浅谈聚乙烯醇清洁生产

２００８年第３９卷第１期《浙江化工》一１７一文章编号：１００６－４１８４（２００８）０１—００１７—０４浅谈聚乙烯醇清洁生产李永福（湖南省湘维有限公司生产技术处，湖南溆浦４１９３２３）摘要：通过对湖南省湘维有限公司聚乙烯醇老装置在清洁生产方面存在的问题进行分析，提出了聚乙烯醇新生产线实现清洁生产的措施：①乙炔发生工艺采用干法乙炔工艺；②电石渣处理工艺采用窑外分解新型干法水泥工艺；③新上９０ｔ／ｈ循环流化床锅炉替代原３５ｔ／ｈ锅炉；④采用”炉内固硫＋静电除尘十湿法烟气脱硫”的脱硫除尘工艺替代原旋流板脱硫除尘工艺和水膜除尘工艺；⑤采用节能效果明显的低碱法皮带醇解工艺：⑥综合应用各种节能技术，降低聚乙烯醇产品综合能耗。

关键词：聚乙烯醇；干法乙炔工艺；电石渣综合利用；低碱醇解；烟气脱硫；清洁生产湖南省湘维有限公司的聚乙烯醇老装置拥有４５ｋｔ／ａ聚乙烯醇的生产麓力．生产工艺为电石乙炔法。

由于该老装置采用湿法乙炔生产工艺及部分采用高碱醇解生产工艺，产生了大量的电石渣废水及醇解废液。

给电石渣的综合利用和醇解废液的处理带来了很大的困难，造成水泥生产过程及聚乙烯醇生产过程的能耗较高及废气排放容易超标。

随着聚乙烯醇及其下游产品应用领域的不断开发，湖南省湘维有限公司拟在叫一一五”期间新上５５ｋｔ／ａ聚乙烯醇生产线，生产工艺仍为电石乙炔法。

随之产生的电石渣将是整个工艺生产过程中排放量最大、处理较难的环境污染物。

为了达到废弃物综合利用、废气达标排放的目标，实现聚乙烯醇新生产线的清洁生产，聚乙烯醇扩建项目组对老装置存在的问题进行了深入地分析，并对改进方案进行了多方面的论证．最终确定了一系列聚乙烯醇新生产线实现清洁生产的措施。

１现有生产工艺存在的主要问题１．１湿法乙炔生产工艺产生大量的电石渣浆废液现行乙炔发生装置采用湿法乙炔生产工艺，湿法乙炔生产工艺是用多于理论量１７倍的新鲜工业水参加化学反应并移走反应热，产生的电石渣浆含水率为９０％左右．ｈ电石约产生ｌｌｔ电石渣浆，电石收稿日期：２００７—１０—１７作者简介：李永福（１９６６＂），男，高级工程师，化学工程项士，长期从事化工工艺技术及技术管理工作。

渣浆送往水泥厂作水泥孰料的钙质原料。

配料前需经过浓缩、压滤处理，压滤后的生料水分为４０％左右，电石渣浆经浓缩、压滤后１ｔ电石产生９．６ｔ电石渣清液，每年１０万ｔ电石耗量产生９６万ｔ电石渣清液。

电石渣清液中主要含有Ｃａ（ＯＨ）：，ｐＨ值一般在１２～１３，为碱性废水。

每年产生的电石渣清液总量中约５０％用来供热电厂冲渣除尘后排放，约５０％送往污水处理场中和酸性废液后排放，因此每年浪费新鲜工业水９６万ｔ。

１＿２湿法乙炔生产工艺乙炔收率低湿法乙炔生产工艺产生大量的电石渣浆，电石渣浆中溶解了较多的乙炔。

经计算每年电石渣浆带走的乙炔溶存损失约为７９０ｔ。

湿法乙炔生产工艺每次加料前都需要置换．会排掉斗内的乙炔从而造成额外损失。

因此湿法乙炔生产工艺的乙炔收率低，乙炔的极限收率为９６％。

１．３湿法回转窑水泥熟料生产能耗较高湿法回转窑水泥熟料生产工艺因需要将含水率在９０％左右的电石渣浆沉降、压滤，最后形成４０％左右的生料供回转窑喂料。

因此水泥熟料生产过程中的煤耗、电耗较高。

此外因物料需要湿磨，故工业水耗也较高。

现有湿法回转窑生产线的实物煤耗达２０５ｋｇ／ｔ水泥，电耗达９８ｋＷｈ／ｔ水泥，工业水耗达４．４ｔ／ｔ水泥。

１．４湿法回转窑窑尾尾气ＳＯ。

含量时有超标现有湿法水泥熟料生产装置采用电石渣替代石一１８ＺＨＥＪＩＡＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹＶ０１．３９Ｎｏ．０１（２００８）灰石作钙质原料，虽然电石渣『主要成分为Ｃａ（０均２］对烟煤中的硫有一定的中和作用．但由于使用的当地烟煤均为高硫煤（硫含量高达５％～６％），喷人窑内的煤粉在燃烧时并未与水泥熟料进行混合，故湿法回转窑窑尾尾气ＳＯ：含量时有超标。

