电石法乙炔生产中“三废”处理技术

化工三废处理工（论文）题目：电石法乙炔生产中“三废”处理技术院系：材料工程院专业：精细化学品生产技术班级：11级精化班姓名：陈飞建学号：1103031072013年 11 月 07日目录1 电石制乙炔中废渣的回收利用 (3)1.1 电石渣制水泥技术的发展与思路 (3)1.2电石渣生产生石灰技术的发展路 (3)1.3电石渣制砖技术的发展思路 (3)1.4 电石渣生产纳米碳酸钙技术的发展思路 (4)1.5电石渣作为化工原料的发展思路 (4)2 电石制乙炔中废水的回用方法及发展思路 (5)2.1 废次钠的处理技术简介和讨论 (5)2.1.1 废次钠回用发生器使用技术运行中存在的问题 (5)2.1.2 脱析废次钠中乙炔气后循环利用的技术简介以及存在的问题 (5)2.1.3 膜法回收废次钠技术简介 (5)2.2 电石渣上清液的回用技术简介 (7)3 电石制乙炔中废气的回用方法及发展思路 (8)3.1 系统构成与工艺流程 (8)3.2 工艺设计原理与注意事项 (8)4 结语 (9)5文献 (9)电石法乙炔生产中“三废”处理技术陈飞建（芜湖职业技术学院安徽芜湖 241000）摘要：介绍了电石法乙炔生产过程中“三废”的处理和回用方式，提出了发展思路。

关键词：电石渣；废次钠；乙炔气；环保1 电石制乙炔中废渣的回收利用1.1 电石渣制水泥技术的发展与思路[1]电石废渣制水泥工艺在国内已经成熟，中国在上世纪 70 年代就建成了 1 条水泥生产线，专门消化电石废渣。

经过多年的发展，电石渣制水泥技术越加成熟，成为电石渣处理的主流技术。

2005 年，国家十一五发展规划实施后，干法电石制乙炔技术广泛应用，产生的电石渣含水量为百分之五左右，直接进入水泥生料工段，降低了预处理以及热能的损耗，从而使电石渣制水泥具备了低成本、低能耗的市场竞争优势。

据 2010-2015 年水泥市场调查报告，传统的水泥产业在城镇化建设较为完善的区域，已经存在市场饱和情况。

湿法电石制水泥项目，项目技术较复杂、占地面积大、投资大、能耗较高，不能做为持续发展的道路；干法电石制水泥技术简单，具备低成本、低能耗的优势。

1.2 电石渣生产生石灰技术的发展思路采用电石渣生产石灰工艺有较长的技术历史，理论上，采用电石渣生产石灰是较好的方式。

但是在实际利用的过程中，还存在杂质富集等很多问题。

电石渣生产石灰的投资不到电石渣生产水泥的十分之一，石灰是电石生产的原料，不存在另寻市场的问题，在一定程度上实现了以钙为载体，形成电石废渣—石灰—电石—电石废渣的闭路循环，减少了电石制乙炔废渣对生产影响的因素，也保护了石灰石矿源，所以，电石废渣制石灰所产生的经济效益和社会效益相对高于别的电石渣处理方式。

然而，这种方式的能耗比较大，不适合没有多余热源的企业采用，而且由于回收石灰中含硫、磷杂质多，造成电石质量低下，导致回收石灰重作电石原料所占的比例不能超过电石原料的 20%，故而无法实现全部的电石渣循环利用。

对于该项技术，最大的制约因素是硫、磷杂质的富集，虽然随着科学技术的进步，有了较多的方式去除杂质，但是真正能够去除固体中硫磷的方式还没有完全突破，需要在以后的生产中进行完善[2]。

1.3 电石渣制砖技术的发展思路电石渣制砖技术[3]主要的工艺流程是以浓缩的废电石废渣为主要原料，掺入少量的水泥，与经过破碎的煤渣碎石料按电石渣:水泥:碎石:煤渣=3.2:1.1:3.2:1.4的比例进行混合搅拌后，再经砌块成型机加压成型，养护完成后，便可销售。

