赵凤辉

(青海盐湖海纳化工有限公司，青海 西宁 811600)

0 引言

某化工厂电石法聚氯乙烯生产制备过程中，需要消耗700 t 到1 200 t 的氯化汞，其中50% 左右的氯化汞无法回收，进入到大气、河流、土壤之中，对生态环境产生较为严重的影响[1]。为消除这种影响，生产企业以及有关技术团队投入大量精力进行技术研发、创新以及应用，利用现有技术手段，科学高效的处置氯化汞，稳步提升汞污染治理水平。

1 电石法聚氯乙烯生产中汞污染治理的必要性

电石法聚乙烯生产中汞污染治理有助于技术团队形成正确的观念认知，准确把握汞污染综合治理为后续综合治理原则的确立、综合治理举措的制定奠定坚实基础。

电石法聚氯乙烯生产工艺较为成熟，资金投入较少，是目前国内主流的生产工艺。但也必须清楚地认识到，传统的电石法聚氯乙烯生产工艺能耗较高、污染较重，越来越难以满足清洁化、绿色化生产的发展目标。例如，电石在与水发生化学反应的过程中，会消耗大量的水资源，同时产生电石渣等固体废弃物；粗氯乙烯单体在整个反应周期内，会产生浓度为32%的盐酸以及大量废水，如果不经处理进行排放，势必严重破坏水体、气体生态；合成氯乙烯将氯化汞作为触媒，一旦出现技术性问题，将会导致大量的汞进入自然界，严重破坏生态环境。以某生产企业为例，其采取了聚氯乙烯合成工序，通过该技术处理，将乙炔进行砂封处理，砂封后的乙炔与HCl 进行充分混合，二者的混合物通过孔板流量调节器，在缓冲罐内进行充分混合，在此过程中，同步使用石墨冷却技术，进行混合物冷却处理。冷却环节，考虑到实际使用效果，使用5 ℃的水和-35 ℃的盐水进行持续性冷却。从实际情况来看，这种冷却处理方式，冷却速度较快，冷却成本较低，混合物中的废弃物借助由氟硅油玻璃棉完成捕集与分离，捕集与分离后的气体，借助石墨预热器等转换器，合成氯乙烯，实现废物循环式应用[2]。

2 电石法聚氯乙烯生产中汞污染综合治理主要措施

电石法聚氯乙烯生产中汞污染的综合治理，要求技术团队立足生产工艺，坚持目标导向，坚持任务牵引，采取有效举措，改进创新综合治理体系，健全完善综合治理模式，推动汞污染综合治理转型。

2.1 不断延长汞触媒的使用寿命

结合以往生产加工经验，电石法聚氯乙烯生产体系下，使用的触媒寿命越长，生产的氯乙烯越多。利用这种内在关联，技术人员在汞污染综合治理过程中，通过降低氯乙烯生产环节触媒消耗体量与规模，全面防范汞污染事件的发生。目前，在氯化汞处置过程中，技术团队针对触媒需要解决以下几个方面的问题：一是氯化汞在盐酸、铁反应过程中，会释放出氢元素，出现较为严重的原材料脱水问题；二是氯化汞在生产制备环节，原材料损失，推广总体使用成本。技术人员要严格按生产加工技术要求，对整个生产加工流程进行管控，管控过程中，从外界送来的大约120 kPa(g)乙炔气体经过阻火器，进入乙炔冷却器用自冷冻站送来的0 ℃氟里昂热交换后冷至2 ℃左右，经除雾器除去冷凝水雾，通过干燥塔分子筛干燥至含水量低于50 mg/L。吸附饱和的分子筛采用氮气再生，再生技术流程中，使用设备注入一定规模的氮气，对干燥塔进行净化处置。净化环节结束后，再次注入加热的氮气，对干燥塔完成二次净化。二次净化后，采取高温处理的方式，使得再生冷却器中的水分得到分离。整个高温处理环节后，再次使用低温氮气对干燥塔开展冷却处理。这种处理方式，不仅有着良好的净化去杂效果，还通过氮气循环式利用，补充氮气，减少成本，为后续生产活动高质量开展奠定坚实基础。

