电石法聚氯乙烯盐酸脱吸及含汞废水处理项目建议书.docx
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电石法聚氯乙烯盐酸脱吸及含汞废水处理项目建议书
****有限公司
电石法聚氯乙烯盐酸脱吸工艺及含汞废水
处理项目建议书
****有限公司
2012年4月
1总论
1.1项目名称、主办单位及法人代表
项目名称：
****有限公司电石法聚氯乙烯盐酸脱吸工艺及含汞废水处理
主办单位：
****有限责任公司
法人代表：
***
地 址：
****市**镇
电 话：
****
传 真：
*****
邮政编码：
***
1.2方案编制原则和范围
1.2.1编制原则
（1）贯彻落（国家发改委2007年第74号）的颁布《氯碱（烧碱、聚氯乙烯）行业准入条件》，
（2）依据《国家先进污染防治示范技术名录》和《国家鼓励发展的环境保护技术目录》，按照化工科技自身发展的特点和规律，以推进行业结构调整和技术升级、推进循环经济、提高行业竞争力为目标。
（3）贯彻落实国家工信部节能与综合利用司发布的《聚氯乙烯行业清洁生产技术推行方案》，力争我国电石法PVC行业低汞普及率达50%，降低汞使用量208吨，并全部合理回收废汞触媒；盐酸深度脱析技术配套硫氢化钠处理含汞废水技术推广到50%以上，处理废酸25万吨/年。
（4）按照《投资项目实用指南》中项目建议书深度的要求编制
1.2.2研究范围
现有电石法聚氯乙烯盐酸脱吸工艺及含汞废水处理项目，主要建设内容包括：
◆子项Ⅰ：
用低汞触媒替代高汞触媒；
◆子项Ⅱ：
高效汞回收及对翻倒汞触媒时的废水及废气处理装置；
◆子项Ⅲ：
盐酸脱吸含汞废水综合治理；
◆与上述装置相配套的自动化控制、公用工程和辅助工程等。
1.3项目提出的背景和建设的意义
1.3.1企业概况
****有限公司成立于2006年10月，公司注册资本11000万元，是由**有限公司以货币形式一次性缴纳投资成立的公司，生产规模为年产聚氯乙烯12万吨。
目前公司拥有职工530人。
公司年产12万吨聚氯乙烯项目建在**市**镇，前滨长江黄金水道，后倚焦柳铁路，毗邻318国道和省道红东公路，距****化工股份有限公司约7公里，距**火车站3公里，距**三门峡机场40公里，距三门峡90公里，水、陆、空交通十分方便。
目前公司总资产5.4亿元，2011年实现销售收入7.8亿元，实现利税5600万元。
产量、消耗、质量都达到国际先进水平。
公司通过了ISO9000质量、ISO14000环境、OHSAS18001职业健康安全三体系认证。
公司生产聚氯乙烯所需电石为毗邻****化工有限公司供应。
**市**工业园区现有硫基NPK生产装置，在生产过程中副产废盐酸。
由于副产盐酸杂质含量高，应用范围小，且盐酸为危化品，运输受到极大的限制。
****有限公司年产12万吨聚氯乙烯项目采用国内外先进技术，对副产盐酸进行充分利用，脱吸出氯化氢气体用于聚氯乙烯生产，稀酸再返回吸收，这是一个典型的循环经济发展项目。
1.3.2项目建设的背景、必要性和意义
聚氯乙烯（PVC）树脂是五大热塑性合成树脂之一，也是世界上最早实现工业化生产的塑料品种之一。
由于聚氯乙烯树脂具有难燃、抗化学腐蚀、耐磨、电绝缘性优良和机械强度较高等优点，在加工过程中可以加入添加剂或采用适当的工艺和设备生产出各种各样的塑料制品，包括板材、管材、管件、异型材等硬制品以及薄膜、人造革、塑料鞋、电缆料、泡沫材料等软制品，在工业、农业、建筑、日用品、包装以及电力等方面具有广泛的应用。