１－５热电厂锅炉热效率低，发电机组负荷低，锅炉烟尘排放浓度和烟气ＳＯ。

含量时有超标湘维公司热电厂现有７台３５ｔ／ｈ循环流化床锅炉，都是由使用多年的链条锅炉改造而成，运行能耗较高，吨蒸汽标煤消耗达１０５ｋｇ／ｔ，热效率不到７５％。

配套２台６ＭＷ背压式汽轮发电机组，发电负荷严重不足，仅７５００ＫＷ，年发电量仅６３００万ｋｗｈ。

７台锅炉因建设年代不同，配有不同的脱硫除尘设备。

ｌ＃～５＃锅炉采用旋流板脱硫除尘器，采用电石渣清液进行脱硫除尘，在电石渣清液ｐＨ＞１２、Ｃａ（ＯＨ）：悬浮浓度＞３０００ｍｇ／Ｌ时．脱硫效率可达７８％左右，但当电石渣清液ｐＨ＜１２时．脱硫率仅２０％左右。

６＃～７＃锅炉采用带文丘里的麻石水膜除尘器，采用工业上水进行脱硫除尘。

其脱硫率＜１０％，除尘效率在９５％左右。

７台锅炉（平时运行其中四台）共用一个烟囱排烟，其烟尘排放浓度和ＳＯ：排放浓度时有超标。

１．６聚乙烯醇高碱醇解生产线废液多。

综合能耗高湘维公司现有四条聚乙烯醇醇解生产线，其中二条为高碱醇解生产线。

高碱醇解生产线产生的醇解废液多，每吨聚乙烯醇产品产生约８．３ｔ醇解废液，醇解废液回收处理工艺复杂．需要消耗大量的蒸汽，造成吨聚乙烯醇产品综合能耗高达２．６ｔ标煤。

２新生产线采取的清洁生产措施５５ｋｔ／ａ聚乙烯醇新生产线仍采用电石乙炔法工艺路线。

为了避免老生产线存在的问题在新生产线重复发生，为了达到新生产线废弃物综合利用、废气达标排放的清洁生产目标．聚乙烯醇扩建项目组进行了多种方案的讨论．最终采取如下的措施提高聚乙烯醇生产过程中的清洁生产水平。

２．１乙炔发生工艺采用干法乙炔工艺干法乙炔工艺是用略多于理论量的水（水与电石的比例约为１．２：１）以雾态形式喷在电石上使之水解，产生的电石渣为含水率４％～１５％的干粉末，反应热由水汽化带走．经由非接触式换热器传给循环水，因而没有乙炔溶解损失，乙炔收率大于９８．５％。

干法乙炔生产工艺是一种新型的乙炔生产工艺，采用此工艺，具有以下明显优点：①可以大大减少乙炔生产过程中的用水量。

产生的电石渣含水率控制在１５％以下，远低于湿法乙炔生产工艺电石渣含水率（含水率在９０％以上），每年可以节约新鲜工业水１２３万ｔ；②由于加料是连续的，无需置换，加料时没有乙炔气体排出：排出的电石渣是干的，没有乙炔溶解损失：电石水解率高达９９．８５％，没有生电石排出。

因此干法乙炔工艺比湿法乙炔工艺提高乙炔收率约２．５％，在乙炔气用量相同的情况下，可以大大减少电石消耗；③为电石渣的综合利用创造了有利条件，可以极大地降低以电石渣为原料的水泥生产能源消耗。

由于新工艺的电石渣含水率可以控制在１５％以下，而原生产工艺的电石渣浆含水率高达９０％以上，电石渣浆需经过浓缩、压滤处理，压滤后的电石渣含水率仍高达４０％左右。

由于电石渣含水率低，可以大大减少烘干电石渣的能源消耗；④消除了电石渣碱性清液的产生。

原生产工艺会产生大量的电石渣碱性清液，其ｐＨ值高达１２～１３。

采用新型干法乙炔生产工艺，取消了电石渣浆的浓缩、压滤脱水处理工艺，每年可以减少１１７万ｔ电石渣碱性清液的排放。

２．２电石渣处理工艺采用窑外分解新型干法水泥生产工艺乙炔发生工艺采用新型干法乙炔生产工艺，产生的电石渣的含水率低，为电石渣处理工艺采用窑外分解新型干法水泥生产工艺提供了条件。

