乙炔清净废次钠回收利用的研究及实施(发表)

乙炔清净废次钠回收利用的研究及实施

【关键词】：乙炔清净、废次氯酸纳、曝气池、喷雾冷却塔、冷却塔、清净一塔

【摘要】：本文介绍中泰化学乙炔工序废次纳回用的背景、废次氯酸钠回用的工艺研究及生产过程，通过废次氯酸钠回用为中泰化学节约了大量的水资源，实现了电石渣制水泥的循环经济。

一、清净废次纳回用的背景：

在聚氯乙烯生产过程中，电石法乙炔生产工艺中粗乙炔清净需要大量的工业水，这就造成水资源的浪费，增加了企业的生产成本，理论上要除去粗乙炔气里的硫化氢、磷化氢等杂质气体所需的清净液（有效氯0.085～0.12%的次氯酸钠溶液）体积比约为140～150：1，也就是说清净140～150M3粗乙炔气需要1M3有效氯0.085～0.12%的次氯酸钠溶液，按一期15万t/aPVC计算，乙炔流量约为7000m3/h,则每小时需要有效氯0.085～0.12%的次氯酸钠溶液50m3，配置50m3有效氯0.085～0.12%的次氯酸钠溶液则需同体积的工业水（浓次纳量不计），一年就需要消耗工业水约39.6万m3。同时中泰化学为了发展循环经济，采用电石渣制水泥项目，电石渣制水泥要求电石渣中氯根含量小于0.02%，而原有乙炔清净工艺中产生的废次钠进入发生器后使电石渣中的氯根含量达到2.0% 以上，无法生产水泥，这就不符合国家循环经济的发展要求。本着“节能、降耗、发展循环经济、保护环境”的社会责任，在中泰化学真正实现“零污染，零排放”的目标，我们对乙炔车间的废次氯酸钠回收利用工艺进行可行性研究，验证废次氯酸钠回用的可行性性，以达到废次钠液循环使用、电石渣可生产水泥的目的。

二、废次氯酸钠回用的思路

电石法乙炔清净装置，一般采用有效氯0.085％――0.12％、PH值在7～8的次氯酸钠溶液处理乙炔气中的H2S和PH3等杂质气体。配置好的次氯酸钠（有效氯基本在0.1％左右，PH值在8左右）进入清净二塔，清净二塔底部的次氯酸钠的有效氯含量基本在0.07％然后进入清净一塔，最后进入冷却塔。对于次氯酸钠溶液PH值的选择主要考虑到安全，当PH>8时，次氯酸钠的清净（氧化）效果差，而当PH<5时容易生成氯乙炔而发生爆炸。废次钠回用具体是采用清净一塔的废次钠还是采用冷却塔的废次钠，要从安全和经济的角度进行分析，车间用一周时间对清净一塔和冷却塔底的废次氯酸钠液进行分析，表一为清净一塔和冷却塔的分析数据。

表一：清净一塔和冷却塔数据表

从表一可以看出：清净一塔底次氯酸钠的有效氯远远高于冷却塔底的有效氯，说明冷却塔除了对乙炔气冷却以外还起到了初步除去S、P杂质的作用，并且冷却塔底的温度较高，在冷却塔底的废次氯酸钠液中溶解的乙炔气量是清净一塔底的六分之一左右，这就大大降低了乙炔气的损失，节约了成本。由于清净一塔底的废次氯酸钠呈微酸性，若S、P杂质气体含量高，废次氯酸钠的PH值有时会达到2――3；若酸性的废次氯酸钠与浓次氯酸钠配置时，有可能会产生游离氯。当含有游离氯的次氯酸钠溶液与乙炔气直接接触时就会立即生成极易燃烧爆炸的氯乙炔等物质。当有效氯含量达到0.25％以上时，无论在气相还是液相中，均易发生激烈反应爆炸，且阳光能促进这一爆炸过程，从以上可以得到结论：选用冷却塔底的废次氯酸钠溶液回用从经济角度和安全角度更具可选性。

三、冷却塔底废次氯酸钠回用的可行性分析及试验

1 冷却塔底废次氯酸钠循环回用过程中，废次氯酸钠溶液在和新鲜浓次氯酸钠配置过程中溶解的乙炔气对安全是否有影响，这是在实施这个项目之前就必须分析清楚的一个问题，车间在分析室的配合下对冷却塔底的废次钠溶液进行取样分析，分析结果如下：

