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氯碱生产及其污染与控制

一、氯碱生产简介
氯碱工业是国民经济的重要组成部分，是基础化工原材料行业，其碱、氯、酸等产品广泛地应用于建材、化工、冶金、造纸、纺织、石油等工业，在整个国家工业体系中占据着十分重要的基础性地位。氯碱工业以盐为原料，电解工业盐水制成烧碱、盐酸、氯气、氢气，氯气进一步制成以聚氯乙烯为代表的多种耗氯产品，目前我国能够生产200多种耗氯产品，主要品种70多个。氯碱生产工艺有隔膜电解、水银电解和离子膜法。水银法电流效率高，产品质量好，但污染严重,易发生炸槽事故；隔膜法生产效率低，产品质量差，所用石棉污染环境，对人体有危害；离子膜法电流效率高，产品质好且无污染，但膜与机框的成本高。目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。这一技术在20世纪50年代开始研究，80年代开始工业化生产。

二、离子交换膜法工艺简介

离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。右图表示的是一个单元槽的示意图。电解槽的阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。下图是一台离子交换膜电解槽（包括16个单元槽）。
　　精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室。通电时，H2O在阴极表面放电生成H2，Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出，可重新用于配制食盐水。
　　离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如下图所示：
　　电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙，
　　精制食盐水时经常进行以下措施　
　　（1）过滤海水
　　（2）加入过量氢氧化钠，去除钙、镁离子，过滤
　　Ca(2+)+2OH(-)=Ca(OH)2（微溶）
　　Mg(2+)+2OH(-)=Mg(OH)2↓
　　（3）加入过量氯化钡，去除硫酸根离子，过滤
　　Ba(2+)+SO4(2-)=BaSO4↓
　　（4）加入过量碳酸钠，去除钙离子、过量钡离子，过滤
　　Ca(2+)+CO3(2-)=CaCO3↓
　　Ba(2+)+CO3(2-)=BaCO3↓
　　（5）加入适量盐酸，去除过量碳酸根离子
　　2H(+)+CO3(2-)=CO2↑+H2O
　　（6）加热驱除二氧化碳
　　（7）送入离子交换塔，进一步去除钙、镁离子
　　（8）电解
　　2NaCl+2H2O=(通电)H2↑+Cl2↑+2NaOH
离子交换膜法制碱技术，具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业发展的方向。

三、以氯碱工业为基础的化工生产
　　NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于各工业。所以氯碱工业及相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域。
　　由电解槽流出的阴极液中含有30％的NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜。阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。
　　2NaOH+Cl2= NaCl+NaClO+H2O
　　H2O+Cl2=HCl+HClO
　　H2+Cl2=2HCl
　　2NaOH+CO2=Na2CO3(苏打)+H2O
　　NaOH+CO2=NaHCO3(小苏打)

