氯化聚乙烯企業(yè)廢鹽酸處理及回收利用

文 // 張倫斌 內(nèi)蒙古阿拉善盟蘭太實業(yè)股份有限公司制鈉分公司CPE廠

氯化聚乙烯企業(yè)廢鹽酸處理及回收利用

文 // 張倫斌 內(nèi)蒙古阿拉善盟蘭太實業(yè)股份有限公司制鈉分公司CPE廠

1 前言

氯化聚乙烯是高密度聚乙烯（HDPE）與氯氣經(jīng)自由基氯化反應(yīng)制得的一種高分子材料，簡稱為CPE。其性能具有優(yōu)異的耐熱、耐老化、阻燃性、絕緣性、耐候性和穩(wěn)定性等特點，能與各種樹脂混合使用，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。CPE還是一種可單獨使用的高性能特種橡膠，廣泛用于熱塑料的共混和改性以及生產(chǎn)各種異型材、管材、汽車通風(fēng)器材零配件和各種電纜等各個領(lǐng)域，由于其用途廣泛，生產(chǎn)廠家逐年增多。CPE的生產(chǎn)方法主要是酸相法和水相法，目前國內(nèi)CPE生產(chǎn)企業(yè)有99%是采用水相懸浮法生產(chǎn)工藝，總反應(yīng)方程式：nCl2＋（CH2CH2CH2）n →n（CH2-CH2-CHCl）＋nHCl，反應(yīng)生成的另一種副產(chǎn)物鹽酸。為了將副產(chǎn)物鹽酸洗出，大部分生產(chǎn)廠采用水洗方式，其主要成分為1%～3%的鹽酸經(jīng)簡單處理后排放，這不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時也降低了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2 現(xiàn)狀

目前，生產(chǎn)CPE的企業(yè)產(chǎn)生的廢酸水大部分用石灰石中和，這種方法投資少、成本低，但廢渣較多，污染環(huán)境，達不到排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著國家對環(huán)境保護治理力度的進一步加大，環(huán)保部門要求企業(yè)必須達到排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放，否則將責(zé)令生產(chǎn)企業(yè)停產(chǎn)整改。

國內(nèi)外對廢酸水處理進行了大量研究，提出了許多處理和再生回收技術(shù)，有一定的成效，但投資費用較高。國內(nèi)根據(jù)廢酸水中主要成分有以下6種處理工藝：①蒸發(fā)濃縮法；②鹽酸解析法；③電解法；④離子交換樹脂法；⑤焙燒法；⑥石灰石中和法。

3 廢鹽酸處理工藝

筆者根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗，探索出一種廢鹽酸處理工藝，不僅可解決產(chǎn)生的廢鹽酸，還能節(jié)約大量的洗酸用水，是一種既環(huán)保又節(jié)能的工藝生產(chǎn)裝置，工藝流程見圖1。

工藝流程：由氯化反應(yīng)釜送入脫酸釜的CPE懸浮料中（約5%～7%的鹽酸），用工藝水和母液一邊稀釋，一邊通過酸式離心機進行固液分離；分離后的2%～3%稀酸液收集到稀酸儲罐，用稀酸泵送入壓濾機進行過濾擠壓，進一步將CPE微?；厥?；稀酸液排入稀酸清液罐，用稀酸泵再送入氯化反應(yīng)釜與工藝水混合作為溶劑。過剩的稀酸液溢流至稀酸儲槽再流入曲頸反應(yīng)罐；次氯酸鈉溶液通過流量計（控制好次氯酸鈉溶液的加入量）進入曲頸反應(yīng)罐與稀酸液充分發(fā)生反應(yīng)釋放出氯氣；用真空泵抽出送入氯氣干燥處理系統(tǒng)，反應(yīng)生成的氯化鈉廢液排入污水處理廠。

圖1

4 優(yōu)缺點分析

（1）優(yōu)點

①結(jié)束了CPE懸浮液在脫酸釜中脫洗稀鹽酸的操作，節(jié)省時間2～2.5h。

②酸式離心后的酸液和堿式離心后的母液（堿水），均含有超微細(xì)的CPE，經(jīng)稀酸儲罐混合后通過壓濾機過濾，CPE懸浮微粒得以回收，混合液做為氯化反應(yīng)的溶劑回收再利用，變廢為寶。

③實現(xiàn)了廢酸液的零排放，達到了環(huán)保要求。

④可以將產(chǎn)生的氯氣根據(jù)用戶工藝要求提供使用。

⑤次氯酸鈉溶液與稀酸水反應(yīng)生成的氯氣經(jīng)干燥處理后進行液化為液氯供用戶使用。

⑥一次性投資費用較低，廢酸水處理工藝實用簡單，占地面積小。

(2) 缺點

①沒有氯氣液化的單位不能投用。

②氯化反應(yīng)采用液氯的企業(yè)不能投用。

③次氯酸鈉需要管道輸送或罐車運輸。

5 經(jīng)濟效益比較

(1)脫酸釜升溫階段必須的能耗

按12.5m3搪瓷釜計算，每批產(chǎn)品2.6t，脫酸釜耗工藝水15t，釜重5850kg，CPE比熱容估算為0.5kcal/kg℃，反應(yīng)釜比熱容估算為0.3kcal/kg℃，熱效率若以70%計，取蒸發(fā)潛熱為565kcal/kg，按年產(chǎn)CPE2萬t計算，反應(yīng)物料從60℃升至85℃所需的熱量Q

QCPE=2600×0.5×(85-60)=32500kcal；

Q水=15000×1×(85-60)=375000kcal；

Q設(shè)備=5850×0.3×(85-60)=43875kcal。

升溫段必須的總熱量Q=QCPE＋Q水＋Q設(shè)備=451735kcal；

升溫段蒸汽用量W=451375/（565×0.7）=1141.28kg/批。

（2）直接效益

年節(jié)約蒸汽用量：20000/2.6×1141.28=8779077kg=8779.077t，按當(dāng)?shù)卣羝麊蝺r130元/t計算，年節(jié)約蒸汽費用114.128萬元。

年節(jié)約脫酸用水：20000/2.6×15=115384.6t，按當(dāng)?shù)毓I(yè)水單價2.6元/t計算，年節(jié)約脫酸用水近30萬元。

以上蒸汽和水兩項能源年節(jié)約：114.128+30.0=144.125萬元。

(3)新增設(shè)備及安裝費與節(jié)約費用比較(表1)

表1

由表1可見，一年創(chuàng)收直接經(jīng)濟效益6.128萬元，同時也取得了顯著的社會效益，達到了節(jié)能減排、保護環(huán)境的目的。

6 結(jié)論

縱觀廢鹽酸再生利用發(fā)展的現(xiàn)狀，可以看出廢鹽酸再生利用必將繼續(xù)向資源化處理的方向發(fā)展，在治廢的同時變廢為寶，在保護環(huán)境的同時充分利用資源。作為生產(chǎn)氯化聚乙烯和其他產(chǎn)生副產(chǎn)酸的企業(yè)，減少廢水甚至達到零排放，是企業(yè)提高效益，保護環(huán)境的重要任務(wù)。由于處理廢酸的方法很多，各企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的具體特點選擇適合自己企業(yè)的廢酸處理工藝，實現(xiàn)節(jié)能降耗高效運行。