引言
乙炔是有機合成的重要原料之一,也是三大合成材料(合成橡膠、合成纖維和塑料)的單體之一。在金屬焊接、切割、噴鍍、表面淬火和熱加工等方面,乙炔作為高效優質的高溫熱源被廣泛應用。目前國內大多數溶解乙炔生產采用碳化鈣水解法生產,即利用電石與水作用生成粗乙炔氣,經凈化、壓縮、干燥和充罐四個基本工序,使之溶解在丙酮中儲存在充滿多孔填料氣瓶內。該工藝流程短、產品純度高、耗能大,伴隨產生的副產品是電石渣漿。
2 電石渣漿的產生、水質及環境影響
2.1 電石渣漿的產生電石和水在乙炔發生器內進行水解反應,生成乙炔和氫氧化鈣(熟石灰)并釋放熱量,其化學反應方程式是:CaC2+ 2H2OC2H2+Ca (OH )2+30.4千卡/克分子氫氧化鈣和水從發生器底部連續排出,流入沉淀池。氫氧化鈣和水的混合物俗稱電石渣漿,呈灰色,含電石渣約30%,且伴有 C2H2、H3P 、H2S 等氣態雜質。
2.2 電石渣漿的水質
電石渣漿廢水是處理難度較大、治理成本高的廢水,屬于《國家危險廢物名錄》中 HW35廢堿類廢物。
2.3 電石渣漿對環境的影響乙炔企業是消防重點單位,多被建在農村。電石渣漿常被排入無“三防”措施的渣坑,靠自然蒸發水分的方式處置電石渣漿。造成電石渣漿滲透到土壤和地下水,使其受到污染,特別是雨季,造成電石渣漿溢流,嚴重污染周邊環境。
3 電石渣漿處理工程實例
3.1 電石渣漿處理工藝流程(1)從發生器底部排出的電石渣漿流入沉淀池內,鋪設一條由沉淀池到壓濾機的管路,通過泵將電石渣漿提升至壓濾機,壓濾機將水分從電石渣中分離出來,分離出的水經回流管路回到澄清水池,作為乙炔生產補充水,電石渣餅留在壓濾機的板框內。(2)壓濾機板框中殘留的水通過倒流槽流入壓濾機底部的沉淀池,經沉淀后由泵打入濾水回流管路。在壓濾機的渣漿入口處安裝壓縮空氣管路,吹掉板框中殘留的水分,以降低電石渣的含水率。(3)留在壓濾機板框內的電石渣餅由人工清理落入渣車內,然后運至地面經硬化、防雨淋的干渣場存放,待銷售。電石渣漿的整個處理過程是閉路循環,不產生二次污染,電石渣含水率降低到20%。
3.2 電石渣漿處理工藝的主要設備及構筑物(1)壓濾機:選用明流式、防爆型壓濾機。根據(每天電石渣的產量+20%電石渣含水量)÷每天壓濾機卸料次數,其結果作為選擇壓濾機過濾面積規格的依據,本工程壓濾機的過濾面積為20m2。明流式壓濾機的特點是便于運行時觀察濾布的濾水狀況,板框材質為增強聚丙烯母料,其密封性好,經久耐用。(2)泵:由于電石渣漿具有粘稠、沉淀后易硬化的特點,電石渣漿提升泵應選擇潛水式泥漿泵,其具有不怕堵塞,運行可靠,維修方便的優點,適合電石渣漿的處理。壓濾機底部沉淀池的泵和澄清池的泵可選擇清水泵。泵應該選擇防爆型。(3)沉淀池:承接壓濾機板框水的沉淀池的長×寬與壓濾機板框的總厚度×板框寬相同,深度可根據實際情況確定。本工程設計尺寸:11400mm×800mm×400mm。(4)管路:由于電石渣漿具有粘稠、沉淀后易硬化的特點,輸入壓濾機的管路須選用鍍鋅鋼管,便于運行中清理電石渣。濾水管路可選用鍍鋅鋼管或PVC。
4 電石渣漿的資源化電石渣漿處理后,實現了無害化處置,解決了電石渣含水率高的問題,降低了乙炔生產成本,利于乙炔生產廠家開展資源化,途徑可選擇:(1)過濾后的渣漿水回用。經過濾處理后,渣漿水水質得到顯著提高。過濾由于乙炔發生器電石反應對水質要求不高,經生產運行表明,完全可以作為生產乙炔用水,這樣可以減少飽和溶解乙炔損失,降低生產中水資源消耗。(2)電石渣脫硫。電石渣脫水制成石膏的關鍵問題已被破解,運用電石渣-石膏濕法技術替代石灰石-石膏濕法對電廠的煙氣進行脫硫,脫硫效率可達95%以上,減少電廠石灰石和制漿系統的投資;電石渣替代石灰石用于小型鍋爐煙氣脫硫處理。電石渣替代石灰石不但可以節約大量的石灰石資源,而且成本更低、效果更好。(3)電石渣在建材工業的應用[2]。電石渣在建材工業綜合利用途徑較多,它可以代替石灰石做水泥原料,也可以代替石灰硅酸鹽砌塊、蒸養粉煤灰磚、爐渣磚的鈣質原料。
5效益分析電石渣漿處理與資源化后,能夠為企業帶來一定的經濟效益,是循環經濟的體現,以本工程年產1800噸電石渣漿的乙炔氣廠為例。
5.1 經濟效益分析由于靠自然蒸發電石渣漿的方法獲取電石渣,乙炔氣廠每年造成飽和乙炔澄清水夾帶的乙炔損失約1200立方,以每立方乙炔直接成本14元計算,每年損失約16800元以上。渣漿回用減少工業補充水1200噸,節約資金2700元,減少飽和乙炔16800元。每年從1800噸電石渣漿中分離出600噸電石渣,以目前市場價30元/噸計算,全年銷售收入可達18000元。綜合以上兩項,每年可獲經濟效益37500元。
5.2 環境效益和社會效益分析不用渣坑存放電石渣漿,避免由于電石渣漿滲透造成的地下水污染、漿水外排造成的地表水污染和電石渣運輸時遺灑造成的揚塵污染;渣坑經回填處理還可作為農田繼續使用。因而具有良好的環境效益和社會效益。
6 結束語工程實踐表明:電石渣漿處理后,漿水回用作為生產用水,降低了乙炔生產成本。同時徹底解決電石渣含水率高的問題,利于企業開展資源化,能夠為企業帶來一定的經濟效益,且具有良好環境效益和社會效益,值得在乙炔行業推廣。
聲明:本文章版權歸原作者及原出處所有。
歡迎來電咨詢、技術交流、來料實驗。