表二：乙炔工序冷却塔塔底废次钠分析结果

从表二可以看出，冷却塔底废次氯酸钠溶液的温度和乙炔含量均较高。资料显示，乙炔与氯气直接接触，极易生成燃烧爆炸的氯乙炔等物质，当有效氯含量达到0.25％以上时，无论在气相还是液相中，均易发生激烈反应爆炸，且阳光能促进这一爆炸过程。中泰化学乙炔工序清净所有新鲜次氯酸钠是采用成品浓次氯酸钠和工业水进行配置，成品浓次氯酸钠的有效氯在13%左右。车间为此做了小试，所用方法为：用一10L铁桶，内盛装5L冷却塔底的废次氯酸钠溶液，然后向铁桶内倒入1L浓次氯酸钠用木棒搅动，发现有气泡冒出并伴有轻微的爆鸣。所有冷却塔底的废次氯酸钠溶液不具备配置新鲜次氯酸钠的条件，必须对其降温和去除乙炔后才可回收配置新鲜次氯酸钠做为清净液，这一过程中泰化学采用了喷雾冷却塔来解决。

2 废次氯酸钠溶液中硫、磷杂质对回用的影响分析及解决办法

电石法乙炔生产中，乙炔发生器除产出98%以上的乙炔气以外，还产生硫化氢、磷化氢等杂质气体。硫化氢、磷化氢等这些杂质气体通过含有效氯0.085～0.12%的次氯酸钠溶液进行净化，反应原理为：PH3+4NaClO →H3PO4+4NaCl、 H2S+4NaClO→H2SO4(稀)+4NaCl，这个反应其实是两步：（1）H2S+NaClO==S+H2O+NaCl，若NaClO过量，还原性的S会继续被氧化成正六价，生成硫酸，即：（2）H2S+4NaClO→H2SO4(稀)+4NaCl。清净塔内在正常生产时均为NaClO过量，所以第一步反应可能在冷却塔内发生，也就是说在冷却塔内可能有单质硫存在。

乙炔发生器出来的粗乙炔气内含有硫化氢、磷化氢等杂质气体进入冷却塔后，因磷化氢在水中的溶解度小于硫化氢，故冷却塔底的废次氯酸钠溶液中磷化氢的含量高于硫化氢，这就导致废次氯酸钠中的磷含量相对较高，而硫含量相对较低。若废次氯酸钠溶液长期循环利用，则可导致磷、硫等杂质的积聚，这就对废次氯酸钠溶液的循环利用带来影响。车间结合乙炔电石渣上清液循环回用过程中，磷、硫达到一定的浓度就不再继续上升的经验，认为冷却塔底的废次氯酸钠溶液回收利用是可以实现的。

四、废次氯酸钠回用的工艺选择及设备选型

1 在确定废次氯酸钠回用工艺之前，先介绍一下原有的次钠清净工艺，以下是原有次钠清净工艺：图一

图一

通过以上的可行性分析及实验，车间选择的工艺路线为下图，经过冷却及曝气后的废次氯酸钠溶液经废次钠泵进入图一的次纳配置装置代替工业水回用。

图二

从冷却塔底出来的废次纳经过喷雾冷却塔后，温度降为30℃左右（夏季），乙炔含量降到600ppm左右代替工业水配置次氯酸钠，在试运行过程中发现废次纳PH值常小于7，于是车间在曝气池上加装了PH计和碱槽来调节废次纳的PH值，使废次氯酸钠的PH值控制在8左右，经过半年的试运行各项指标完全符合安全生产运行，现米东工业园70万吨PVC/a的乙炔清净均采用此工艺。

2 设备选型：

喷雾冷却塔：冷却水量500m3/h、WL-225

废次纳泵：3台，型号：ISGB200-20,流量200 m3/h ，扬程：20米

暴气池：11000*11000*1500（mm）

PH计：1056

碱槽：ф1000*1200

3 投资费用：

3.1主要设备投资；

喷雾冷却塔一台（利旧）

废次钠泵 3台（利旧）：

3.2安装费用：

设备安装：15 万

配管安装：3 万

3.3 电器仪表：5万

3.4 土建投资估算：

土建安装： 1 万

3.5 总投资： 24万

五、效益估算：

按一期15万t/aPVC计算，配置次氯酸钠每小时需要50m3工业水，一年就需要消耗工业水约39.6万m3，工业水单价按 2.15元/m3计算则节约费用85.14万元/a，一、二期共节约工业水费用170.28万元/a，同时电石渣内不含氯根可直接生产水泥，中泰化学实现了发

展循环经济、保护环境”的社会责任。

六、结束语：

废次氯酸钠的回收利用，不仅每年为中泰化学节约了大量的水资源，更重要的是实现了电石渣生产水泥的循环经济，为中泰化学后续的更大发展做出了贡献。

李富勇

2011年10月