CN106673271A - 电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，具体采用气相含汞废物处理与回收子系统、液相含汞废物处理与回收子系统和固相含汞废物处理与回收子系统，气相含汞废物处理与回收子系统包括通气管道及径向床结构的脱汞反应器，液相含汞废物处理与回收子系统包括沉淀池、输送泵、过滤预处理装置、混凝沉淀反应器、超滤装置及盐水分离装置，固相含汞废物处理与回收子系统包括带有搅拌器的氯化汞触媒反应器，使用时分别将气相含汞废物通过通气管道输送至脱汞反应器中，将液相含汞废物汇集至沉淀池中后进行依次处理，而将固相含汞废物加入至氯化汞触媒反应器中。该方法的回收利用附加值和有效成分利用率高且环保高效。

Description

电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法

技术领域

本发明涉及一种含汞废物的处理与回收方法，具体地说是涉及一种采用电石法生产聚氯乙烯（PVC）过程中含汞废物处理与回收方法。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）是五大通用塑料之一，广泛应用于工业、农业、国防、化学建材等重要领域，是“以塑代钢、以塑代木”的重要产品，是简历资源、能源节约型社会的重要产品之一，在国民经济中占有重要的地位。在我国，聚氯乙烯的生产主要采用电石法以乙炔原料路线为主。在电石法PVC生产过程中，氯乙烯合成使用的触媒是以活性炭为载体浸渍负载10%-12%的氯化汞。这样每年使用氯化汞触媒约7000t（氯化汞770t，汞约570t），占中国汞消费量的50%以上，是中国乃至世界最大的耗汞行业。

在电石法PVC生产方法中，氯乙烯合成工序采用固定床反应器、氯化汞作为催化剂，目前，电石法氯乙烯合成反应使用以活性炭为载体的氯化汞触媒，使用过程中氯化汞的流失及各类含汞废物的产生，如脱汞器中吸附挥发汞化合物的活性炭、组合吸收处的盐酸等，并且在操作过程中氯化汞触媒破损产生一定的灰渣，积碳失活产生大量的废触媒，以及脱汞器中吸附流失汞化合物的活性炭等，造成一定量的固体含汞废物。由此可见，电石法PVC生产导致了大量汞排放及汞污染，汞污染具有持久性、生物累积性和生物扩大性，对环境和人体健康具有很大影响。

在全球禁汞和国内汞资源短缺的双重压力下，电石法PVC的生产企业需要积极开展环境友好生产改造，有效降低汞的消耗和排放，才是唯一出路，也是在无汞触媒研发成功之前行业的发展方向。因此，有必要提出一种能够有效提高电石法PVC生产工艺中含汞废物的处理与回收方法势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，该方法操作方便，成本低，易于实施且工艺简单合理，有效加强了电石法PVC生产中对含汞废物的回收处理能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，该方法具体采用气相含汞废物处理与回收子系统、液相含汞废物处理与回收子系统和固相含汞废物处理与回收子系统的含汞废物处理与回收系统，其中，气相含汞废物处理与回收子系统包括通气管道及径向床结构的脱汞反应器，通气管道法兰连接脱汞反应器的气源入口；液相含汞废物处理与回收子系统包括沉淀池、输送泵、过滤预处理装置、混凝沉淀反应器、超滤装置及盐水分离装置的含汞废水处理系统，所述沉淀池、输送泵、过滤预处理装置、混凝沉淀反应器、超滤装置和盐水分离装置依次相连接，所述过滤预处理装置内设有活性炭过滤器，所述超滤装置内除汞树脂膜和装载有除汞填料的填料柱，所述盐水分离装置包括电极板、分离隔板、阳离子交换膜、阴离子交换膜和输水通道；固相含汞废物处理与回收子系统包括带有搅拌器的氯化汞触媒反应器，采用上述处理与回收系统进行含汞废物的处理与回收方法具体包括如下步骤：

（1）分别将气相含汞废物通过通气管道输送至脱汞反应器中，将液相含汞废物汇集至沉淀池中后进行依次处理，而将固相含汞废物加入至氯化汞触媒反应器中；

（2）所述脱汞反应器内的汞吸附剂吸附饱和后取出并投入至氯化汞触媒反应器中进行处理以获得氯化汞触媒；

（3）将含汞废水汇集至沉淀池中对废水中的大颗粒沉淀物进行沉淀处理，以除去废水中的悬浮物；由输送泵将经过沉淀处理后的含汞废水抽入至过滤预处理装置内进行过滤预处理，将含汞废水中的无机汞通过活性炭过滤器进行初级吸附处理；

（4）将经过过滤预处理后的含汞废水输送至混凝沉淀反应器内，先向混凝沉淀反应器内加入硫化钠溶液进行充分反应，然后再向混凝沉淀反应器内加入无机絮凝剂，最后生成HgS絮状沉淀自然沉淀下来；