电石渣制砖的强度能够达到普通红砖强度，符合小型空心砌块的国家标准。

该技术方案投资省、成本低、产品自重轻，可以在常温、常压下进行生产养护，节约能源。

另外电石渣制砖的成本是普通黏土砖的 60%，是混凝土砌块的 50%。

具备低成本的产品竞争优势。

既综合利用了电石渣，提高了经济效益，变废为宝，也保护了环境。

但是在轻质煤渣砖的生产过程中，电石废渣作为钙质原料，其加入量有限，一般不超过 35%，对于排渣量大的企业，是难以消化完全的，而且由于认知的原因，采用废渣制成煤渣砖的市场销路尚有一定的局限性，也在某种程度上制约了该产品的发展[4]。

1.4 电石渣生产纳米碳酸钙技术的发展思路纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙，又叫超细碳酸钙，是20世纪80年代产生的新材料，广泛应用于塑料、涂料、油墨、造纸、橡胶等多种行业，最成熟的应用在于塑料行业，可代替百分之四十左右的PVC加工塑料，并且能改善塑料制品的流变性能、尺寸稳定性能和耐热稳定性，具有填充及增强、增韧作用，能降低树脂用量，从而降低产品生产成本。

电石渣制备纳米碳酸钙[5]主要流程见图 1。

电石渣制作纳米碳酸钙是电石渣回收技术发展的新突破，该项目投资较低，的企业，电石渣制纳米碳酸钙无疑是具运行成本低，在具备电石炉气提供的 CO2备很大的环保效益以及经济效益的技术，它的广泛应用将会为电石法制乙炔提供一条高附加值的应用途径[6]。

1.5 电石渣作为化工原料的发展思路干法乙炔生成的电石渣，含水量低，氢氧化钙纯度高于90%，进行预处理后可以生产多种化工原料，具有代表性的是电石渣代替熟石灰生产环氧丙烷与氯酸钾等技术[7]。

（1）生产环氧丙烷。

在以丙烯、氧气和熟石灰为原料，采用氯醇化法生产环氧丙烷的工艺过程中，需要大量熟石灰。

丙烯气、氯气和水在管式反应器和塔式反应器中发生反应生成氯丙醇。

氯丙醇与经过处理的电石渣混合后，送入环氧丙烷皂化塔生成环氧丙烷。

由于电石渣中 Ca（OH）的质量分数高达 90%以上，而2的平均质量分数仅为65%，因此，采用电石渣不仅使环国内熟石灰中Ca（OH）2氧丙烷的生产成本下降，而且其中未反应的固体杂质处理量比用熟石灰要少得多。

利用电石渣生产环氧丙烷，不仅充分利用电石渣资源，实现了变废为宝，化害为利，而且生产的环氧丙烷质量稳定，符合标准。

（2）生产氯酸钾。

用电石渣代替石灰生产氯酸钾[8]的生产工艺过程是，先将电石渣配成 12%乳液，用泵将电石渣乳液送至氯化塔，并通入氯气、氧气。

在氯化塔内，Ca（OH）2与 Cl2O2发生皂化反应生成Ca（ClO3）2。

去除游离氯后，再用板框压滤机除去固体物，将所得溶液与 KCl 进行复分解反应生成KClO3溶液，经蒸发、结晶、脱水、干燥、粉碎、包装等工序制得产品氯酸钾。

反应式是：Ca（OH）2+Cl2+O2=Ca （ClO3）2+H2O；Ca（ClO3）2+ KCl=KClO3+CaCl2用电石渣代替石灰生产氯酸钾（KClO3），技术可行，实现了综合利用电石废渣的目的，不仅减少了电石废渣对环境造成的危害，也减少了在石灰储运过程中造成的污染，而且改善了劳动条件。

随着干法乙炔技术的应用[9]，电石渣中氢氧化钙的含量更高，水分也较低，为下游电石渣的应用提供了原料。

随着工业化的集中以及科技的进步，电石渣已经逐渐变成一种原料资源，可以结合区域、能源、市场的多种需求，充分利用电石渣，将会获得更大的经济效益与社会效益。

2 电石制乙炔中废水的回用方法及发展思路电石法制乙炔中废水分别有清净洗涤后的次氯酸钠废水、湿法乙炔反应剩余上清液、以及清净中和塔废碱液和正常的排污所产生的废水。

相对而言，在电石法乙炔生产过程中，上清液与次氯酸钠废水占有相当大的比重[10]。

2.1 废次钠的处理技术简介和讨论废次钠的成分较复杂，各项指标均远远高于排放指标，必须进行及时地回收处理。

目前行业中绝大多数使用 2 种回收方式，一种是直接进入发生器与电石进行反应；另一种是将废次钠与高浓度的次氯酸钠进行配置，生成0.08%~0.12%的次氯酸钠进入系统进行循环使用。

