电石渣中和法处理乙炔清净废硫酸技术的研究

王颖

新疆中泰化学托克逊能化有限公司新疆吐鲁番838100

摘要：电石乙炔法生产聚氯乙烯工艺中乙炔清净工序比较常见，乙炔纯度的高低决定着产品质量的好坏。其中浓硫酸清净工艺以其氧化性强、清净后的乙炔气纯度高、生产成本低、工艺安全性高等优点而越来越被广泛应用。但浓硫酸清净工艺中产生的废硫酸具有强腐蚀性，处理不当会造成严重的环境污染。本文主要对废硫酸处理方法和处理流程进行了分析。

关键词：电石渣；中和法处理；乙炔清；废硫酸；处理技术

1废硫酸处理方法

1.1浓缩法

根据操作条件和设备的不同，废硫酸浓缩法可分为浸没燃烧浓缩、鼓式浓缩、真空浓缩和锅式浓缩等。浓缩法适用于处理量少的废硫酸。对废硫酸加热浓缩时，其中的无机物杂质，如硫酸亚铁会逐渐析出结晶；有机物杂质会发生氧化、聚合等反应，转变为深色胶状物或悬浮物，最后通过过滤除去这些杂质。浓缩法是目前较为成熟的处理废酸的方法，但是对设备材质要求较高，设备投资成本高，运行过程中，蒸汽、水、电等消耗较大，运行成本高，处理量小，且操作复杂。

1.2高温裂解法

高温裂解法适用于处理杂质含量高的废硫酸。高温条件下，废硫酸发生裂解反应，生成二氧化硫、三氧化硫以及一些固态和气态的其他杂质，通过冷却、酸洗等过程除去其中的杂质并脱水干燥处理后，经过冷激、换热过程，二氧化硫转化为三氧化硫，最后利用浓硫酸吸收三氧化硫来生成硫酸。高温裂解法处理废硫酸工艺可分为高温还原分解工艺、高温非还原分解工艺和废硫酸掺烧工艺。高温裂解法处理废硫酸工艺成熟可靠，是废硫酸处理工艺中最清洁、最彻底的一种工艺，可以直接生产w(H2SO4)98%的硫酸或发烟硫酸，但投资成本大，能耗较高。

1.3化学氧化法

化学氧化法的应用历史比较久远。该方法是利用过氧化氢、硝酸、高氯酸、次氯酸、臭氧等氧化剂将废硫酸中的杂质氧化分解为二氧化碳、水及氮氧化物等，从而达到净化回收废硫酸的目的。根据废硫酸中所含的杂质不同，氧化剂的选择和氧化条件等也各有差异。化学氧化法的氧化效率一般不高，生产成本也较大，实际生产中，一般需要配合其他处理废硫酸的方法来使用。

1.4萃取法

针对含有大量有机物杂质的废硫酸，萃取法利用“相似相溶”的原理，使废酸中的有机物杂质转移到萃取相中，进而分离回收浓硫酸。相比于其他的废酸处理方法，萃取法对萃取剂的要求严格，且萃取效率较低，萃取剂消耗量大。针对乙炔清净工艺中产生的浓硫酸，采用反应耦合萃取的分离方法，使用尿素与硫酸分子之间形成作用力更强的硫酸脲，并用耦合溶剂萃取分离其中的有机杂质，取得了良好的分离效果。

1.5中和法

中和法处理废硫酸适用于浓度较低的废硫酸。该方法一般采用生石灰、废氨水、轻烧镁粉等碱性物质，与废硫酸发生中和反应，生成石膏、硫酸铵、硫酸镁等物质。中和法处理废硫酸的设备投资少、操作简便、成本较低。目前国内一些采用浓硫酸清净乙炔工艺的企业，会将产生的废硫酸与电石渣直接中和反应，但得到的石膏副产品质量较差，难以满足相关行业的使用要求，大多作为固废处理，造成二次环境污染。利用试验分析手段，得出了乙炔清净废硫酸所制石膏不能生产合格水泥的主要原因是其中含有固体杂质、有机物及磷盐杂质的结论。