四、三废处理

4.1废水处理

4.1.1盐酸包装酸雾吸收水，靠位差汇人合成盐酸水流泵工作水循环池并用作成品盐酸吸收水，杜绝酸性水外排。
4.1.2聚氯乙烯水洗闭路循环吸收合成气中过量的HCI制酸。该系统设备包括泡沫筛板塔、酸槽、石墨冷却器、酸泵、填料水洗塔等。合成气经除汞器入泡沫塔 、水洗塔洗去大部分过量 HCI，再进人碱洗塔除去剩下的 HCI；补充新鲜水由自控阀控制加入水洗塔，水洗塔内液体靠酸泵经石墨冷却器自身循环，并移走热量，石墨冷却器后经流量计分流，部分液体人泡沫塔吸收合成气中的 HCI，成为25％一30％盐酸进入酸槽 系统中新鲜水的补充量为25％～30％盐酸量。此工艺运行彻底消除了大量水洗稀酸的外排，提高了氯乙烯收率，环保、节水综合效益明显。
4.1.3抽触媒含汞废水闭路循环，该工艺包括触媒贮斗、分离缓 冲罐、承环真空泵、水洗喷淋塔及带有过滤功能的循环水槽和水循环泵，水循环泵抽取循环水槽中清水向水环真空泵及喷淋塔供水，水又回至循环水槽循环使用；触媒由转化器抽人触媒贮斗，再经分离缓冲罐除去气体中的触媒颗粒后，由水环真空泵至喷淋塔洗去夹带颗粒后排空。定期清理滤砖上的含汞活性炭，并包装后随废触媒返销触媒生产厂，滤清液闭路循环。该工艺的运行杜绝了触媒含汞废水的外排，基本解决了汞污染问题，节约了用水。
4.1.4含氯乙烯废水回收，氯乙烯气柜水封、机前冷却器、分水槽、尾气冷凝器、全凝器、单体贮槽及汽提冷凝水在生产中均间断有废水排放 ，这部分废水含氯乙烯约为0．15％， 直接排放造成下水 COD超标以及存在消仿 隐患。治理措施为设槽汇集，集中送至废水汽提贮槽，定期开废水汽提塔回收氯乙烯后排放。
4.1.5离心母液部分循环利用，设离心母液贮槽及耐酸泵，送至离心机作冲洗水循环利用，送至浆料槽及浆料过滤器作冲洗水使用，减少了软水用量。
4.1.6电石渣上清液的闭路循环，主要设备为旋转喷雾型凉水塔、热水池、冷水池及输送泵等。来自浓缩池的上清液经缓冲池，由热水泵送人凉水塔，降温后落人冷水池，再用泵送往发生器回收利用，实现了上清液游路循环。电石渣下水闭路循环后，基本可以达到环保排放标准。由于上清液回用发生器而取代清净废液解决了总下水一含量超标问题，但又带来了清净废水的排放问题．下一步我们打算将清净废液经曝气处理后重新用于配制次氯酸钠 ，实现次氯酸钠系统的闭路循环，这样乙炔部分的水就整体实现了闭路。
4.1.7 含氯废水的回收利用，以往电解工段及氯氢工段氯气输送及处理过程中产生和分离下的含氯废水都是直接排放，既污染厂区大气．又造成总下水不合格 ，还腐蚀水沟。可将将各处产生的含氯废水集中起来．泵送至聚氯乙烯分厂乙炔工段配制次氯酸钠清净液，将这部分氯水回收利用．既消除了排放造成的污染，又回收了其中的氯气。

4.2废气治理(主要指含氯乙烯废气)
4.2.1精馏尾气排放治理，采用活性炭吸附真空解吸工艺，另加上了容积式活性炭吸附器，同时用直接蒸汽正压解吸工艺 ，既保证了吸附周期，又消除了解吸氯乙烯的含氧问题，可大大改善了厂区大气环境，经济及环境效益可观。
4.2.2聚合汽提回收残留氯乙烯，采用汽提及未聚合单体压缩冷凝回收工艺，浆料只须在汽提塔中经数分钟高温就能保证浆料残留标准，既保证残 留指标，还回收了大量的氯乙烯单体，同时保证厂区环境的清洁。
4.3废渣治理
4.3.1烧碱生产中的盐泥我们采用洗涤达标后，再经板框压滤，清水回收利用，干渣运走深埋。
4.3.2吸附工段的石棉绒经过滤后清水回收送至盐水工段用于化盐，石棉短绒晾干后出售。
4.3.3电石法聚氯乙烯生产中最主要的废渣是电石渣，可建设电石渣水泥厂，从而彻底解决电石渣的治理问题。
4.3.4触媒废渣的治理：严格管理，从含汞触媒的卸车、装车、仓贮或转化器、除汞器的装、抽及废触媒回收设专人管理，责任到人，真正严格起来，触媒渣的污染问题即可得到了根本解决。

五 结语
“三废”治理强调的是资源的重复利用，必须从源头抓起 ，着眼于生产的全过程。尽可能地减少“三废”的排放，并积极开发和利用“三废”治理的先进技术，从而作到“三废”资源的回复利用，减少对环境的污染，同时也降低了生产成本，提高了企业的竞争力，使之能够在激烈的市场竞争中立于不败之地 ，实现了经济效益和环境保护的“双赢”。

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