氯碱生产及其污染与控制

1、氯碱生产及其污染及控制一、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，但膜及机

2、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、钉等氧化物 涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有银涂层；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-、0H-和气

3、体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极 产生的C12相混合而引起爆炸，又能避免C12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，H20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C12。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

4、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+)+20H(-)=Ca(0H)2 (微溶)Mg(2+)+2OH(-)=Mg(OH)2 I(3)加入过量氯化钢，去除硫酸根离子，过滤Ba(2+)+S04(2-)=BaS04 I(4)加入过量碳酸钠，去除钙离子、过量钢离子，过滤Ca(2+)+C03(2-)=CaCO3 IBa (2+)+C03(2-)=BaCO3 I（5）加入适量盐酸，去除过量碳酸根离子2H（+）+C03（2-）=C02t +H20（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+2H20=（通电通2 t +C12 t +2

5、NaOH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、C12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+C12= NaCl+NaC10+H20H20+C1

6、2=HC1+HC10H2+C12=2HC12Na0H+C02=Na2C03 （苏打）+H20NaOH+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、石墨冷却潜、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

7、，部分液体人泡沫塔吸收合成气中的HCI,成为25% 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。

8、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C0D 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. L 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.L 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。

9、来自浓缩池的上清液经缓冲池，由热水泵 送入凉水塔，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，这样乙烘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氟废水都是直接排放，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

10、乙快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精馀尾气排放治理，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

11、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。43.4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”。参考文献：1徐铜文，孙树声，刘兆明，等.双极膜电渗析的组装方式及其功 用J膜科学及技术，2000, 12