РусВинил: экологические аспекты современного производства ПВХ

В 2014 г. в коммерческую эксплуатацию будет запущен новый комплекс по производству поливинилхлорида (ПВХ) совместного российско-бельгийского предприятия «РусВинил» (ООО), строительство которого реализуется в Нижегородской области (г. Кстово). Годовые мощности предприятия составят 300 тыс. т суспензионной и 30 тыс. т эмульсионной смолы первоклассного качества. Новый завод по производству ПВХ будет работать по технологии компании Solvay, являющейся одним из мировых лидеров в данной области. Применяемая технология, помимо высокой производительности, обеспечит энергоэффективность и, что еще более важно, экологичность и безопасность производственного процесса в соответствии с природоохранными требованиями российского законодательства и мировыми стандартами.

Современные мощности по производству ПВХ в Нижегородской области призваны заменить старое, исчерпавшее ресурс безопасной работы производство завода «Капролактам», которое весной 2013 г. было выведено из эксплуатации. Новые заводы лучше старых... Это очевидный факт, особенно на фоне возрастающего с каждым годом интереса общественности к вопросам защиты окружающей среды и минимизации воздействия промышленных объектов на окружающую среду. ООО «РусВинил» в этом контексте является хорошим примером так называемой экологизации производства. Это совместное предприятие СИБУРа и SolVin использует новейшее технологическое оборудование, передовые технологии и уникальную рецептуру, исключающую применение в производстве таких веществ, как асбест, ртуть или свинец. Интегрированность и автоматизация производственных процессов предусматривает многоуровневые системы безопасности в каждой производственной зоне, а ноу-хау позволяют достигать эффекта ресурсо- и энергосбережения и максимально снижать объем выбросов и промышленных вод благодаря возвращению их в производственный цикл.

Более детальную картину можно составить, рассмотрев процесс в каждой производственной зоне, которых на ООО «РусВинил», как на другом аналогичном производстве, будет три: электролиз, производство винилхлорида мономера (ВХМ) и производство ПВХ. Производственный цикл упрощенно изображен на блок-схеме.

Мембранный электролиз

Первым этапом в производстве ПВХ является электролиз, в процессе которого из раствора обычной каменной соли получают хлор — основное сырье для производства ВХМ. Попутными продуктами электролиза являются каустическая сода и водород.

На сегодняшний день в мире конкурентно существуют три основных электрохимических способа производства хлора, каустика и водорода: ртутный, диафрагменный и мембранный. При проектировании производства компанией ООО «РусВинил» бышо отдано предпочтение самой современной технологии — мембранному электролизу, как наиболее экологичному, безопасному и энергоэффективному (см. таблицу). Даная технология позволяет исключить опасную эмиссию в окружающую среду как ртути, так и канцерогенного асбеста, применяемого в качестве материала диафрагмы электролизера. Кроме того, применение более современных материалов при изготовлении электродов и мембран существенно сокращает энергозатраты на электролиз. Экономия энергии в среднем составляет порядка 28 %.

Прочими преимуществами технологии мембранного электролиза является крайне низкая взрывоопасность, так как мембраны прекрасно разделяют водород и хлор; высокая степень чистоты каустической соды благодаря исключению возможности смешивания конечного продукта с рассолом или выбросами ртути.

Общая производительность шести устанавливаемых на ООО «РусВинил» электролизеров составит порядка 205 тыс. т/год хлора (100 % Cn) и 225 тыс. т/год каустической соды (100 % NaOH).

Каустик, представляющий собой ценный товарный продукт, широко востребованный целлюлозно-бумажной, нефтехимической, текстильной и алюминиевой отраслями, будет отправляться потребителям в виде 50 %-го водного раствора. Водород же выводится на следующий этап — производство ВХМ, где будет использоваться в качестве топлива в смеси с природным газом в печах пиролиза.

Неоспоримым преимуществом технологии является то, что произведенный хлор сразу подается на следующий участок производства, исключая тем самым риски, связанные с его хранением или же транспортировкой.

Отдельно следует упомянуть, что технология, используемая на ООО «РусВинил» в процессе электролиза, предусматривает рецикловую схему, позволяющую уменьшить количество сточных вод. Это стало возможным благодаря установке, в которой жидкие стоки подвергаются многоступенчатому окислению и очистке от органических соединений, преобразуясь в результате в обычную соленую воду, которая вновь отправляется на стадию приготовления рассола для электролиза. А также 98 %-я серная кислота, используемая для сушки влажного хлора, проходит стадии концентрирования и регенерации, и водный поток возвращается в технологический процесс для повторного использования.

Твердые отходы производства, которые образуются в технологическом процессе электролиза, содержащие только нерастворимый остаток поваренной соли, а также сульфаты, карбонаты кальция и магния, будут отправляться на переработку специализированным организациям.

Производство ВХМ

На этом участке находятся установки, на которых проходят три главные стадии — прямое хлорирование этилена, оксихлорирование и пиролиз.

