氯碱：减少汞污染成必然

文/晓 玉

氯碱行业因其能源消耗占到了我国化学工业能源消费总量的9%，而入选业内五大高耗能产业。日前，石油和化学工业规划院在其编制的《重点化工行业节能减排规划研究（初稿）》中，根据氯碱行业现状及存在的问题，列出了到“十二五”末该行业的节能减排潜力，并分别提出了两行业综合能耗的平均值和先进值。

那么，氯碱行业节能减排工作中存在什么问题？行业应该通过哪些措施达到既定目标？石油和化学工业规划院又给出了哪些建议呢？笔者进行了采访。

烧碱：抑产技改节能

据悉，“十一五”期间，我国氯碱行业通过结构调整、推广应用先进技术，促进了行业节能减排水平的不断提高。膜法盐水精制、膜法除硝等技术的推广应用，以及一体化循环经济发展模式的尝试，使得烧碱行业的能耗、废水和废渣排放量大幅降低。2011年，我国烧碱单位产品平均综合能耗936千克标煤/吨，较2006年全行业平均能耗下降约17.1%，全国烧碱生产节能共计473万吨标煤。

虽然如此，但是行业发展中制约节能减排目标实现的问题依然存在。

把脉 ：产能过剩严重!产业集中度低

“目前我国氯碱化工产业正处于成长期向成熟期过渡的阶段，这一时期的主要特点是：烧碱市场需求旺盛，但增长速度有所减慢；生产技术成熟，产能增长迅速。由于产能持续较快增长，而下游市场增速相对较低，导致装置开工率下降，在一定程度上造成了资源浪费，成为该行业能耗较高的首要原因。”负责氯碱行业节能减排目标规划编制工作的石油和化学工业规划院副总工程师蔡杰谈道。

据了解，截至2011年底，我国烧碱产能达3421万吨，稳居世界首位。到2012年底，国内烧碱产能已达3736万吨。虽然2011年国家就加大了对氯碱等“两高一资”类行业的宏观调控力度，隔膜法烧碱等落后产能的退出步伐也进一步加快，但氯碱行业产能扩张势头仍没有得到有效遏制。目前烧碱行业的平均开工率不到70%，行业能耗居高不下。

另外，经过近几年的整合，我国氯碱行业生产正向大规模、集约化方向发展，国内大型烧碱生产装置逐年增多，拥有百万吨级别的化工集团正在逐渐形成，但行业存在的产业集中度较低的问题仍未得到根本改善。2011年，我国共有181家氯碱企业，平均烧碱规模约为18.9万吨/年，平均产量约13.6万吨/年。不仅装置规模低于发达国家水平，也未形成具有系列产品链、具备全球市场竞争力和市场话语权的大型、特大型氯碱企业。

开方 ：总量控制!严格准入

蔡杰表示，结合行业能耗现状以及未来先进技术的推广应用，建议“十二五”末，烧碱（离子膜法，32%液体烧碱折100%计）单位产品综合能耗平均值应≤880千克标煤/吨，先进值≤835千克标煤/吨。

为实现上述指标，烧碱行业首先应实施总量控制与淘汰落后措施。要采取有效手段，严控新增产能，确保总量控制落实到位；要着眼于提高行业整体竞争能力，合理、健康、有序、适度发展，坚持总量控制、氯碱平衡的发展原则，采取有效手段，严格控制产能的过快增长。

其次，完善行业准入机制。《氯碱行业准入条件》已经实施5年，但行业在发展中还存在一些亟待解决的问题，产能无序扩张仍在继续，结构调整、节能减排和安全环保仍面临较大压力。

“经过5年的较快发展和结构调整，《准入条件》在产业布局、能耗、环保、安全等方面的指标和要求也需要根据新形势进行必要的调整。”蔡杰表示，应更加严格地进行产能总量控制，提高能耗、安全和环保要求，突出行业准入的监督管理，以进一步发挥有效的调控作用，促进行业整体竞争力的提升。

