新疆维吾尔自治区固体废管理中心，新疆 乌鲁木齐 830001
摘要:长期以来，汞污染防治是电石法PVC行业的重点课题，推动汞污染防治需要找准切入点，从源头、过程、末端分析查清汞流向，识别关键节点并对症下药。文章从电石法聚氯乙烯（PVC）生产行业的原料、工艺入手，收集整理有关汞污染防治的信息，提出合理化的优化建议和无害化路径，减少电石法PVC行业涉汞环境污染。
关键词:汞；污染防治；切入点；减量化；环境保护；含汞废物
目前，电石法聚氯乙烯（PVC）行业普遍采用低汞触媒（HgCl2<6%）作为氯乙烯合成工段的反应催化剂，转换器中的汞触媒在使用一定时间后，活性下降必须更换，产生废汞触媒，同时生产过程中治理含汞废气、废水会产生其他含汞废物，故电石法聚氯乙烯（PVC）生产过程中产生的废汞触媒和其他含汞废物是全区汞污染防治的重点。本文通过调取新疆的某4家电石法聚氯乙烯生产企业近3年生产数据，分析产能分布于25～80万t/a聚氯乙烯（PVC）行业企业汞污染节点和强度，从而科学的提出技术优化改造和措施精细管理，从源头减少汞的使用量及查清汞去向，开发汞减排技术应用，实现汞减排。
1 汞污染主要环节分析
1.1 废触媒产生分析
汞触媒作为氯乙烯合成的催化剂，在合成工艺中，在遇到硫、磷、乙炔、水等不利成分的作用下，使得汞触媒催化剂失活，加之氯乙烯合成的高温条件，促使触媒载体少量氧化，汞成分挥发等作用下，废汞触活性降低。当媒汞负载一般为1.5〜2.2%左右时，汞触媒报废。
1.2 含汞活性碳产生分析
粗氯乙烯生产在转化器在80〜180℃高温下操作，必然带逸出一定量的氯化汞升华物，不加处理将进一步污染净化、压缩乃至精馏系统。故合成气进入净化系统之前，需通过填装活性炭的汞吸附器(除汞器)进行气相吸附除汞。汞吸附器中活性炭含汞量逐渐增加到0〜30%范围，需更换产生的含汞废活性炭。
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1.3 含汞污泥产生分析
通过除汞器除汞的粗氯乙烯气相中仍然含少量汞，在净化过程中通过水洗、碱性、酸洗等操作处理后5，所产生含汞废酸、废水经进一步中和处理产生的污泥为含汞污泥。
1.4 含汞废气
伴随着合成反应和后续净化过程，极少气态汞在转化器总合成气、水洗泡沫塔进口气体、水洗泡沫塔回收盐酸、水洗塔废水、机前预冷器冷凝水、全凝器分离水中通过无组织排放，大部分气态汞在合成气尾气净化变压吸附处理过程中，随所释放的一定比例的解析气态排放。
2 汞污染源头和节点污染比重分析
通过对4家电石法聚氯乙烯（PVC）生产企业数据分析，可得以下规律：每生产1吨吨产品量所消耗的汞触媒用量为0.70～1.21kg，折合汞使用量为0.31～0.52kg。每生产1吨产品伴随产生含汞废物:废触媒0.414～1.286kg；废活性炭0.076～0.297kg；含汞污泥0.179～0.078kg。单位产品生产所产生的含汞废物载汞0.015～0.051kg。废汞触媒的含汞量一般为1.9%～2.4%，废活性炭的含汞量一般为3.8%～8.5%,汞泥的含汞量一般为1.9%～5.0%。约95.43%的原料汞负载于废触媒、废活性炭、含汞污泥等含汞废物。约4.6%的原汞主要存在于系统内循环，少量无组织排放现象存在。
