PVC离心母液的回收利用

2018-07-05蔡生吉包庆山陶磊李俊仁

聚氯乙烯 2018年4期

蔡生吉，包庆山，陶磊，李俊仁

(青海盐湖工业股份有限公司化工分公司，青海格尔木 816099)

青海盐湖工业股份有限公司(以下简称青海盐湖)目前已成为中国最大的钾肥生产基地。为依托特色资源，充分利用盐湖的无机盐和柴达木盆地丰富的天然气、煤等资源，实现钾盐向钾碱、无机向有机、有机向精细化工、化工向有色金属的跨越，进而实现合理利用盐湖资源，使产业链自然延伸，减少污染和排放，青海盐湖于2005年全面启动了盐湖资源综合利用项目[1]。

盐湖资源综合利用项目以钾盐深加工为主，具体是以氯化钾为原料，经离子膜电解法生产氢氧化钾、氯气、氢气，氯气和氢气合成为氯化氢；以天然气为原料，采用德国BASF公司的天然气部分氧化技术生产乙炔和乙炔尾气；以乙炔和氯化氢为原料，经催化合成氯乙烯，氯乙烯再经聚合生成PVC；乙炔尾气作为合成气，用低压合成法生产合成氨、尿素以及甲醇。

PVC装置的生产能力为22万t/a，采用水相悬浮聚合工艺生产。在生产过程中，会产生大量的离心母液，其中含有少量的PVC颗粒、作为分散剂的聚乙烯醇、残留的氯乙烯单体等[2]。PVC离心母液的特征是：①水量大，每生产1 t PVC可产生3～5 m3离心母液；②水温较高，离心母液的温度一般在40～70 ℃；③浊度高，离心母液悬浮物质量浓度为20～300 mg/L，主要为PVC颗粒；④COD实测值一般为100～400 mg/L，属于低浓度、难分解的化工废水；⑤硬度和盐含量均较低[3-4]。

目前，青海盐湖PVC离心母液的排放量为109.5 t/h，折合87.6万t/a。如果根据离心母液的水质特性进行回收利用，可以提高水资源的循环利用率，对降低企业生产成本、创建节水型企业、实现水资源的持续利用都有重要的意义。针对这种情况，青海盐湖对PVC离心母液进行了回收利用，将处理后的离心母液送至钾肥装置作为生产用水。

1 离心母液的处理方法[5]

目前，离心母液的处理方法主要为化学处理法、生物处理法和物理处理法，处理原理分别如下。

(1)化学处理法。

化学处理法是指通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物，或将其转化为无害物质的处理方法。在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是混凝、中和、氧化还原等，而以传质作用为基础的处理单元则有萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换、电渗析和反渗透等。其中，运用传质作用的处理单元既具有化学作用，又有与之相关的物理作用，所以也可称为物理化学法。

(2)生物处理法。

生物处理法是指通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的物质的处理方法。生物处理法主要用于处理高浓度的有机废水和污泥，使用的处理设备主要为消化池。根据微生物的不同，生物处理法又可分为需氧生物处理法和厌氧生物处理法2种类型。需氧生物处理法应用较广，又可细分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法本身就是一种处理单元，它有多种运行方式。而生物膜法的处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池以及生物流化床等。

(3)物理处理法。

物理处理法是指通过物理作用分离、回收废水中不溶的呈悬浮状态的污染物(包括油膜和油珠)的处理方法，可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。重力分离法的处理单元有沉淀、上浮(气浮)等，相应使用的处理设备为沉砂池、沉淀池、隔油池、气池及其附属装置等。

3种废水处理方法中，化学处理法和生物处理法的处理效果较好，但必须配套有相应处理设备及废水处理池，需要足够安装配套设备的空间，还需要添加水处理药剂，处理成本较高，特别是化学膜法的投资、运行成本都很高。PVC行业内应用较多的是生物处理法。物理处理法的处理效果虽相对较差，但其对场地空间及处理规模的要求较小。青海盐湖离心母液的固含量较低，根据实际生产情况综合考虑，选择了物理处理法[6]。

2 离心母液的处理

2.1 处理过程

经过多方调研和讨论，决定在离心母液池出口增加2台全自动过滤器，对离心母液进行物理处理，过滤其中含有的PVC颗粒，过滤出的PVC颗粒经过滤器反冲洗系统送入浆料槽进行回收；过滤后的离心母液送入钾肥装置，改造流程如图1所示。全自动过滤器的过滤精度为40 μm，为连续式操作，吸式清洗方式，其技术参数见表1。

图1 离心母液处理工艺流程Fig.1 Process flow of centrifugal mother liquor treatment

表1 全自动过滤器的技术参数Table 1 Technical parameters of a fully automatic filter

2.2 运行情况

为检测改造后的过滤效果，在运行正常后，对全自动过滤器前后的水样进行了取样分析(随机抽取)，结果见表1。从表1可以看出：经过全自动过滤器过滤后，离心母液中的固含量明显减少，有效过滤了母液中的PVC树脂颗粒，PVC颗粒的平均收率达86.41%。

表1 水样分析结果Table 1 Analysis results of water sample

3 处理后的离心母液用于钾肥生产的试验

青海盐湖生产用淡水与处理后的离心母液的水质对比见表2。从表2可以看出：处理后的离心母液多项检测值均低于生产用淡水，但COD高出生产用淡水很多。由于在PVC生产中会加入多种有机助剂，其会残留在离心母液中，因此离心母液的COD值较高。

表2 生产用淡水与处理后的离心母液的水质对比Table 2 Comparison of water quality between press fresh water and treated centrifugal mother liquor

离心母液用于钾肥生产时，其中的有机物会对光卤石分解产生影响，青海盐湖对此进行了专项试验，得出了以下结论。

(1)与淡水相比，采用过滤后的离心母液生产的粗钾纯度和氯化钾收率均更低,粗钾的粒径更小，对比数据见表3。由表3可知：过滤后的离心母液会对粗钾的多项性能产生不同程度影响。

表3 分解结晶试验产品的质量对比 Table 3 Comparison of quality between decomposition and crystallization test products

(2)因离心母液中的有机物主要为聚乙烯醇，所以针对聚乙烯醇浓度对低钠光卤石分解结晶过程及粗钾的纯度、粒径和KCl收率的影响进行试验，结果表明：随着聚乙烯醇浓度的降低，粗钾的纯度略有升高，KCl收率略有下降，粗钾的粒径明显增大，未分解的光卤石越少。与聚乙烯醇质量分数为0.1%相比，聚乙烯醇质量分数降低到0.02%，粒径≥0.1 mm的比例增加了33百分点；聚乙烯醇质量分数降低到0.004%，粒径≥0.1 mm的比例增加了37百分点。由此可见，离心母液中聚乙烯醇的浓度对低钠光卤石的分解结晶过程有明显的影响，而且聚乙烯醇浓度越大，影响越明显。

(3)青海盐湖还考察了处理后的离心母液的回用比(即处理后的离心母液与淡水的质量比)对粗钾的纯度、粒径和KCl收率的影响，结果表明：随着离心母液回用比的降低，粗钾的纯度和KCl收率先升高，在回用比1∶4时达到最大，随后降低；粗钾的粒径也在回用比1∶4时最大。与全部采用离心母液相比，回用比1∶4时粗钾纯度提高了7.5百分点，KCl收率提高了5百分点。

(4)青海盐湖100万t/a钾肥装置用水量为600万t/a，按回用比1∶4计算，可回用120万t/a的离心母液，而PVC装置产生的离心母液只有87.6万t/a，因此离心母液可全部得到回收利用。