目前，我国的PVC生产工艺主要有两种，乙烯法和电石法，但由于我国“多煤、贫油、少气”的资源和能源结构，电石法PVC成为中国PVC工业发展的主流工艺。
2008年，中国PVC产量887.1万吨，其中，电石法PVC产能占全国总产能的75%。
2009年我国聚氯乙烯总产量为915万吨，其中电石法聚氯乙烯产量580万吨，占总产量的63.4%。
采用电石乙炔原料路线生产聚氯乙烯可以大大节省了乙烯资源，对缓解我国石油短缺有着重要的作用，在今后相当长的时期内仍将占主导地位。
与我公司毗邻的****化工集团有限公司（以下简称**公司）同属**市**工业园区。
目前**公司有三套NPK设计能力为30万吨/年，通过改造目前生产能力已接近40万吨/年，为满足NPK的生产，**公司氢钾工段也相应扩建了一套新装置，在生产过程中副产浓度31%盐酸达到了10万吨/年能力；根据氢钾生产特点，在副产氯化氢气体吸收过程中，将会伴随着Fe3+、K+、SO42+及油污进入系统，使盐酸产品含有较多的杂质，而这些杂质的进入，对PVC的生产来讲是致命的。
因此，前期副产的盐酸只能外售，由于产量高市场需求量小，造成库存量紧张，售价低廉；而PVC生产又有缺口需外购，为解决本公司副产盐酸自己消化满足生产，**公司研究决定进行盐酸精制用于PVC生产的技术开发。
通过自主研究成功盐酸精制吸附过滤器，把生产的31%含有杂质的盐酸输送进入吸附过滤器吸附过滤，清酸收集送往PVC用于生产，杂质通过脱盐水加热煮沸的方法脱去。
因此，该技术的成功不仅缓解了自产盐酸市场销售的难题，同时也跨行业解决原材料供需问题，为增加企业经济效益及降低本公司PVC生产成本开发了新的途径。
因此，盐酸精制处理循环利用技术具有很好的应用前景，值得大规模推广。
电石乙炔法生产聚氯乙烯的过程中，目前采用氯化汞催化剂，以活性炭为载体，浸渍吸附10%～12%左右的氯化汞制备而成。
氯化汞（高汞）催化剂易升华流失，并且作为重金属的汞具有极大的毒性，致使反应气经过水洗后流入废水中，氯化汞催化剂也随着生产废水排出，累积形成的汞污染物被微生物转化为甲基汞进入大米或鱼体中，通过食物链进入人体而使人中毒，严重影响人体健康和生态平衡。
在我国电石法聚氯乙烯清洁生产行业标准中，氯化汞催化剂消耗量的一级标准为1.2kg/（t·PVC）以下[含1.2kg/（t·PVC）]，二级标准为1.2～1.3kg/（t·PVC）[含1.3kg/（t·PVC）]，三级标准为1.3～1.4kg/（t·PVC）[含1.4kg/（t·PVC）]。
从目前国内电石法合成氯乙烯过程中氯化汞催化剂使用情况可以看出，触媒中的氯化汞及氯化亚汞的质量分数一般在10%～15%。
氯化汞的使用寿命为9～12个月，被更换下来的触媒中，氯化汞质量分数在5%-7%。
氯化汞触媒的消耗一般在1～2kg/（t·PVC）。
一套10万t/a的电石法PVC生产装置，每年将产生100～300t废含汞触媒，有50%的氯化汞无法回收，排入废气、废水和废渣中。
据有关专家预测，全世界年耗汞1600吨，中国年消耗1000吨，电石法聚氯乙烯年消耗600吨，已成为世界耗汞量最大的行业。
目前，汞污染作为一个新的全球环境问题受到国际社会的高度重视。
自2001年起，汞污染问题成为联合国环境规划署（UNEP）每年理事会的重要议题，目前正在研究制定限制汞流通和实施汞削减的国际公约。
在我国氯碱工业快速发展的进程中，应当清醒看到，我国是汞的生产和使用大国，电石法聚氯乙烯行业汞使用量占全国汞使用总量的60%左右，这决定了电石法聚氯乙烯行业将成为未来我国汞公约履约的最重要领域。
