淺談電石法聚氯乙烯行業(yè)汞資源高效利用的綠色之路

劉東陽 郭靖

摘 要：本文首先對(duì)電石法聚氯乙烯行業(yè)的汞污染情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，之后從觸媒全生命周期切入，綜合高效脫汞器、低汞觸媒、含汞固廢回收等技術(shù)對(duì)汞循環(huán)利用的可行性進(jìn)行了分析。結(jié)合研究成果來看，電石法聚氯乙烯行業(yè)可以通過對(duì)觸媒使用相關(guān)環(huán)節(jié)的控制，構(gòu)建一套汞資源循環(huán)利用的模式體系，其循環(huán)利用率了可達(dá)97%以上。

關(guān)鍵詞：電石法聚氯乙烯;汞資源;高效利用

聚氯乙烯是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的塑料之一，其生產(chǎn)工藝有兩種，分別是電石法和乙烯法。根據(jù)我國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，電石法更加適用于我國，因此成為聚氯乙烯行業(yè)的主流生產(chǎn)工藝。以電石法生產(chǎn)聚氯乙烯需要使用到一種氯化汞催化劑，即汞觸媒，生產(chǎn)過程中會(huì)造成汞排放，影響生態(tài)環(huán)境，因此如何實(shí)現(xiàn)電石法聚氯乙烯行業(yè)中汞資源的高效利用是現(xiàn)階段該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)之一。

1 電石法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝及其汞流向分析

乙烯法和電石法是聚氯乙烯生產(chǎn)的兩種主要工藝方法，相較而言，電石法無論是在成本還在工藝復(fù)雜性方面都要低于乙烯法，因此該工藝方法在我國聚氯乙烯行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。電石法是采用乙炔和氯化氫作為原料，使用氯化汞作為觸媒，通過化學(xué)反應(yīng)獲得氯乙烯，因此汞污染是我國聚氯乙烯行業(yè)中存在的主要污染問題之一。

近些年來，隨著我國聚氯乙烯行業(yè)的快速發(fā)展，氯化汞的使用量也在持續(xù)增加。由于汞及其化合物會(huì)在生物體內(nèi)進(jìn)行永久累積，因此汞污染的治理一直以來都是制約我國聚氯乙烯行業(yè)發(fā)展的重要因素。與此同時(shí)，國際社會(huì)對(duì)汞污染的重視也在不斷提升，在2010年聯(lián)合國環(huán)境署在提出減少工業(yè)對(duì)汞需求這一議題是就著重強(qiáng)調(diào)了電石法聚氯乙烯行業(yè)。

結(jié)合電石法生產(chǎn)聚氯乙烯的化學(xué)反應(yīng)來看，其汞的流向主要有四：其一，汞觸媒。汞觸媒作用于乙炔和氯化氫氣體反應(yīng)的過程中。在經(jīng)過一段時(shí)間的使用之后，汞觸媒的活性降低，失去催化效果，此時(shí)需要更換新的氯化汞。而淘汰的觸媒則成為危廢。其二，除汞器廢活性炭。電石法生產(chǎn)聚氯乙烯會(huì)產(chǎn)生高溫反應(yīng)，導(dǎo)致氯化汞出現(xiàn)升華現(xiàn)象，隨著粗氯乙烯氣體進(jìn)入到除汞器中，被其中的活性炭所吸附。其三，含汞廢酸。粗氯乙烯在經(jīng)過除汞器后依舊會(huì)殘留一定量的汞，會(huì)隨其進(jìn)入泡沫塔和水洗塔的溶液中形成含汞廢酸。其四，含汞廢堿。含汞氯乙烯氣體進(jìn)入堿洗塔后，其所含的汞被其中堿性液體吸收形成含汞廢堿。

2 電石法聚氯乙烯行業(yè)的汞資源的高效循環(huán)利用思路研究

2.1 在汞的引入源頭進(jìn)行嚴(yán)格控制

汞觸媒的使用是電石法聚氯乙烯生產(chǎn)的唯一汞來源，為了最大程度的控制汞資源的引入，我國在2015年頒布了《氯乙烯合成用低汞觸媒》，對(duì)低汞觸媒的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)做出了明確的規(guī)定。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，各企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照其中規(guī)定使用汞觸媒。