窑外分解新型干法水泥生产工艺比湿法回转窑水泥生产工艺具有以下明显优点：①生产设备的冷却用水全部采用循环水，生产用水的循环利用率达９５％，工业水单耗少消耗３．９ｔ水／ｔ（水泥）；②由于采用电石渣干排技术，以及采用窑尾废气烘干原料、采用窑外预分解技术等可以大大降低煤消耗，节煤达到４６％以上；③采用窑外分解新型干法水泥生产工艺，烟煤中高温煅烧时产生的ＳＯ：约有９８％在预分解窑中与水泥原料中的碱性物质（主要是ＣａＯ）充分接触反应，生成亚硫酸盐而随熟料带走，排出烟囱的仅为２％的ＳＯ：，确保了尾气中的二氧化硫排放浓度达标；（蓟新生产线采用新型窑外分解技术，５０％～６０％的燃料在低温条件下（９０００Ｃ）燃烧，ＮＯ。

生成量较少，而且窑内高温区生成的ＮＯ。

在预热器中由于与生料粉的接触作用，有部分被还原，因此ＮＯ。

排放量比普通窑低。

一般情况下分解窑废气中ＮＯ。

的含量为１５０～２２０ｘ１０“，低于国家标准。

２．３新上９０ｔ／ｈ循环流化床锅炉替代３５ｔ／ｈ锅炉新建３台９０ｔ／ｈ循环流化床锅炉，以满足全厂用汽负荷需要（包括新增蒸汽负荷），使原有锅炉转入备用并逐步淘汰。

原有３５ｔ／ｈ锅炉运行热效率不到７５％，吨蒸汽标煤消耗约１０５ｋｇ／ｔ汽。

新建锅炉投产后，锅炉热效率可达到８５％，吨蒸汽标煤消耗约２００８年第３９卷第１期《浙江化工》一１９９５ｋ∥ｔ汽。

由于锅炉产汽煤耗降低，每年可节约标准煤约３．６万ｔ０５５ｋｔ／ａ聚乙烯醇生产线投产后，由于化工用汽负荷增加，２台６ＭＷ背压式汽轮发电机组发电负荷可由现在的７５００ｋＷ增长到１２０００ｋＷ，每年可增加电力供应约３７８０万ｋｗｈ。

２．４采用”炉内固硫＋静电除尘＋湿法烟气脱硫“的脱硫除尘工艺替代原旋流板脱硫除尘工艺和水膜除尘工艺２．４．１炉内固硫系统循环流化床锅炉具有炉内掺烧石灰石脱硫的优点，即将石灰石用破碎机破碎成２ｍｍ以下的粉状石灰石，掺人燃煤中，与燃煤一起进人锅炉内，石灰石在锅炉内受热分解成ＣａＯ，ＣａＯ与烟气中的二氧化硫反应生成ＣａＳＯ，，而达到部分去除烟气中二氧化硫的目的。

２．４．２烟气脱硫系统烟气脱硫方式采用脱硫效率最高、脱硫剂利用率最高的湿法脱硫。

鉴于湘维公司原生产线能提供电石渣清液（ｐＨ约１２～１３，主要含Ｃａ（ＯＨ）：）和大量电石渣浆用于湿法脱硫系统，故５５ｋｔ／ａ聚乙烯醇新生产线拟采用电石渣清液＋电石渣浆的双钙法脱硫工艺，即使用电石渣清液作为一部分脱硫剂或酸性废水中和剂使用，另不够的脱硫剂依靠电石渣浆补充。

２．４．３烟气除尘系统采用三电场静电除尘器除尘，同时电除尘器后布置湿法脱硫塔。

由于湿法脱硫塔用在电除尘器后，不但不会增加除尘器负荷，而且具有较高的除尘效率，可以适当减少电除尘器的电场数，并在电除尘器发生故障时，起到弥补除尘的作用，确保烟气１００％达标排放。

２．４．４脱硫除尘效果（１）二氧化硫：采用炉内石灰石脱硫和烟气湿式脱硫两级脱硫系统，炉内石灰石脱硫效率为８５％，炉外湿式脱硫装置保证脱硫效率７０％以上，综合脱硫效率为９５．５％。

（２）烟尘：三电场静电除尘器的除尘效率不低于９９．４％，湿式脱硫塔同时具有除尘脱硫效用，除尘效率≥７５％，烟气综合除尘效率９９．８５％。

２．５新生产线醇解工艺采用节能效果明显的低碱法皮带醇解工艺工业上聚醋酸乙烯醇解根据催化剂碱量不同，可分为高碱醇解法和低碱醇解法两种生产工艺。

所谓高碱醇解法，就是原料聚醋酸乙烯甲醇溶液中有１～２％的水。

催化剂碱也配成水溶液，碱对聚醋酸乙烯单体链节的摩尔比大，其优点是反应速度快、设备能力大、设备体积小，缺点是副反应多、碱耗量大、醇解废液多、能耗高，且仅能生产完全醇解的聚乙烯醇。