水相悬浮法氯化聚氯乙烯装置废气使用碱液吸收法处理的探讨

水相悬浮法氯化聚氯乙烯装置废气使用碱液吸收法处理的探讨

张开顺

新疆中泰化学（集团）股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009

[摘要]：本文主要探讨了使用碱液吸收法处理氯化聚氯乙烯废气的原理、工艺流程、影响因素及效果。分析了碱液吸收工艺参数对处理效果的影响。结果表明，碱液吸收法能够有效去除氯化聚氯乙烯废气中的有害物质，为工业废气处理提供了一种可行的方法。

[关键词]：氯化聚氯乙烯，废气处理，吸收法，碱液

1.氯化聚氯乙烯生产装置

1.1氯化聚氯乙烯物化性质

氯化聚氯乙烯（CPVC）是对聚氯乙烯（PVC）进行深度氯化改性的产物。它不仅继承了PVC的众多出色特性，还在耐腐蚀性、耐热性、溶解性、阻燃性和机械强度等方面有了显著的提升。CPVC呈现出白色或淡黄色的外观，无味、无臭、无毒，并拥有疏松的颗粒或粉末质地。在氯化过程中，PVC树脂的分子链排列变得更加不规则，极性也相应增强，这使得树脂的溶解性和化学稳定性得以提升。因此，CPVC材料在耐热性以及抵抗酸、碱、盐、氧化剂等腐蚀方面的性能均得到了增强。随着氯含量的提升，从56.5%增加到62.5-69.5%，CPVC的热变形温度和机械性能也得到了显著提高。维卡软化温度从71.5-82.5℃提升至90.5-125.5℃，最高使用温度可达110.5℃，而长期使用温度为95.5℃。由于其出色的性能，CPVC在建筑、化工、冶金、造船、电器、纺织等多个领域得到了广泛应用，被视为一种具有广阔应用前景的新型工程塑料。

1.2氯化聚氯乙烯生产原理

CPVC树脂是高耐热树脂的简称（全称氯化聚氯乙烯）,是由聚氯乙烯与氯气共聚而成的聚合物。水相悬浮法制备氯化聚氯乙烯树脂是将PVC树脂悬浮于纯水中，在助剂的存在下通氯反应，然后再经后处理、干燥等工序制得非均质氯化产品。

CPVC树脂氯化反应方程式如下：

[CH2–CHCl–CH2–CHCl]n+nCl2→[CH2–CHCl–CHCl–CHCl]n+nHCl

然而，在水相悬浮法生产CPVC树脂的过程中，氯化反应前后会产生尾气排放（不包括非正常情况下排放的气体），这种排放是间歇式的。每生产1吨CPVC产品，会产生210-305立方米的尾气。尾气中含有少量的氯气和HCl（约为26千克/吨CPVC），还有未反应的PVC粉料、反应完成的CPVC粉料以及其他挥发性有机化合物等有害物质。这些废气若未经妥善处理直接排放到环境中，将会对环境和人体健康产生严重的不良影响。为了解决这一问题，氯化聚氯乙烯装置废气回收技术应运而生，其原理主要基于物理或化学方法，通过分离、转化或吸收废气中的有害物质，实现废气的净化和再利用。

1.3常见的氯化聚氯乙烯装置废气回收技术：

冷凝法：通过降低废气的温度，使废气中的有害物质冷凝成液态或固态，从而方便收集和处理。由于不同物质具有不同的冷凝温度，因此可以通过精确控制温度来有效地分离和回收废气中的有用物质。这种方法在处理氯化聚氯乙烯装置废气时，能够有针对性地回收其中的特定组分。

吸收法：利用特定的吸收剂与废气中的有害物质进行化学或物理反应，将这些有害物质吸收到吸收剂中。随后，可以对吸收剂进行进一步的处理或再生，以实现废气的净化。常用的吸收剂包括碱液和酸液等，它们能够有效地与废气中的某些成分发生反应，从而达到净化废气的目的。

吸附法：是依赖于吸附剂的吸附作用，将废气中的有害物质吸附在吸附剂的表面。吸附剂的选择至关重要，常用的吸附剂包括活性炭和分子筛等，它们具有强大的吸附能力，能够有效地去除废气中的有害物质。吸附饱和后，吸附剂可以通过再生或处理来恢复其吸附能力。

燃烧法：是将废气引入燃烧炉中，在高温条件下使有害物质氧化成无害物质。这种方法特别适用于处理高浓度的废气，但由于需要消耗大量的能源，因此在应用时需要综合考虑经济效益和环境保护的平衡。