2 种方式都能较好地回收使用废次钠，但是随着研究的深入以及结合生产情况来看，均有尚未解决的弊端。

2.1.1 废次钠回用发生器使用技术运行中存在的问题废次钠泵在发生器中直接与电石进行反应，是比较直接的一种处理方式，在很多生产企业中应用，但存在以下问题。

（1）硫磷杂质的富集。

废次钠中还有硫磷杂质，参与反应后会继续以气体的形式混合在乙炔气中，给后期的清净处理带来负荷，尤其是在大型工业化生产过程中更为明显。

（2）废次钠中含有大量的氯化物，反应过后产生固体氯化物，生成的电石渣中含氯组分增多，影响电石渣的主要成分，特别是在电石渣制造水泥过程中，氯化物的增多对生产系统以及水泥产品的质量都会造成很大影响。

废次钠加入到发生器中，增加了电石渣的处理难度以及乙炔气的清净难度，对于全面治理电石制乙炔的“三废”而言，反而存在弊端[7]。

2.1.2 脱析废次钠中乙炔气后循环利用的技术简介以及存在的问题脱析废次钠中乙炔气后循环利用的技术是将有效氯低于0.06%的废次钠与高浓度的次氯酸钠直接进行配置，生产出有效氯含量为 0.08%~0.12%的新鲜次氯酸钠进行循环回用。

在这个过程中，先将废次钠通入脱析塔中，通过压缩空气或者喷淋解析出乙炔气排放到外界，防止与浓次钠中的有效氯进行反应，然后通过迸射器或者混合器按流量与浓次钠进行配置，配置完成后混合进清净塔使用[8]。

目前，这种技术应用广泛，但是仍然存在以下问题。

（1）废次钠中溶解有大量的乙炔气，极易与高浓度的有效氯生成氯乙炔发生爆炸，如果脱析不完全容易出现爆鸣，影响生产安全。

（2）在循环回用的过程中，磷化物、氯化物加剧富集，造成自燃爆炸以及盐类结晶堵塞生产管道等一系列问题，需要定时定量或者实时进行废次钠的排放。

为完整、完全地回收废次钠，必须保证废次钠中的杂质组分不能对下一个系统造成影响，不仅回收废次钠中大量的液体，而且必须对溶解在其中的高浓度离子进行脱离萃取。

2.1.3 膜法回收废次钠技术简介膜法回收废次钠是新进研发的技术，采取过滤、氧化、絮凝、还原、浓缩等方法，将废次钠中各类杂质组分进行脱离处理，生成工艺用水，并对脱离后产生的高浓度的主要杂质进行专项回用，该最新技术，在很大程度上解决了废次钠全面回收过程中的瓶颈。

膜法回收废次钠整个系统由调节器、固体过滤器、沉降池、陶瓷膜、氧化装置、除磷装置、反渗透装置、pH 值调节器、还原器、蒸发装置、多级泵等设备，以及在线监测装置、数台自动阀连锁装置、气体流量计等控制设备组成[9]。

工艺流程示意图见图2该项技术主要是针对以下的废次钠参数进行处理见表1。

各个生产厂家废次钠中的组成相同，所以挑选以下具备典型代表性数据进行描述。

从表 1 中可以得出，TOC、COD、pH 值、氯化物含量、电导率以及钙、镁、磷等含量较高，如果循环使用，富集量更大，从而影响废次钠的再次回收利用，目前需要采取多种方式去除其中各类超标的杂质，达到工艺用水的指标[10]。

（1）由于废次钠是由有效氯较高的次氯酸钠与乙炔气进行洗涤反应后产生的，废次钠中溶解有大量的乙炔气，是造成废次钠中 TOC 超标的主要原因，针对这项问题，需要采用脱析和曝气等方式降低其中 TOC 含量，使废次钠得以回用。