Первым этапом получения ВХМ является прямое хлорирование дихлорэтана (ДХЭ). Затем ДХЭ проходит стадию разложения на ВХМ и хлороводород (HCl) в печах пиролиза. Полученный в процессе пиролиза HCl повторно используется на стадии оксихлорирования, где, вступая в реакцию с чистым кислородом и этиленом, преобразуется в ДХЭ.

Неоспоримым преимуществом данной технологии является применение в процессе специально разработанного катализатора, благодаря которому существенно снижается синтез побочных продуктов, а также использование в качестве окислителя чистого кислорода, что предотвращает в нашем случае выбросы в атмосферу, которые образуются тогда, когда на производствах в качестве источника кислорода используется воздух.

Процесс термического разложения, который будет применяться в составе комплекса для получения ВХМ, характеризуется высокой технологичностью, применением эффективных схем автоматического управления и регулирования технологических процессов, что позволяет в том числе снизить потребление природного газа, уменьшить образование кокса и увеличить период эксплуатации между чистками (коксоудалением) печей. Тепловая энергия, образующаяся в технологическом процессе получения ВХМ, утилизируется с получением пара, который затем используется в технологической цепочке, обеспечивая тем самым снижение выбросов СО2 в атмосферу.

Все газовые выбросы и жидкие органические побочные продукты подвергаются термическому окислению с образованием 20 — 25 %-й соляной кислоты, которая затем поступает на установку электролиза для промывки ионообменных фильтров и регулировки pH рассола. Печь термического окисления хлорорганических продуктов специальной конструкции и многоступенчатая обработка образующихся дымовых газов позволяют достичь высокого уровня экологической безопасности технологического процесса. Тепло, образующееся в процессе термического окисления хлорорганических продуктов, рекуперируется с образованием пара, который в дальнейшем используется для заводских нужд.

Все технологические воды, образующиеся в результате приведенного выше процесса, после неоднократного использования подвергаются отпарке и последующей физико-химической очистке. Обработанные технологические воды с высоким содержанием хлоридов направляются на установку, о которой уже говорилось, для очистки от органических примесей и снова используются в производственном цикле для приготовления рассола.

Все ливневые стоки на промышленной площадке собираются в отдельный бассейн и проверяются на степень чистоты перед отправкой на внешние очистные сооружения. При обнаружении каких-либо проблем стоки возвращаются обратно на дополнительную очистку. Следует добавить, что в итоге достигается высокая степень чистоты данных вод.

Производство ПВХ

Производство ПВХ включает в себя установки полимеризации, корпус приготовления инициатора суспензионного ПВХ, корпус подготовки воды для суспензионного и эмульсионного ПВХ, корпус сушки, локальную очистку сточных вод ПВХ, включающую стадии физико-химической и биологической очистки.

Стадия полимеризации в Европе предполагает использование реакторов большого объема (140 м3) и полностью автоматизированный процесс без какого-либо вмешательства человека для прочистки оборудования.

На этом производственном участке также применяются эффективные схемы и ноу-хау, направленные на минимизацию влияния на окружающую среду. В частности, на производстве будет применяться уникальная технология, основанная на абсорбции специальной жидкой средой остаточного ВХМ, который не выбрасывается в воздушную среду, а благодаря этой технологии снова возвращается в процесс полимеризации.

Процесс полимеризации ВХМ проходит в водной обессоленной среде. Обессоленная вода поступает на промышленную площадку с расположенной по соседству с комплексом ТЭЦ. Такой подход, когда на производстве отсутствует собственная установка по получению обессоленной воды, существенно снижает количество образуемых сточных вод, загрязненных солями жесткости и железа.

Также в производстве ПВХ используется многоуровневая система очистки для разных стадий: отработанный после сушилок суспензионного ПВХ воздух проходит систему циклонов сухой и мокрой очистки.

Очистка технологических вод происходит в два этапа: сначала физико-химическая очистка, служащая для удаления крупных частиц, в основном ПВХ, который в дальнейшем может быть переработан и повторно использован, затем биологическая очистка — для удаления органических разлагаемых побочных продуктов процесса полимеризации. После гомогенизации и дополнительной проверки вода подаётся на внешние очистные сооружения.

Таким образом, совокупность передовых технологий, которые будут применяться на строящемся заводе, уникальность реирптуры, благодаря новейшим разработкам компании Solvay, полная автоматизаиия производства, комплекс мероприятий, разрабатываемых для предотвращения негативного воздействия на окружающую среду, — вот факторы, которые определяют экологическую и промышленную безопасность нового производства в г. Кстово. ООО «РусВинил» использует высочайшие промышленные стандарты и строго соблюдает требования в области труда, безопасности и охраны здоровья (ТБОЗ) и охраны окружающей среды (ООС), что на регулярной основе проверяется независимыми аудиторами.