通过乙炔冷凝液泵送到VCM 净化、压缩单元碱洗系统作为补充水，并回收溶解的乙炔气分别干燥处理后的乙炔气、氯化氢气体经流量计、控制回路按一定(11.02～1.05)比例，进入混合器混合，再经预热器预热至80 ℃以上后送一段反应器(22台) 反应[3]，再经二段反应器(18台) 反应。反应器内以高强度活性炭、高活性氯化汞及添加剂为催化剂，每台反应器填装约5.2 t 催化剂。转化器直径DN3200。乙炔、氯化氢混合气在催化剂作用下，反应生成氯乙烯，通过庚烷冷却剂控制反应温度在180 ℃以下。蒸发的庚烷进入冷凝器被循环的热水冷凝后，进入转化器循环使用。正常补充的冷剂由反应器冷剂罐通过反应器冷剂泵加压，分别送至每台反应器。反应器通过各自的冷剂液位罐来控制液位，即通过调节反应器中的冷剂返回量来控制对于整个技术应用流程，除了做好硬件设备调试、管理之外，对于使用的盐酸、乙炔等反应物同样需要做好管控，避免含水量过大影响整个脱水效果。

结合以往经验，对于脱水干燥过程中使用的乙炔，技术人员应当将其含水量控制在10 mL/m3以内，对于脱水干燥过程中使用的盐酸，技术人员则应当将其含水量控制在5 mL/m3，通过这种方式，可以有效避免触媒在使用环节出现结块、溶解等情况，最大程度地保证了触媒使用寿命[4]。

2.2 不断优化氯化汞触媒基本属性

为持续提升氯化汞触媒的生产能力，增强触媒回收利用能力，技术团队在汞污染综合治理过程中，可以尝试对氯化汞触媒的基本属性进行持续性优化，借助物化属性改善，降低汞污染综合治理难度，提升治理总体水平。具体来看，技术人员使用高纯盐酸和脱盐水配制成各种不同浓度、不同温度的盐酸溶液，将活性炭放入第1 种盐酸溶液中，并按照相关技术要求，浸泡一定时间，浸泡过程中，技术人员要不断进行翻倒。完成上述技术操作后，要使用离心机等设备进行脱水处理，再将活性炭甩干脱水后，继续放入第2 种盐酸溶液，进行浸泡处理。浸泡过程中，技术人员要不断进行翻倒。完成上述技术操作后，要使用离心机等设备进行脱水处理，通过多次循环式处理，确保选选用的活性炭被所有配制成的盐酸溶液所浸泡和甩干，将最终浸泡和离心后的活性炭在一定温度下烘干至恒重。

完成上述技术准备工作后，技术人员使用氯化汞、盐酸和脱盐水，使用专业计量工具，配成浓度极低的氯化汞溶液，将烘干好的活性炭放入配置的氯化汞溶液之中，并浸泡一定时间，浸泡结束后，技术人员将其取出后，使用离心机等相关设备，对活性炭进行离心脱水处理。离心脱水工作结束后，将活性炭继续放入烘箱中，按照有关技术要求，设定烘箱温度，在该温度条件下烘干至恒重，将其取出放入氯化汞溶液中再浸泡离心烘干[5]。

将上述操作作为一组制备动作，连续进行操作几十次的重复，根据数据测算与分析，每进行一次浸泡、脱水、烘干的循环过程中，活性炭触媒上氯化汞含量的增加值必须低于0.1%。为避免氯化汞含量增幅过大，技术人员可以根据实际情况，向氯化汞溶液中，添加活性促进剂、抗毒剂、稳定剂、抗结焦剂等物质，借助这种方式，稳步控制氯化汞浓度变化幅度。结束这种方法可以确保触媒有较高的空隙率，从而更好地发挥触媒在电石法聚氯乙烯生产中的作用。同时，在整个技术处理阶段，技术人员要积极调整思路，氯化汞在经过活性炭吸附后，其在吸附中心区域形成了反应活性中心，这种分布特点决定了触媒表现出较强的活性。研究表明，在250 ℃的高温烘烤下，触媒中氯化汞的损失体量仅为2%，使用寿命可以到8 000 h；同等情况下，使用普通低汞触媒进行氯化汞回收，氯化汞损失率可以达到35%，使用寿命仅达到7 000 h，因此，在触媒选择过程中，技术人员要做好偏向选择。

2.3 不断增强废氯化汞触媒再生能力

在进行电石法聚氯乙烯生产工艺调整的过程中，做好汞污染防治的同时，有针对做好废汞回收，实现生态效益与经济效益的兼顾。基于上述目标，技术团队可以从废氯化汞触媒回收、再生角度出发，遵循相关技术规律，合理进行技术布局，实现触媒循环式利用。具体来看，技术人员充分利用现有技术装备，不断营造良好的生产环境。