2废硫酸处理流程

乙炔发生工序产生的电石渣经斗提机提送至电石渣料仓缓存，通过电石渣料仓旋转下料阀及电石渣料仓称重模块计量后进废酸电石渣混合反应器。乙炔装置罐区单元废硫酸储罐的废硫酸，经废酸输送泵送至废酸电石渣混合反应器，经喷头均匀喷撒在反应器内部，与来自电石渣储仓的电石渣进行反应，反应生成硫酸钙和含有硫化氢等杂质的水蒸汽，并释放出大量的热，生成的硫酸钙经卸料阀卸至灰渣车，通过灰渣车辆运输至水泥厂，含有硫化氢等杂质的尾气经风机依次进洗涤一塔，洗涤二塔洗涤合格后高点放空。洗涤塔洗涤液需控制pH值，保证在碱性状态下实现尾气洗涤确保尾气达标排放。乙炔装置罐区单元碱液储罐的25%(wt)碱液，经碱液输送泵输送至洗涤二塔，与洗涤二塔酸性尾气逆流接触充分洗涤，待碱液浓度低至约15%(wt)排至洗涤一塔，与洗涤一塔酸性尾气逆流接触充分洗涤，待碱液浓度低至约5%(wt)时外排至污水处理。

图1废硫酸处理流程

电石渣和废硫酸从电石渣混合反应器顶部同端进反应器，反应器内带桨叶的搅拌轴转动使固体电石渣物料不断地翻转和搅拌，不断地更新反应介质，废酸由喷头均匀喷洒在电石渣物料上并与之反应，使中和反应过程充分和完全。同时，物料随桨叶不断向前输送，待输送至反应器另一端出料口时通过出料装置排出。整个反应过程在封闭状态下进行，反应产生的有机挥发气体及异味气体由顶部抽风口送至洗涤塔，避免环境污染。

3操作注意事项

(1)废硫酸和电石渣反应放出大量的热，废酸电石渣混合反应器排气口温度不能超过90℃，否则会烧坏洗涤塔内部附件和填料。操作时需注意:①废酸电石渣混合反应器电石渣加料应采用可计量的螺旋进料器，便于精确控制电石渣加料量，同时保证稳定、均匀向反应器供料；②废酸电石渣混合反应器电石渣排料也应采用可计量的螺旋进料器，便于精确控制反应转化率；③废酸电石渣混合反应器的废酸输送泵应采用带变频调节的计量泵，通过调节计量泵频率精确控制废酸加入量，严密监控好反应器温度和压力使反应连续稳定的进行；④当电石渣混合反应器温度明显提高时，应向反应器内喷淋适量的冷却水，喷淋进反应器的水吸热变成水蒸气，随尾气一起放空，使反应器温度能及时下降；⑤电石渣混合反应器的半圆夹套应采用冷冻水，而非循环水，尽量保证撤走更多热量；⑥废硫酸和电石渣在电石渣混合反应器反应时，根据情况调节反应器两个搅拌轴的搅拌方向和搅拌速度尽可能保证两者均匀混合，避免局部高温。

结语：

总而言之，采用该技术优化装置总体工艺流程，提升整体技术水平，降低每年高额的危废处理费用，极大地降低环境污染，是企业环境保护和节能降耗的有效途径，具有良好的经济效益和社会效益，值得相关行业借鉴并可在同类企业推广应用。

参考文献：

[1]王少杰.PVC生产原料乙炔净化废硫酸资源化利用技术研究[D].西北大学，2017.

[2]常万彬，罗小芳，全小辉.降低乙炔清净工序浓硫酸消耗的措施[J].聚氯乙烯，2016，44(12):17-20.

[3]张红星，谭晓婷，王少杰，王奕晨，岳婷婷，袁璐璐，田士东，张生军，郑华安.利用乙炔清净废硫酸制备石膏技术研究[J].聚氯乙烯，2016，44(04):34-36+41.

[4]龚家竹.硫酸法钛白粉生产废硫酸循环利用技术回顾与进展[J].硫酸工业，2016(01):67-72.