结合以上分析，汞的流向大致如下：约49%汞流向失效的废触媒中含；约29%汞流向氯乙烯除汞器废活性炭；约3%汞流向酸洗和碱洗过程中溶解到废酸和废碱液；约18%汞流向触媒抽翻过程中带入废水及粉碎的触媒末；约0.3%汞流向氯乙烯气体夹带；约0.5%汞流向管道中析出单质汞；约0.05%汞流向其他损失。
3 汞污染防治工艺优化建议
3.1 源头使用低汞触媒
汞触媒中氯化汞在初始使用阶段的流失速度非常快，流失速度直至质量分数稳定到9%左右时逐步趋缓，建议采用长寿命、高活性、超低氯化汞－活性炭触媒，氯化汞含量在3.0%～6%（质量分数为2.0%～6.5%），比普通高汞触媒（氯化汞质量分数10.5%～12.5%）反应活性更高。鼓励使用新型环保低汞触媒及研发无汞触媒技术，从源头进行减量使用。
3.2 控制工艺指标
由于原料气中杂质气体的含量较高，其中的CO2、氮气等气体增多，致使合成率降低。特别是乙炔气体中的H2S、PH3易毒化汞触媒，使之转化成无活性的汞，增加触媒消耗。提高原料气纯度能减少对触媒的中毒，进而减少触媒的消耗。建议强化乙炔清净塔的控制操作，特别是次钠除杂的控制，从而降低H2S、PH3等杂质的影响。
3.3 改进工艺，提高汞利用率
优化或重新设计现有氯乙烯合成工艺，使流失的汞得以有效、快速捕获与富集，通过改进换热方式的新型转化器将延长触媒使用寿命，以强制循环替代自然循环，提高单台生产强度。一方面可以减少氯化汞触媒的消耗，另一方面可以减缓流失汞资源在生产体系中的迁移，进而减少生产体系中含汞废物的形态、种类与分布。
3.4 优化反应器，延长触媒的使用时间
原料气的配比、纯度、工艺条件(如温度、气速等)控制、触媒预处理、装填、转化器的温度控制等都会影响合成反应的效果，进而影响氯化汞触媒的消耗量。如原料气中含水，会造成触媒结块，易于诱导副反应，产生乙醛等不利于氯化汞催化反应的副反应物，使触媒活性降低。建议将原有乙炔气（含水2%）水洗后冷却至2℃，进行由除雾器除去水雾，将水分脱除至100ppm以下后进入混合器；将氯化氢气体（含水1%），经过深度冷却、多级干燥使氯化氢气体的含水率降到100ppm以下。
3.5 有效回收流失汞
在除汞方面，采用高效活性炭吸附工艺，在除汞装置中使用大孔隙率、高强度的优质活性炭作为填料，加强运行管理控制温度、压差等指标，通过有效的分析数据作为及时更换的依据，截留汞流失。建议使用表面积是普通活性炭颗粒的1.5倍以上的新型高效吸附材料替代普通的活性炭，使吸附效率从50%提高至85%以上，降低后续装置汞处理量。
4 汞污染防治管理建议
（1）提高环境风险辨识，在涉汞装置区域采取防渗措施。对使用汞触媒的生产界区、埋地管道、地沟、窨井等全部采用高密度HDPE防渗处理工程，防治现场流失。
（2）电石法PVC企业要建立相关汞污染管理制度并严格实施汞流向监控，从源头对低汞触媒的流失跟踪分析,在不同环节监测并分析数据，及时调整和校准生产参数，严防含汞废物非法生产、使用、排放和无序流动。
(3)以提高汞资源的循环利用率为目标，达到含汞废物无害化处置，建立健全汞平衡核算机制，完善汞污染防治体系，逐步提升电石法聚氯乙烯行业企业汞污染防治能力。
参考文献：
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论文作者:王琛钧 刘亮亮
论文发表刊物:《城镇建设》2019年14期
论文发表时间:2019/9/29
标签：触媒论文; 氯乙烯论文; 聚氯乙烯论文; 电石论文; 氯化汞论文; 活性炭论文; 流向论文; 《城镇建设》2019年14期论文;