再次，完善标准体系。建议完善产品质量、能源消耗、环境保护、安全等标准体系，促进产品升级换代，加强环保、安全监管，提高行业整体水平。

把脉 ：尖端技术发展缓慢

蔡杰分析，目前制约氯碱行业节能减排最大的问题仍是技术问题。即使在轰轰烈烈的一轮投资过后，新技术、新装备比重有所提高，但仍然保留了部分落后产能。

2011年，国内烧碱新投产产能达499万吨；退出的落后产能只有108万吨。目前还有300余万吨（核）的隔膜烧碱规模。由于烧碱装置采用盐水电解法生产，电消耗是最大的能源消耗和CO2排放源。隔膜烧碱电耗一般在2500千瓦时/吨，普通离子膜烧碱为2300千瓦时/吨，而“零极距”技术离子膜烧碱的电耗在2100千瓦时/吨以下。尽管目前离子膜烧碱产能已经增加到90%左右，但具有显著节能效果的氧阴极离子膜电解技术的工业化进度仍慢于预期。

开方 ：加强研发全力推广

《重点化工行业节能减排规划研究（初稿）》分析认为，要继续在全行业推广膜法脱硝、膜极距电解、降膜蒸发等先进、成熟的节能减排技术，研发和工业化氧阴极电解等尖端节能减排技术。其中，膜极距复极式离子膜电解槽是列入工信部《烧碱行业清洁生产技术推行方案》的推广技术。该技术操作方便、运行平稳，可以满足生产工艺要求。与普通离子膜电槽相比，同等电流密度下，膜极距电解槽的槽电压降低100～180毫伏，相应每吨烧碱的直流电耗下降约70～127千瓦时，具有非常明显的节能效果。2011年，我国烧碱产量为2450万吨，只有不到20%使用膜极距电解槽。如果全部改造为膜极距离子膜电解槽，年节约电能约24.5亿千瓦时，节能减排效果明显。

而氧阴极（ODC）是一种全新概念的离子膜电解技术，国际上氧阴极离子膜法食盐电解工艺目前尚属前瞻性的研究项目，是烧碱工业节能降耗的发展方向之一。与现有活性阴极离子膜电解槽相比，使用氧阴极离子膜电解槽吨碱可节电500～600千瓦时，采用该技术的离子膜法烧碱可节电约30%以上。

PVC：除汞消渣减排

“我们分析制订了‘十二五’期间PVC行业的节能减排潜力：全行业全部使用低汞触媒，每吨PVC氯化汞使用量下降50%，废低汞触媒回收率达到100，高效除汞器汞回收技术普及率达到50%；盐酸深度脱吸技术普及率达90%以上；采用硫氢化钠处理含汞废水（包括废盐酸、废碱液等）的普及率达100%。”石油和化学工业规划院副总工程师蔡杰表示。

蔡杰同时指出，PVC行业的现状离这些愿景还很远。

把脉 ：低汞无汞之路漫漫

2011年，国家环保部和工信部先后发布《关于加强电石法生产聚氯乙烯及相关行业汞污染防治工作的通知》和《氯乙烯合成用低汞触媒》行业标准，共同从政策层面推动氯碱行业向低汞无汞转型。《石化和化学工业“十二五”发展规划》和《氯碱行业“十二五”发展规划》也提出，2015年每吨PVC的氯化汞触媒消耗量下降50%。

然而，受原料来源限制，近年来节能环保的乙烯法PVC在国内发展较为缓慢；低汞触媒和干法乙炔等电石法PVC新技术由于运行稳定性等方面的原因，在推广过程中面临着一定的困难和阻力；无汞触媒和氯乙烯单体合成新路线（以二氯乙烷和乙炔为原料）仍处于中试实验阶段，距离大规模工业化应用还比较遥远；而使用汞触媒的电石法PVC却占到总产能的80%左右。

电石法PVC生产过程的汞去向主要是废汞触媒、含汞废活性炭、含汞废盐酸、废碱液等，分别占氯化汞使用总量的36%、8%、51%、5%。废汞触媒和废汞活性炭由有资质的危险废物处理厂家回收处理，氯化汞回收率约为75%；而含汞废盐酸、废碱液等仅有20%的厂家进行了盐酸深度脱吸和汞的无害化处理，大部分还未得到妥善处置。

尤其是随着近几年内蒙古、新疆、陕西、宁夏等西部地区一批大型电石法PVC装置的陆续投产，电石法PVC产能在国内PVC总产能中所占比重逐年提高，使得行业节能减排的任务更为艰巨。

开方 ：改变原料结构!支持先进技术!加大监管力度

蔡杰表示，要实现既定的节能减排指标，既要通过行业自身的努力，也离不开政策的支持。

首先，原料结构调整应成为必然。虽然目前我国乙烯法PVC发展缓慢，但今后随着国内大型石化基地的陆续建成以及基本石化原料进出口交易的活跃，氯碱与石化结合发展的可能性将大大提高。同时，新型煤化工的快速发展，使得“煤盐一体化”成为热点，未来氯碱化工和煤化工将不仅限于电石—PVC的简单结合，在与煤制烯烃等新型煤化工的结合方面将具有更加广阔的空间。

