李明曉 李莉

上海立得催化劑有限公司 （上海 201512）

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，目前已進(jìn)入到工業(yè)化中期階段，但經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展是以資源、能源的高投入和環(huán)境的破壞污染作為代價(jià)的。在日趨嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題面前，既要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，又要保護(hù)賴(lài)以生存的環(huán)境，推動(dòng)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合，已成為我國(guó)工業(yè)發(fā)展不可回避的現(xiàn)實(shí)要求。污染防治主要包括清潔生產(chǎn)和末端治理，自環(huán)境污染問(wèn)題出現(xiàn)，大部分治理技術(shù)主要針對(duì)生產(chǎn)末端產(chǎn)生的污染物，即通常所說(shuō)的“先污染后治理”。末端治理技術(shù)的開(kāi)發(fā)在一定程度上減緩了工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染和破壞，但并未從根本上解決問(wèn)題。相較于末端治理技術(shù)，清潔生產(chǎn)受到越來(lái)越多的關(guān)注。

上海立得催化劑有限公司生產(chǎn)聚乙烯催化劑，生產(chǎn)過(guò)程中使用粒度很小的氣溶膠作為催化劑載體，沸點(diǎn)較低的異戊烷和四氫呋喃作為溶劑，三氯化鈦和烷基鋁等物質(zhì)作為活性成分，從原料到產(chǎn)品的加工處理過(guò)程中，不可避免污染物的產(chǎn)生，比如生產(chǎn)過(guò)程中載體硅膠的揚(yáng)塵、原料包裝物的廢棄、溶劑回收過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的排放等。針對(duì)這種情況，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，盡量從源頭上減少污染物的產(chǎn)生。

1 有機(jī)溶劑的有效利用

1.1 設(shè)備改造，提高溶劑回收效率

聚乙烯催化劑生產(chǎn)過(guò)程主要包括載體表面化學(xué)處理、活性組分生成及負(fù)載、催化劑還原處理3個(gè)過(guò)程，這3個(gè)過(guò)程都需要進(jìn)行溶劑回收——載體表面化學(xué)處理和催化劑還原處理過(guò)程使用異戊烷作為溶劑，活性物質(zhì)生成及負(fù)載過(guò)程使用到有機(jī)溶劑四氫呋喃。溶劑回收通過(guò)蒸發(fā)、水冷換熱方式進(jìn)行，在以往的溶劑回收處理過(guò)程中，采用循環(huán)水冷卻，存在循環(huán)使用過(guò)程中水溫偏高，且冷卻水水質(zhì)差導(dǎo)致冷凝器表面結(jié)垢、傳熱效率低等問(wèn)題。每批次聚乙烯催化劑生產(chǎn)過(guò)程中：異戊烷的使用量為8000～9000 L，冷凝回收會(huì)造成1 300～1 500 L的損失；活性組分生成及負(fù)載過(guò)程四氫呋喃的使用量為3800～4500 L，蒸發(fā)冷凝回收過(guò)程會(huì)造成390～520 L的溶劑損失。

上述數(shù)據(jù)表明聚乙烯催化劑生產(chǎn)過(guò)程溶劑回收效率較低，損失量較大。針對(duì)該情況，進(jìn)行設(shè)備改進(jìn)，主要包括以下兩個(gè)方面：

（1）降低循環(huán)水溫度：增設(shè)循環(huán)水涼水塔，并將氮?dú)庹舭l(fā)器置于涼水塔底部，采用噴淋方式將液氮冷量轉(zhuǎn)移至循環(huán)水中。

（2）冷凝器的改造：在原冷凝器下部加裝冷凍水換熱器，如圖1所示。

通過(guò)增加循環(huán)水冷卻塔和對(duì)冷凝器進(jìn)行改造來(lái)輔助溶劑的回收利用，表1為設(shè)備改造后異戊烷回收數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。從表1可以看出，溶劑回收率由以往的80%多提升到98%以上，說(shuō)明設(shè)備的改進(jìn)減少了溶劑的損失，很好地實(shí)現(xiàn)了溶劑的回收再利用。

圖1 改造后的冷凝器

表1 戊烷回收數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.2 改進(jìn)工藝步驟，減少?gòu)U溶劑產(chǎn)生

每次清洗反應(yīng)釜都用到新鮮戊烷，消耗量較大。通過(guò)多次試驗(yàn)優(yōu)化，目前清洗釜僅使用130 L戊烷，若太少會(huì)洗不干凈，導(dǎo)致催化劑結(jié)片。

老基地廢戊烷由于含有大量硅膠、催化劑粉塵，無(wú)廠(chǎng)家接收處理。為了解決該問(wèn)題，在新基地增加洗液過(guò)濾器以及廢戊烷過(guò)濾器，減少了廢戊烷中粉塵的含量。另外，通過(guò)改變操作方式，減少了在戊烷回收時(shí)粉塵的夾帶。如以前輸送好硅膠后，首先反吹過(guò)濾器，然后投用過(guò)濾器旁通，再加戊烷。這樣容易造成硅膠從旁通飄出。現(xiàn)改為反吹好過(guò)濾器后，先加約300 L戊烷，再投用過(guò)濾器旁通。對(duì)于雙峰洗液，加裝管道過(guò)濾器，將洗液中的硅膠、催化劑過(guò)濾后，再通過(guò)戊烷反沖洗至反應(yīng)釜內(nèi)，這樣不僅減少了戊烷中的粉塵含量，還提高了催化劑收率。