目前，随着国际方面对制定具有法律约束力的国际文书的呼声越来越高，我国坚持自愿性立场所面临的国际压力也越来越大，未来我国将存在严重的汞供需削减问题以及出口贸易中的汞废物处理问题，将来还很有可能要面临履行国际公约的压力。
汞作为一类稀缺资源和对环境有高度敏感性的重金属，供应量逐年减少，而电石法聚氯乙烯行业对汞资源的消耗却与日俱增，对汞资源的过度消耗和依赖是电石法聚氯乙烯发展面临的巨大障碍。
降低汞消耗和污染是关系到行业发展的迫切任务，也是实现行业可持续健康发展的关键环节。
为积极应对汞对电石法聚氯乙烯行业发展带来的巨大挑战，确保我国电石法聚氯乙烯和氯碱产业的安全发展，中国政府有关部门积极应对，有序推进汞减排。
2009底,国家工信部、石油和化学工业协会、中国氯碱工业协会、中国化工环保协会共同起草了《关于加强聚氯乙烯行业汞污染防治的指导意见》。
该意见提出了聚氯乙烯行业汞污染防治的工作目标：
2012年，实现我国电石法聚氯乙烯行业低汞触媒普及率达到50%，并全部合理回收废汞触媒；到2015年，全行业全部使用低汞触媒，废汞触媒回收率达到100%。
2010年2月，国家工信部节能与综合利用司发布了《聚氯乙烯行业清洁生产技术推行方案》，明确提出到2012年，力争我国电石法PVC行业低汞普及率达50%，降低汞使用量208吨，并全部合理回收废汞触媒；盐酸深度脱析技术配套硫氢化钠处理含汞废水技术推广到50%以上，处理废酸25万吨/年。
积极支持低汞触媒应用和高效汞回收技术、盐酸深度脱析等清洁生产技术的示范，提高我国电石法聚氯乙烯行业的清洁生产水平。
在当前的发展形势下，电石法PVC企业必须高度重视汞减排工作，坚持“减量化、再利用、资源化”的高效循环经济原则，开发应用汞减排技术，降低汞排放量，实现清洁生产，才能实现可持续发展。
随着国家对清洁生产和环保要求的提高，《氯碱（烧碱、聚氯乙烯）行业准入条件》（国家发改委2007年第74号）的颁布，以及《国家先进污染防治示范技术名录》和《国家鼓励发展的环境保护技术目录》的出台，盐酸脱吸含汞废水综合治理技术、低汞触媒技术入选PVC清洁生产推行方案。
国家鼓励聚氯乙烯行采用盐酸脱吸含汞废水综合治理新技术和低汞触媒技术，聚氯乙烯行业也将加快淘汰高能耗、污染严重的生产企业，清洁生产、节能减排已成为电石企业的工作重点。
面对行业汞减排的严峻挑战，****有限公司采取积极应对措施，与国内有关科研单位合作，“产、学、研”联合，开发出一系列汞减排成套技术并应用到实际生产中，初步建立了清洁生产的发展模式，特别是对原有系统进行盐酸脱吸含汞废水综合治理改造、应用低汞触媒，既可以使能耗和清洁生产达到行业标准，又可以实现聚氯乙烯企业由大成本支出的能耗污染治理模式向大经济效益的增值投资模式转变。
通过本项目的示范建设，将为行业提供成套汞减排技术方案，加快汞减排技术在聚氯乙烯行业的推广应用，大幅度降低电石法聚氯乙烯行业汞污染问题的危害性，对保障我国电石乙炔法聚氯乙烯行业发展安全、确保行业健康、可持续发展，实现聚氯乙烯行业经济发展与环境、资源的和谐统一，具有极其重要的战略意义。
聚氯乙烯产业是****有限公司的优势产业，其健康发展对当地经济社会发展和新型工业化起着举足轻重的作用。
本示范项目的建设在促进企业清洁生产，提高资源的利用率，减少汞排放等方面创造良好的环境效益和社会效益，为聚氯乙烯产业的健康发展提供了保障，将有力促进经济和社会的发展，具有示范带动作用，推广应用前景广阔。
根据本项目实际情况，建厂条件、总图运输、土建及外管等相关部分依托老厂，不做详细描述。
1.4研究结论
1.4.1简要结论
1、环保型低汞触媒研发和利用，符合国家产业政策、环保政策和国家“十一五”发展规划。