（5）经过反应沉淀后的过滤清液输送至超滤装置内，过滤清液依次通过除汞树脂膜和装载有除汞填料的填料柱再次进行无机汞和有机汞共同吸附处理，并产生超滤清液；

（6）将超滤清液输送至盐水分离装置内进行浓缩除盐，最后通过盐水分离装置输出符合国家标准的淡水排入到储水箱内进行存储待用；

（7）将步骤（3）中吸附饱和的活性炭过滤器中的活性炭取出并投入至氯化汞触媒反应器中进行处理以获得氯化汞触媒。

作为本发明的一种改进， 所述脱汞反应器内填充有装载有除汞填料的填料器，所述填料器内除汞填料可选用活性炭、沸石分子筛、壳聚糖吸附剂、金属锰钾矿粉、凹凸棒土、膨润土或以细菌、真菌及藻类为吸附载体的生物吸附剂中的任意一种。

作为本发明的一种改进， 所述氯化汞触媒反应器内加入有低浓度氯化汞溶液，并且还需要向氯化汞触媒反应器内通入氯气。

作为本发明的一种改进，所述除汞树脂膜和填料柱之间设有集液器，所述集液器和填料柱之间设有流速控制器。

作为本发明的一种改进，通过所述流速控制器将通过填料柱的过滤清液的流速分为初级流速、中级流速和高级流速三个等级，其中，初级流速、中级流速和高级流速之间的流速比为1:1.5:2，从而可根据填料柱内所装载的除汞填料对汞的吸收速度对通过填料柱的过滤清液流速进行选择控制，可有效提高填料柱对汞的吸附效果。

作为本发明的一种改进， 所述氯化汞溶液的浓度为10-25%，向氯化汞触媒反应器内通入氯气的流速控制在5-10g/min。

相对于现有技术，本发明所提出的含汞废物处理与回收方法的通用性强，可对电石法生产PVC的过程中产生的所有含汞废物进行分类、高效且环保的方式处理，整个工艺流程短，含汞废物的回收利用附加值以及有效成分利用率高，大大节约了PVC生产厂的原料投入成本，有效实现了含汞废物所回收的汞在电石法PVC生产系统内循环利用，实现了零汞或微汞排放。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，该方法具体采用气相含汞废物处理与回收子系统、液相含汞废物处理与回收子系统和固相含汞废物处理与回收子系统的含汞废物处理与回收系统，其中，气相含汞废物处理与回收子系统包括通气管道及径向床结构的脱汞反应器，通气管道法兰连接脱汞反应器的气源入口；液相含汞废物处理与回收子系统包括沉淀池、输送泵、过滤预处理装置、混凝沉淀反应器、超滤装置及盐水分离装置的含汞废水处理系统，所述沉淀池、输送泵、过滤预处理装置、混凝沉淀反应器、超滤装置和盐水分离装置依次相连接，所述过滤预处理装置内设有活性炭过滤器，所述超滤装置内除汞树脂膜和装载有除汞填料的填料柱，所述盐水分离装置包括电极板、分离隔板、阳离子交换膜、阴离子交换膜和输水通道；固相含汞废物处理与回收子系统包括带有搅拌器的氯化汞触媒反应器，采用上述处理与回收系统进行含汞废物的处理与回收方法具体包括如下步骤：

（1）分别将气相含汞废物通过通气管道输送至脱汞反应器中，将液相含汞废物汇集至沉淀池中后进行依次处理，而将固相含汞废物加入至氯化汞触媒反应器中；

（2）所述脱汞反应器内的汞吸附剂吸附饱和后取出并投入至氯化汞触媒反应器中进行处理以获得氯化汞触媒；

（3）将含汞废水汇集至沉淀池中对废水中的大颗粒沉淀物进行沉淀处理，以除去废水中的悬浮物；由输送泵将经过沉淀处理后的含汞废水抽入至过滤预处理装置内进行过滤预处理，将含汞废水中的无机汞通过活性炭过滤器进行初级吸附处理；

（4）将经过过滤预处理后的含汞废水输送至混凝沉淀反应器内，先向混凝沉淀反应器内加入硫化钠溶液进行充分反应，然后再向混凝沉淀反应器内加入无机絮凝剂，最后生成HgS絮状沉淀自然沉淀下来；

（5）经过反应沉淀后的过滤清液输送至超滤装置内，过滤清液依次通过除汞树脂膜和装载有除汞填料的填料柱再次进行无机汞和有机汞共同吸附处理，并产生超滤清液；

（6）将超滤清液输送至盐水分离装置内进行浓缩除盐，最后通过盐水分离装置输出符合国家标准的淡水排入到储水箱内进行存储待用；

（7）将步骤（3）中吸附饱和的活性炭过滤器中的活性炭取出并投入至氯化汞触媒反应器中进行处理以获得氯化汞触媒。

其中，所述脱汞反应器内填充有装载有除汞填料的填料器，所述填料器内除汞填料可选用活性炭、沸石分子筛、壳聚糖吸附剂、金属锰钾矿粉、凹凸棒土、膨润土或以细菌、真菌及藻类为吸附载体的生物吸附剂中的任意一种。优选采用活性炭作为除汞填料，以利于后续进一步采用氯化汞触媒反应器中进行处理以获得氯化汞触媒，从而增加回收利用率及环保性能。