2 關(guān)于減少“三廢”的工藝改進(jìn)

2.1 減少?gòu)U氣產(chǎn)生

空氣接觸會(huì)造成聚乙烯催化劑失活。為防止空氣污染，通常對(duì)溶劑罐進(jìn)行氮?dú)獗?，且以往工藝操作過(guò)程中采用氮?dú)庾鳛閯?dòng)力源對(duì)溶劑進(jìn)行輸送，輸送時(shí)溶劑罐沖壓至400 kPa，溶劑回收時(shí)溶劑罐需泄壓至0 kPa。該操作方式不僅造成氮?dú)獾拇罅坷速M(fèi)，且溶劑罐中氮?dú)馀趴者^(guò)程還會(huì)造成夾帶，溶劑氣化隨氮?dú)膺M(jìn)入放空系統(tǒng)，增加VOCs排放。

對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)：將氮壓輸送改為隔膜泵輸送，通過(guò)電磁閥控制隔膜泵啟停，實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)（DCS）控制。查詢(xún)資料得知，21℃時(shí)，戊烷的飽和蒸汽壓為79.21 kPa，改變工藝操作條件，將溶劑罐保壓至100 kPa，減少了氮?dú)獾氖褂昧亢团欧帕?，并減少了溶劑損失。

2.2 廢水循環(huán)利用，減少?gòu)U水產(chǎn)生

（1）載體硅膠采用氮?dú)廨o助活化的過(guò)程不可避免地會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵和酸性氣體；利用專(zhuān)門(mén)的除塵除酸裝置，采用堿水噴淋的方式來(lái)去除活化爐尾氣中的粉塵和酸性氣體。裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，需要將粉塵漿液排出，并清洗填料，該過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。為此，對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)，首先將清洗出來(lái)的廢水靜置，收集上層清澈堿水，然后將下層泥漿排放至廢固收集池，用工業(yè)水將填料清洗干凈并重新裝填。清洗填料的廢水返回除塵除酸裝置或用作日常補(bǔ)水，實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用，從而減少了廢水的產(chǎn)生。

（2）以往的工藝中，反應(yīng)釜采用兩臺(tái)換熱器對(duì)夾套水進(jìn)行升、降溫?，F(xiàn)取消兩臺(tái)換熱器，將循環(huán)冷卻水和循環(huán)熱水直接引入反應(yīng)釜夾套內(nèi)，如圖2所示。熱水罐采用蒸汽直接加熱，蒸汽冷凝水留在熱水罐中，無(wú)須工業(yè)水補(bǔ)水。同時(shí)通過(guò)程序控制：在反應(yīng)釜升溫初期，熱水進(jìn)口閥打開(kāi)，冷卻水回水閥打開(kāi)；延時(shí)固定時(shí)間后，冷卻水回水閥關(guān)閉，熱水回水閥打開(kāi)。這樣不僅將夾套中的冷水返回到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，還可以將熱水罐中的熱水排至循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，不僅減少了循環(huán)冷卻水的補(bǔ)水，也減少了蒸汽凝結(jié)水的外排量。而在冷卻時(shí)，熱水球閥與冷卻水球閥同時(shí)關(guān)閉，避免了循環(huán)冷卻水污染循環(huán)熱水系統(tǒng)。

圖2 反應(yīng)釜夾套水工藝流程改進(jìn)

2.3 粉塵收集，減少?gòu)U固排放

（1）聚乙烯催化劑生產(chǎn)過(guò)程中，容易產(chǎn)生各種粉塵，污染環(huán)境，對(duì)員工身體造成傷害。因此，在生產(chǎn)催化劑使用的粉塵類(lèi)原料加料口以及抽硅膠處，增加了粉塵收集裝置，防止粉塵飄散。對(duì)收集的粉塵，進(jìn)行集中無(wú)害化處理。

（2）減少?gòu)U固產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，有益于減少初級(jí)資源的消耗。聚乙烯催化劑生產(chǎn)使用到危險(xiǎn)液體原料，其包裝物中會(huì)存在部分殘留，這類(lèi)鐵桶包裝物屬于危險(xiǎn)廢固，處理起來(lái)存在危險(xiǎn)。針對(duì)此種情況，根據(jù)該類(lèi)原料的使用量，制作了合適的專(zhuān)用溶劑罐；此舉能避免生產(chǎn)過(guò)程中溶劑轉(zhuǎn)移存在的危險(xiǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，且溶劑罐能重復(fù)利用，減少了廢固的產(chǎn)生。

3 結(jié)語(yǔ)

聚乙烯催化劑生產(chǎn)過(guò)程中推行清潔生產(chǎn)，不僅減少了對(duì)環(huán)境的污染，還能提高產(chǎn)品質(zhì)量，從源頭減少“三廢”的產(chǎn)生，降低末端處理的負(fù)擔(dān)。因此，在注重經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，推進(jìn)發(fā)展清潔生產(chǎn)應(yīng)成為公司不斷進(jìn)步的風(fēng)向標(biāo)。