2、项目建设单位具备良好的基础条件和外部环境，本项目可依托公司现有资源，结合生产现状，进行节能改造。
3、本项目拟采用的节能技术先进适用、成熟可靠、经济合理。
4、本项目是一个环保工程，改高汞触媒为低汞触媒，减少汞的排放量。
5、具有很好的环保效益及一定的经济效益。
6、本项目符合公司发展要求，对增强企业核心竞争力，提高经济效益有着积极的意义。
因此，项目的实施是必要的和必需的。
1.4.2主要技术指标汇总表
主要技术经济指标经济一览表
序号
工程或费用名称
投资估算（万元）
投资合计
设备购置费
安装工程费
建筑工程费
其他建设费
人民币（万元）
其中外汇（万美元）
一
建设投资
4726.00
832.00
443.00
355.00
6356.00
0.00
（一）
固定资产费用
4726.00
832.00
443.00
80.00
6081.00
0.00
1
工程费用
4726.00
832.00
443.00
6001.00
0.00
1.1
主要生产项目
4270.00
744.00
417.00
5431.00
0.00
-1
汞回收及含汞废水处理工序
1150.00
207.00
64.00
1421.00
-2
转化工序（低汞触媒应用）
1800.00
298.00
116.00
2214.00
-3
盐酸脱吸工序
1200.00
216.00
67.00
1483.00
-4
主控楼
120.00
23.00
170.00
313.00
1.2
辅助生产项目
116.00
20.00
6.00
142.00
-1
安全与工业卫生
56.00
10.00
3.00
69.00
-2
消防及火灾报警
60.00
10.00
3.00
73.00
1.3
公用工程项目
340.00
68.00
20.00
428.00
-1
循环水
110.00
20.00
6.00
136.00
-2
供电及电讯
120.00
27.00
8.00
155.00
-3
厂区供电外线
18.00
3.00
1.00
22.00
-4
污水处理及排放
12.00
4.00
1.00
17.00
-5
地下管网
80.00
14.00
4.00
98.00
2
固定资产其他费用
-1
锅炉和压力容器检验费
20.00
20.00
-2
工程保险费用
60.00
60.00
小计
80.00
80.00
（二）
无形资产费用
-1
环境评价费用
30.00
30.00
-2
勘察费
20.00
20.00
-3
设计费用
150.00
150.00
小计
200.00
200.00
（三）
递延资产
-1
建设单位管理费
20.00
20.00
-2
联合试运转费
50.00
50.00
-3
办公及生活家具购置费
5.00
5.00
小计
75.00
75.00
（四）
预备费
-1
基本预备费
0.00
0.00
二
建设期利息
0.00
0.00
三
固定资产投资
4726.00
832.00
443.00
355.00
6356.00
0.00
四
流动资金
全额流动资金
0.00
0.00
30%铺底流动资金
0.00
0.00
五
项目总投资
4726.00
832.00
443.00
355.00
6356.00
0.00
2产品方案及生产规模
2.1产品方案
本项目产品为聚氯乙烯。
2.2生产规模
本项目是清洁生产项目，生产规模与改造前相同，即12万吨聚氯乙烯。
3工艺技术方案
3.1子项Ⅰ
低汞触媒替代高汞触媒
3.1.1工艺技术方案确定