2.2 加強(qiáng)對(duì)電石法生產(chǎn)過程中汞的控制

首先，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中形成的廢汞觸媒，關(guān)于其中汞的參與量很難進(jìn)行精確的計(jì)量，原因在于很少有企業(yè)會(huì)對(duì)其進(jìn)行專門的測(cè)定整理。通常來講，如果企業(yè)對(duì)汞觸媒的采供渠道固定，且質(zhì)量較為穩(wěn)定，則觸媒的使用壽命不會(huì)出現(xiàn)巨大波動(dòng)，同時(shí)下線觸媒的表現(xiàn)密度也不會(huì)出現(xiàn)較大差異，這樣則可以為汞流向的查定創(chuàng)造良好的條件。但為了保障數(shù)據(jù)測(cè)定的精確性，企業(yè)最好還是對(duì)每批次的新舊觸媒的氯化汞含量以及表觀密度進(jìn)行嚴(yán)密的跟蹤測(cè)量。

其次，氣相汞捕捉技術(shù)。在汞觸媒使用的過程中，受高溫影響，部分氯化汞會(huì)出現(xiàn)升華氣化現(xiàn)象，在經(jīng)過除汞器時(shí)，會(huì)被活性炭所吸附。為了提高氣相汞的脫除效果，應(yīng)選用質(zhì)量優(yōu)異的活性炭，同時(shí)做到勤更換。除此之外，還應(yīng)對(duì)脫汞器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，如比較常用的徑向床結(jié)構(gòu)，相較于普通的脫汞器而言脫汞效果更加顯著。為了掌握脫汞器的效果，可以定期對(duì)組合塔下酸的汞濃度進(jìn)行測(cè)定，或是對(duì)進(jìn)入脫汞器前后氣體中汞的濃度進(jìn)行比較分析。

再次，對(duì)含汞廢液進(jìn)行歸集處理。含汞氯乙烯在經(jīng)過脫汞器后，還需進(jìn)行酸洗、水洗以及堿洗等工序，其中所包含的大量汞都進(jìn)入到了酸液、堿液以及廢水中，對(duì)于這部分含汞廢液，可采用的處理方法較多，如化學(xué)沉淀法、樹脂吸附法等均能夠取得不俗的效果。經(jīng)過歸集處理后從廢液中去除的汞會(huì)以形成固體汞渣進(jìn)行回收。

2.3 含汞固廢的回收

結(jié)合上文分析，電石法生產(chǎn)聚氯乙烯中汞的污染和排放均得到有效控制，而想要實(shí)現(xiàn)汞資源的循環(huán)使用，就需要對(duì)廢渣中的汞進(jìn)行高效回收。目前，我國廢氯化汞觸媒回收處的典型工藝有二，分別為蒸餾法和控氧干餾法。除此之外，經(jīng)過多年的研究之后，也涌現(xiàn)出了許多新的方法。如四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院通過對(duì)含汞固廢焙燒過程汞的遷移和治理技術(shù)的研究，獲得了焙燒治理技術(shù)的最優(yōu)工藝參數(shù)。

2.4 汞資源的循環(huán)利用

就目前研究成果來看，關(guān)于汞資源循環(huán)利用比較具有代表性的成果為新疆天業(yè)有限公司化工研究院根據(jù)低汞觸媒使用中汞的流向，之后結(jié)合各類技術(shù)所構(gòu)建的電石法聚氯乙烯行業(yè)汞資源高效循環(huán)利用體系。

基于上述體系，電石法聚氯乙烯行業(yè)汞資源基本上可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，但固廢經(jīng)過回收處理之后仍舊存在少量的汞殘留，這需要進(jìn)一步做出改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李國棟，周軍.電石法聚氯乙烯行業(yè)汞消減的發(fā)展趨勢(shì)[J].中國氯堿，2017（03）：20-22.