碱液吸收法作为一种常用的废气处理技术，在处理氯化聚氯乙烯装置废气方面表现出良好的效果。本文旨在深入探讨碱液吸收法在处理这种特定废气时的效果及其影响因素，以期为废气处理提供更为有效的技术支撑和理论依据。

2.碱液吸收法原理

2.1生产原理

碱液吸收法是利用碱液与废气中的氯化氢、氯气等酸性气体进行化学反应，生成盐类和水，从而去除废气中的有害物质，碱液选择氢氧化钠溶液。

氯化聚氯乙烯装置废气经过盐酸洗涤塔除尘、洗涤等预处理后，进入吸收塔，在吸收塔中，废气与碱液逆流接触，氯化氢、氯气等有害气体被碱液吸收，反应生成次氯酸钠。

此外，在反应过程中，废气量的监控同样重要。如果含氯废气过量，将会触发过过氯反应，造成次氯酸钠的瞬间分解。这种情况不仅会浪费原料，还可能导致生产线的突然中断，对生产安全构成威胁。

特别地，在次氯酸钠的生产过程中，当碱溶液中的氢氧化钠与氯气完全反应后，如果继续吸收氯气，将会发生特定的化学反应。这种反应可能导致生产过程中的不稳定因素增加，影响产品质量和生产效率。因此，在操作过程中，必须精确控制氯气的吸收量，确保其与碱溶液中的氢氧化钠完全反应，以避免不必要的副反应发生

，反应方程式如下：

Cl2+H2O=HClO+HCl

NaClO+2HCl=NaCl+Cl2+H2O

我们必须确保反应持续进行，直到所有的次氯酸钠都完全转化为氯化钠和氯气。在此过程中，我们必须严格避免过氯化现象的发生。为了实现这一目标，我们必须精确控制氢氧化钠的过量程度，使其保持在0.2%至0.8%的范围内。

3.项目的运行状况

3.1项目运行尾气排放口数据

表1尾气排放风机出口气体样

Table1Exhaustexhaustfanoutletgassample

根据合成树脂工业污染物排放标准GB31572-20155.1.3“根据环境保护工作的要求，在国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，应严格控制企业的污染排放行为，在上述地区的企业执行规定的大气污染物特别排放限值。”

按照GB31572-20155.1.3要求合成树脂工业Cl₂排放标准≤5mg/m³，本项目3个月平均值为0.39mg/m³；HCl排放标准≤20mg/m³，本项目3个月平均值为1.25mg/m³；非甲烷总烃排放标准≤60mg/m³，本项目3个月平均值为2.31mg/m³。

综上所述，本项目尾气排放量符合GB31572-20155.1.3要求，且排放值远远低于标准要求。

3.2项目运行次氯酸钠数据

表2次氯酸钠成品样

Table2Sodiumhypochloritefinishedproductsample

表3次氯酸钠的技术要求

Table3Technicalrequirementsforsodiumhypochlorite

根据GB19106-2013次氯酸钠的技术要求，次氯酸钠Ⅱ类B级有效氯（以Cl计）/%≥10.0%，本项目3个月平均值为11.3%；游离碱（以NaOH计）/%：0.1%～1.0%，本项目3个月平均值为0.55%；

项目产出的次氯酸钠达到外售需求的Ⅱ类B级标准。

4.项目经济效益分析

按照年产1万吨氯化聚氯乙烯计算，经通氯赶氮、装置泄压，次氯酸钠月产量200吨左右，Ⅱ类B级次氯酸钠目前市场价为300-400元/吨，每月预计增加收益6-8万元，每年增加销售收入72-96万元。

5.结语

本研究表明，使用碱液吸收法处理氯化聚氯乙烯装置废气具有良好的效果，能够有效去除废气中的氯化氢和氯气，降低其浓度至安全排放标准以下。在实际应用中，需要根据实际情况选择合适的碱液浓度和操作条件，以实现最佳的处理效果。未来，随着环保要求的不断提高和技术的不断进步，氯化聚氯乙烯装置废气处理技术将更加成熟和高效。同时，需要加强废气处理技术的研发和应用，提高处理效率和资源利用率，以实现环境保护和可持续发展的目标。

【1】郭欣欣,张向京,熊春燕,等.氯化聚氯乙烯树脂制备工艺综述[J].河北工业科技,2010,27(6):432-434

【2】冉亮.水相悬浮法氯化聚氯乙烯生产工艺[J].氯碱工业，2003，9(9)

﹝作者简介﹞张开顺（1987－），男，汉族，2011年进入新疆中泰化学（集团）股份有限公司工作。目前在新疆中泰新鑫化工科技股份有限公司从事技术、研发等工作。