低汞触媒是将氯化汞固定在活性炭有效孔隙中的一种新型催化剂，其氯化汞含量在6%左右（高汞触媒的氯化汞含量为10.5%-12%），提高了催化剂的活性、降低了汞升华的速度，重金属污染物汞的消耗量和排放量均大幅度下降，是我国当前汞减排领域的重大技术突破，对我国电石法聚氯乙烯行业所面临的汞问题的压力可以起到有效的缓解作用。
低汞触媒无论是使用寿命、反应活性及选择性都达到或优于高汞触媒：
1、正常工艺条件下使用寿命（后台和前台倒换使用）可达8000小时以上，生产负荷低的情况下使用时间还要长。
同等工艺条件下要比普通高汞触媒多10%以上的使用时间；2、根据不同的转化器尺寸，每台转化器的用量要比高汞触媒少10-20%。
（因活性碳为优质活性碳，比表面积大，表观密度低）；3、转化率的提高，能有效地减少EDC等副产物的含量，VCM收率至少可提高0.5%，降低了精馏工作压力，又能降低生产成本。
低汞触媒代替高汞触媒并使PVC生产成本有所下降。
不仅降低了氯化汞的含量还减少了氯化汞的升华量，是一项清洁生产技术，可予以全行业推广。
低汞触媒与普通高汞触媒性能对比表
名称
氯化汞含量%
活性炭比表面积
寿命（小时）
转化率
生产工艺
低汞触媒
5-6.5
大
8000
高
多元络合
普通高汞触媒
10.5-12.5
小
7000
较高
浸泡
由于低汞触媒氯化汞吸附更加均匀，并且添加助剂，从其实际使用情况看，氯乙烯合成在130～150℃平稳反应，反应温度区间缩小，反应温度要求低于高汞触媒，由于添加了热稳定剂，使低汞触媒的挥发性降低，短时间的高温不会对转化率和使用寿命有什么影响。
对转化器没有特殊要求。
从实际生产过程来看，如果转化器的温度可调节性强，对触媒的寿命与转化率能大大提高。
解决低汞触媒在使用中的换热问题，主要有两个途径得以解决：
（1）提高固定床转化器的换热能力，可采用大循环强制换热。
（2）适度降低单台转化器的生产能力，增加固定床转化器的数量。
传统的转化器和移热方式存在不可弥补的缺陷，容易造成“烧芯”现象。
为此，在不降低产能的前提下，为更好的发挥低汞触媒的能力，本项目通过优化固定床转化器的内部结构，强化其换热工艺，确保氯乙烯合成反应在低温下进行，充分发挥低汞触媒的催化潜力，减少了氯化汞的升华，降低了乙炔的炭化速度，满足了低汞触媒的使用要求主要设备一览表
序号
设备名称
单位（台）
台数
1
1
转化器及配套工艺
台
34
128
2
2
水槽
台
2
2
3
3
水泵
台
8
4
4
4
自控系统
套
1
1
建立低汞触媒应用评价体系，对改善低汞触媒内在质量，完善其建立低汞触媒应用评价体系，对改善低汞触媒内在质量，完善其应用工艺，确保实现汞的源头减排具有重要的作用。
本项目根据企业现有的工业化基础，选定对应的工业化装置与中试装置，配合评价体系中的主体实验装置，对不同类型的催化剂产品在不同的使用条件下，进行性能综合评价，认真研究数据，经对比分析，确立其中的对应关系，形成科学、有效、全面的催化剂评价体系，对各类催化剂产品进行快速评价，并以此指导、管理催化剂的工业生产与应用。
建立低汞触媒完善的科学评价体系，为低汞触媒的进一步推广提供一流的试验、验证平台。
基于体系，建立低汞触媒企业应用评价标准，并力争成为行业标准，这是实现从源头减排汞的重要手段。
高汞触媒与低汞触媒综合评价对比表
名称
普通高汞触媒
高活性低汞触媒
活性炭吸水率低＞%
40
50
氯化汞含量
10.5～12%
5～6%
对氯化汞的要求
99.5%
99.9%
对活性炭的要求
普通
优质，并经过特殊处理
生产方法
简单
复杂（多次）
工艺过程
简单
复杂
环境评价
污染严重
污染轻
3.2子项Ⅱ
高效气相汞回收装置及翻倒汞触媒时的废水及废气处理装置