因此，建议根据水资源、运输和环保等基础条件，在中西部符合条件地区适度发展煤基烯烃与氯碱化工相结合的项目；在东部沿海有条件的地区继续积极促进氯碱与石油化工相结合。通过控制电石法PVC产能的增长和增加乙烯法PVC的比例，从工艺源头减少汞资源消耗和汞污染。

其次，对促进行业节能减排的技术给予重点支持。汞污染防治技术的研发和推广是关系到氯碱行业未来可持续发展的战略要素，政策性的支持是先进技术能否在行业内获得顺利推广应用的关键。

当前，较高的技术引进和设备投资费用是长期以来影响国内乙烯法PVC发展的重要因素。因此，今后应加强对国内技术和国产化设备、催化剂研发的支持。

“乙炔二氯乙烷非汞催化重整制氯乙烯也是一项非常有前途的技术。该技术属于国内自主创新，一旦成功工业化应用，可将乙烯法和电石法二者优势相结合，既能避免汞污染，又不需建设投资较大、催化剂昂贵的氧氯化装置和裂解装置，还可以部分依托国内现有的电石法装置产能，非常适合国内氯碱行业的现实情况。”蔡杰说，建议国家对上述关键自主创新技术给予政策和资金支持，推动行业技术进步。

再次，加大对电石法PVC生产的监管。电石法PVC生产装置产生的废汞触煤、废汞活性炭、含汞废酸、含汞废水等必须严格执行国家危险废弃物的管理规定，并将有关信息向所在地环保行政主管部门进行申报和备案。对于新建、改扩建的电石法PVC项目而言，一方面应建设独立的含汞废水收集和处理系统，鼓励含汞废水深度处理技术的研发和应用，处理后的水质达到国家现行排放标准要求；另一方面，凡有自备电厂的，必须有完善的脱硫、脱硝装置并达到国家排放要求。

把脉 ：电石渣处理仍是顽疾

根据《石化和化学工业“十二五”发展规划》和《氯碱行业“十二五”发展规划》，《重点化工行业节能减排规划研究（初稿）》拟定的PVC行业减排目标是：到2015年，PVC生产过程中产生的废气、废固基本达到综合利用和无害化处理的要求，同时要求相关企业必须要有电石渣回收及综合利用措施，禁止电石渣堆存、填埋。

但在我国，电石法PVC生产过程中采用乙炔发生技术，会产生大量电石渣，一般每万吨电石法PVC产生电石渣1.6～1.7 吨（干基）。过去，电石渣一直采用渣场堆放处理，不仅占用大量土地，遇风天气还易造成粉尘污染。电石渣处理也因此成为制约我国电石法PVC发展的最大瓶颈。

据悉，目前PVC行业虽然提出了电石渣的综合处理，但业内一些年产能不足10万吨的企业由于受到资金限制，不可能配套电石渣制水泥装置。因此，我国PVC生产每年排出的1000万吨（干基）以上电石渣，有不少仍旧以堆存或填埋为主。

开方 ：多开综合利用之路

“经过近几年的生产实践，我国电石法PVC生产企业已开发出了多种综合利用电石渣的途径，包括与粉煤灰等废渣一起制水泥、砖块和混凝土砌块等，做道路衬底和其他铺路材料，替代石灰石生产氨碱法纯碱和在火电机组用作烟气脱硫剂等。其中，电石渣制水泥以耗渣量大、适用地区广、可多年连续生产等优点，成为电石渣综合利用的首选。”蔡杰表示，因此我们建议，首先要鼓励新建电石渣制水泥生产装置采用新型干法水泥工艺生产优质水泥。

其次，要寻求更高附加值的电石渣利用途径。如利用电石渣生产纳米碳酸钙就是一个很好的选择。纳米碳酸钙是一种新型固体材料，由于碳酸钙粒子的纳米化、白度高、填充量大和具有补强效果等特点，在塑料、橡胶、造纸等领域有着广泛的应用，国内纳米碳酸钙市场潜力极大。如能利用废弃的电石渣制备纳米碳酸钙，不仅能消除电石渣对环境的危害，还能获得可观的经济效益。