所述氯化汞触媒反应器内加入有低浓度氯化汞溶液，并且还需要向氯化汞触媒反应器内通入氯气。优选的，所述氯化汞溶液的浓度为10-25%，向氯化汞触媒反应器内通入氯气的流速控制在5-10g/min。将加入氯化汞触媒反应器的所有固相含汞废物先经低浓度的氯化汞溶液再经过氯气还原最后再通过低浓度的氯化汞溶液浸泡的循环反应过程，获得高纯度的氯化汞触媒。

另外，所述除汞树脂膜和填料柱之间设有集液器，所述集液器和填料柱之间设有流速控制器。通过所述流速控制器将通过填料柱的过滤清液的流速分为初级流速、中级流速和高级流速三个等级，其中，初级流速、中级流速和高级流速之间的流速比为1:1.5:2，从而可根据填料柱内所装载的除汞填料对汞的吸收速度对通过填料柱的过滤清液流速进行选择控制，可有效提高填料柱对汞的吸附效果。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。

Claims (6)

1.一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，其特征在于：该方法具体采用气相含汞废物处理与回收子系统、液相含汞废物处理与回收子系统和固相含汞废物处理与回收子系统的含汞废物处理与回收系统，其中，气相含汞废物处理与回收子系统包括通气管道及径向床结构的脱汞反应器，通气管道法兰连接脱汞反应器的气源入口；液相含汞废物处理与回收子系统包括沉淀池、输送泵、过滤预处理装置、混凝沉淀反应器、超滤装置及盐水分离装置的含汞废水处理系统，所述沉淀池、输送泵、过滤预处理装置、混凝沉淀反应器、超滤装置和盐水分离装置依次相连接，所述过滤预处理装置内设有活性炭过滤器，所述超滤装置内除汞树脂膜和装载有除汞填料的填料柱，所述盐水分离装置包括电极板、分离隔板、阳离子交换膜、阴离子交换膜和输水通道；固相含汞废物处理与回收子系统包括带有搅拌器的氯化汞触媒反应器，采用上述处理与回收系统进行含汞废物的处理与回收方法具体包括如下步骤：

（1）分别将气相含汞废物通过通气管道输送至脱汞反应器中，将液相含汞废物汇集至沉淀池中后进行依次处理，而将固相含汞废物加入至氯化汞触媒反应器中；

（2）所述脱汞反应器内的汞吸附剂吸附饱和后取出并投入至氯化汞触媒反应器中进行处理以获得氯化汞触媒；

（3）将含汞废水汇集至沉淀池中对废水中的大颗粒沉淀物进行沉淀处理，以除去废水中的悬浮物；由输送泵将经过沉淀处理后的含汞废水抽入至过滤预处理装置内进行过滤预处理，将含汞废水中的无机汞通过活性炭过滤器进行初级吸附处理；

（4）将经过过滤预处理后的含汞废水输送至混凝沉淀反应器内，先向混凝沉淀反应器内加入硫化钠溶液进行充分反应，然后再向混凝沉淀反应器内加入无机絮凝剂，最后生成HgS絮状沉淀自然沉淀下来；

（5）经过反应沉淀后的过滤清液输送至超滤装置内，过滤清液依次通过除汞树脂膜和装载有除汞填料的填料柱再次进行无机汞和有机汞共同吸附处理，并产生超滤清液；

将超滤清液输送至盐水分离装置内进行浓缩除盐，最后通过盐水分离装置输出符合国家标准的淡水排入到储水箱内进行存储待用；

（7）将步骤（3）中吸附饱和的活性炭过滤器中的活性炭取出并投入至氯化汞触媒反应器中进行处理以获得氯化汞触媒。

2.如权利要求1所述的一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，其特征在于，所述脱汞反应器内填充有装载有除汞填料的填料器，所述填料器内除汞填料可选用活性炭、沸石分子筛、壳聚糖吸附剂、金属锰钾矿粉、凹凸棒土、膨润土或以细菌、真菌及藻类为吸附载体的生物吸附剂中的任意一种。

3.如权利要求1所述的一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，其特征在于，所述氯化汞触媒反应器内加入有低浓度氯化汞溶液，并且还需要向氯化汞触媒反应器内通入氯气。

4.如权利要求1所述的一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，其特征在于，所述除汞树脂膜和填料柱之间设有集液器，所述集液器和填料柱之间设有流速控制器。

5.如权利要求4所述的一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，其特征在于，通过所述流速控制器将通过填料柱的过滤清液的流速分为初级流速、中级流速和高级流速三个等级，其中，初级流速、中级流速和高级流速之间的流速比为1:1.5:2。

6.如权利要求5所述的一种电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法，其特征在于，所述氯化汞溶液的浓度为10-25%，向氯化汞触媒反应器内通入氯气的流速控制在5-10g/min。