3.2.1工术艺技术方案
1、高效气相汞回收装置
1、高效气相汞回收装置
传统活性炭吸附工艺中，吸附器操作空塔气速＜0.2m/s，活性炭填装高度1m，初期吸附效果比较好，但是由于常规活性炭比表面积只有600m2/g-800m2/g左右，孔道长，很快被吸附在孔道口，堵塞孔道，影响进一步吸附，吸附容量很快下降，吸附效果变差，科研院校有研究将活性炭进行载铜和银的氯化盐和其他形式的盐进行改进，可以增加对汞的吸附效果，但在电石法聚氯乙烯行业，由于乙炔气的存在，很容易造成爆炸的危险，故不可取。
本项目的新型高效材料吸附是在活性炭吸附基础上的改进，机理基本相同，但该材料比表面积大，是普通活性炭颗粒的1.5倍以上（普通活性炭颗粒只有600m2/g-800m2/g）,微孔多，吸附势强，孔道短（比普通颗粒活性炭小1～2个数量级），常压下气体就能很容易地充满整个孔道，因而该吸附材料的吸附容量比普通颗粒活性炭的容量提高了1～5倍。
该吸附材料通过特殊的处理方式，增加对汞的的化学吸收性能，这样就会大大降低氯乙烯气体中的汞含量。
高效汞回收减少了含汞废活性炭的排放。
传统的废汞触媒回收，在回收汞的过程中残渣排放、填埋。
全行业推广需求量1万吨/年左右，目前生产能力只有4000吨，年产量1500吨左右。
全行业推广以后，汞的消耗量下降70%以上，汞的排放量下降90%以上。
本项目主要技术路线如下：
含有汞的氯乙烯气体经过过滤装置除尘后，进入冷却系统，冷却系统将温度冷却后，送入后续系统对汞进行吸附，排出后的氯乙烯气体汞含量下降90%以上,吸附效果显著。
具体工艺流程如下：
高效气相汞回收技术工艺流程图
主要工艺设备如下：
主要设备一览表
序号
设备名称
单位
台数
1
过滤装置
套
2
2
冷却装置
套
2
3
新型吸附装置
套
2
本项目通过新增关键设备，实现低汞触媒应用及配套高效气相汞回收装置在32万吨电石乙炔法聚氯乙烯生产装置中的应用。
另外，根据****有限公司现有的工业化基础，选定对应的工业化装置与中试装置，配合评价体系中的主体实验装置，对不同类型的催化剂产品在不同的使用条件下，进行性能综合评价，确立其中的对应关系，形成科学、有效、全面的催化剂评价体系。
2、翻倒汞触媒时的废水及废气处理装置
转化器内的触媒在使用一段时间之后活性下降需翻倒、更换。
目前，抽换过程中产生的废水、废气基本处于自然排放状态。
针对此过程产生的含汞废气、含汞废水，通过添加必要的工艺设备，进行回收治理。
****有限公司建设了1套氯化氢吸收装置，配套32万吨/年聚氯乙烯生产装置。
翻倒、更换触媒是利用水力喷射真空泵或水环真空泵，在触媒储罐与转化器之间形成的压差抽换触媒，使转化器列管内的触媒进入储罐。
抽换过程中产生的含汞废气经旋风分离器两级分离，分离气体带出的触媒颗粒和小尘粒，再进布袋除尘器，进一步分离空气中的触媒粉尘。
触媒颗粒卸入废触媒桶中。
从布袋除尘器排出的气体引入降膜吸收装置，用水作为吸收液，由循环泵打人吸收装置循环使用，当吸收液达到一定浓度后送入盐酸脱吸及含汞废水处理装置处理。
该项技术相对原来的废汞触媒回收技术不仅可以高效的回收氯化汞还可回收活性炭。
传统的废汞触媒氯化汞回收的是汞，回收率70%左右，而新的废汞触媒回收技术回收的是氯化汞，效率可以达到99%以上。
该项技术实现了氯化汞的循环，由于低汞触媒是由特殊的活性炭生产的，因此可以实现氯化汞回收循环利用，进一步降低汞的消耗，低汞触媒氧化汞的升华量很小，失活后废汞触
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