根据以往经验，氯化汞在微负压等相关条件下会出现挥发状态，并汇入到冷却器之中，在冷却器内沉降下来，沉降结束后，通过水喷射泵将没有完全沉降氯化汞收集起来，在去除微量氯化汞等气体后，当氯化汞气体干燥后，重新传输到干馏器，实现原材料循环式使用。为保证使用效果，对于制备过程中使用的循环喷射溶解液的质量分数要做好控制，根据过往经验，氯化汞总体质量分数不应当低于5%，将符合制备要求的氯化汞溶液注入到制备系统中，并更换新水。借助废触媒中金属盐易溶于水的物化属性，快速收回金属氯化物以及修复活性炭，在此基础上，通过多轮次热水浸泡等活动，使得盐溶液在经过过滤后，可以更好地用于触媒制备。与传统制备方式相比，该制备流程操作简单，技术难度较低，不会产生污染物，有着较强的经济效益和社会效益，符合现阶段生产加工要求。从相关研究机构公布的数据来看，废氯化汞-活性炭触媒同步回收方案，氯化汞质量分数可以达到95%，氯化汞总回收率为99.5%以上；活性炭比表面为923 m²/g；其他金属氯化物质量分数为0.61%；水质量分数为0.27%；四氯化炭吸收率为58%；堆积密度为557 g/L，粒径为3×8 mm，活性炭再生率为85%以上；金属盐总回收率为95%以上。上述技术方案，较好地满足了新时代电石法聚氯乙烯生产要求，借助必要技术举措，实现了汞污染综合治理效能的不断提升，大大增强了氯化汞触媒的回收利用能力。

2.4 不断改善含汞活性炭污染防治机制

目前，电石法聚氯乙烯生产过程中，为减少汞污染，往往进行除汞器的安装与使用。主流的除汞器由多根碳钢管并列排布组成，管内涂覆活性炭，除汞器入口与转化器连接，出口与泡沫塔连接。为更好地发挥除汞器的作用，实现含汞活性炭的有效处理，技术人员一方面要根据实际情况，确保列管长度，从而保证吸附气体可以停留较长的时间，同时管道的数量也需要作出调整，以保证处理气体通过时，不会产生较大的阻力。除了进行常规性的结构优化设置外，技术人员还可以在相关区域增设真空抽泵，借助不同的装置设备，快速提升活性炭污染处置能力，加强反应流程的可控性，推动汞污染处理活动深入开展。部分生产企业还进行了废水处置工艺体系的布局，在整个污染处置过程中，技术人员应当将污染物处置的重点放在汞回收以及VCM 等方面，借助合理有效地技术布局，实现污染物高效回收，为整个生产活动绿色化、生态化升级奠定了坚实基础。为达到上述目标任务，技术团队要吸收借鉴过往经验，针对汞废水处理中含有的污染物，设定汽提工艺方案，以确保对VCM 处置能力。对汞的处理，考虑到处理效果和处理成本，技术团队更加倾向于选择沉淀法和过滤法，通过废水处理方式联合应用，实现含汞废水科学处置。为保证技术应用效果，技术人员需要率先做好硫化物处置，通过硫化物与汞废水进行充分反应，形成体积密度较小的HgS 颗粒，在污水处理过程中，由于硫元素含量较高，在生成HgS 颗粒后，硫元素会继续与HgS 颗粒进行反应，产生沉淀物，从废水中析出。为提升上述净化速度，缩短处理周期，技术人员需要选择相应的复合助剂，并对其用量、陈化时间进行控制，确保其作用有效发挥。同时，借助过滤装置对沉淀物进行分离，在达到国家标准后进行排放。实现生产成本的有效性与合理性，有效扩大利润空间，使得生产企业可以具备更大发展机遇，切实满足现阶段电石法聚氯乙烯生产要求。

3 结语

汞污染综合治理体系的构建与完善，对于电石法聚氯乙烯生产流程的绿色化、生态化转型有着极大的现实意义。文章从实践角度出发，客观梳理汞危害性的同时，通过技术要素、管理要素全方位整合，探索完备的汞污染综合治理体系，完成生产工艺的优化、污染物的监督等系列技术目标任务，搭建起完整的综合污染治理综合性平台，为电石法聚氯乙烯生产汞污染综合处理探索出一条新路。