行改良。通过改变冷却塔风机的工作模式,利用变频调速,降低了水的蒸发量。对烧碱装置进行了改造,并对高盐水进行了二次利用,增加了循环水的浓度。通过对循环水零外排的研究,提出了一种新型的“机封”水封闭回收工艺,并运用了一种新型的电磁除垢工艺,每年节约用水50余万吨。
(7) 其它节约能源的方法。固碱四效降膜蒸发工艺是一种以四个蒸发器串联的方式,具有加热均匀、换热效率高、升温速度快等优点。二次蒸汽可多次回收,减少能源消耗及汽耗。高真空度,蒸发温度下降,节约蒸气。同时,通过对沸腾干燥床的改造,使蒸汽消耗量大大降低到工业水平以下。对大型风机和给水泵进行变频调速,大大减少了运行中的能源消耗。
2.3 信息化进展
(1) 建立一个智能化的氯碱化学工业装置。通过与氯碱化学工业的深度结合,实现了各个环节之间的信息孤岛,提高了生产计划、能量管理的效率,节约了2%。装备智能化巡检系统可覆盖80%的装备,可对装备进行预知检修,有效地提高装备运行效率,降低非停机次数2%,提高生产的稳定性与运行效率。建立一个自动化,数字化,智能化的工厂,使过程控制系统智能化,减少人工介入,提高智能化程度。
(2) 构建基于信息技术的节能管理平台。本项目以物联网、大数据为基础,构建数据采集、集成、分析与评价的方法,以提高能源使用效率、降低能耗、增强生产过程可控性和优化生产过程。
3结语
总体来说,在化学工业迅速发展的同时,政府也越来越关注工业生产所造成的环境污染问题,制定了一系列的法律和法规。在今后的几年里,我国氯碱工业的发展方向是“绿色化学”。有关企业不但要增强环保意识,将环保理念放在工业生产中的核心地位,而且要加速学习和运用新的技术方法,对资源的利用进行科学的计划,实现化学反应的副产品的循环利用。引进先进的生产装备,促进资源有效利用,力争达到节能、减排的目的。
参考文献:
[1]顾蓉.我国氯碱生产企业环保治理现状及建议[J].氯碱工业,2019(3):1-5.
[2]杨海全.绿色化工技术在氯碱企业的应用[J].聚氯乙烯,2019,47(2):45-46.
[3]杨海全.绿色化工技术在氯碱企业的应用[J].聚氯乙烯,2019,47(02):45-46.