水在氯化苯生產(chǎn)中的循環(huán)綜合利用

付承祥（安徽省化工設(shè)計(jì)院，安徽合肥230009）

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水在氯化苯生產(chǎn)中的循環(huán)綜合利用

付承祥
（安徽省化工設(shè)計(jì)院，安徽合肥230009）

摘要：介紹了在氯化苯生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)工藝操作單元對(duì)工藝水、循環(huán)水、廢水的處理與綜合利用。

關(guān)鍵詞：氯化苯；干燥；氯化反應(yīng)；樹脂吸附；回收

1　前言

氯化苯（Chlorobenzene）又稱為苯基氯、氯代苯，是一種無(wú)色液體，沸點(diǎn)132.2℃，密度為1.11 g/cm3，是氯代芳烴中間體中生產(chǎn)規(guī)模最大、應(yīng)用最廣的品種之一。氯化苯是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，是染料、醫(yī)藥、有機(jī)合成的中間體，廣泛應(yīng)用于制造苯酚、硝基氯苯、苯胺以及殺蟲劑DDT，還用于制取溶劑和橡膠助劑、油漆、快干墨水及干洗劑等，是用途較廣的有機(jī)溶劑，合成高分子材料添加劑的重要原料，也是氯堿企業(yè)進(jìn)行氯平衡的重要產(chǎn)品之一。隨著氯化苯系列產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，其在化工生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用。

隨著工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，氧化氯化法被逐步淘汰，連續(xù)沸騰催化氯化法生產(chǎn)工藝廣泛采用。但連續(xù)沸騰催化氯化法本身也存在著不足之處，主要有：①產(chǎn)生廢水量大，環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重；②能源、資源利用水平低。

本文針對(duì)某化工廠的連續(xù)沸騰催化氯化法生產(chǎn)氯苯工藝流程進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，從節(jié)水、副產(chǎn)物回收等方面著眼于資源的有效利用入手，對(duì)苯的干燥、氯化液水洗、酸性廢水的有效回收、循環(huán)水的綜合利用等工藝進(jìn)行優(yōu)化，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

連續(xù)沸騰催化氯化法生產(chǎn)工藝主要由氯化取代反應(yīng)、氯化液分離精制、氯化尾氣吸收精制和廢水處理等過(guò)程組成，可分為氯化、水洗中和、蒸餾、降膜吸收、廢水制酸、鹽酸吸收與脫吸六個(gè)主要工序（如圖1所示）。該工藝優(yōu)點(diǎn)主要有：①高溫連續(xù)氯化；②一氯苯的轉(zhuǎn)化選擇性高，細(xì)長(zhǎng)形的氯化反應(yīng)器不易造成物料混返，副產(chǎn)二氯苯生成量低；③采用蒸餾的方法進(jìn)行分離，工藝成熟可靠，操作穩(wěn)定。

圖1　氯化苯生產(chǎn)流程簡(jiǎn)圖

在連續(xù)沸騰催化氯化法生產(chǎn)苯過(guò)程中，最重要的就是氯化反應(yīng)。該反應(yīng)過(guò)程為：苯中夾帶的微量的水首先與氯氣反應(yīng)生成氯化氫與次氯酸，氯化氫又與裝在氯化器內(nèi)的鐵環(huán)反應(yīng)生成氯化亞鐵，然后繼續(xù)被氯氣氧化生成三氯化鐵。三氯化鐵才是苯氯化反應(yīng)真正的催化劑，催化氯氣與苯反應(yīng)生成氯化苯，反應(yīng)過(guò)程放出大量的熱，使物料達(dá)到沸騰狀態(tài)并將反應(yīng)熱帶走而保持反應(yīng)溫度?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下：

此過(guò)程中水起到非常重要的作用，水的含量對(duì)反應(yīng)的順利進(jìn)行也非常關(guān)鍵，需要嚴(yán)格控制。若水少了，將導(dǎo)致三氯化鐵含量低，反應(yīng)無(wú)法正常進(jìn)行（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，苯中三氯化鐵的濃度需要達(dá)到0.01%，反應(yīng)才能順利進(jìn)行）；若水過(guò)量，會(huì)生成大量的氫氣，氫氣和氯氣（或者氧氣，來(lái)自于次氯酸分解）很容易發(fā)生爆炸，同時(shí)水在氯化器內(nèi)會(huì)在氯化反應(yīng)過(guò)程中局部發(fā)生劇烈反應(yīng)，引起氯化液發(fā)黑，甚至氯化器爆炸，因而控制苯中水分含量低于0.05%是保證安全生產(chǎn)的一個(gè)必要條件。使用的干燥方法為：在干燥器內(nèi)加入食鹽進(jìn)行干燥，該方法操作簡(jiǎn)單，干燥劑價(jià)格便宜，但經(jīng)食鹽干燥后的苯含水仍然較高，會(huì)造成氯化器內(nèi)鐵環(huán)的消耗，還給后系統(tǒng)廢水處理造成較大壓力。目前普遍采用食鹽與片堿混合加入，可大大降低原料苯中含水量，降低了物料對(duì)設(shè)備的腐蝕。

氯苯的蒸餾系統(tǒng)一般為碳鋼設(shè)備，為防止腐蝕，氯化反應(yīng)生成的酸性氯化液需要經(jīng)過(guò)水洗、中和、干燥后方可進(jìn)行蒸餾處理。氯化液水洗時(shí)一般廠家都采用自來(lái)水，用以洗出氯化液內(nèi)夾帶的氯化氫和三氯化鐵。為節(jié)約水資源，降低生產(chǎn)成本，可采用經(jīng)冷卻后的蒸餾塔系統(tǒng)蒸汽冷凝水來(lái)代替自來(lái)水進(jìn)行酸性氯化液水洗。由于蒸汽冷凝水不含鈣、鎂離子，能夠更加有效地將酸性氯化液內(nèi)夾帶的氯化氫、三氯化鐵洗出。

水洗后的氯化液經(jīng)酸苯分離器靜置分離，分離出的氯化液再經(jīng)過(guò)加堿中和的后續(xù)處理。大部分生產(chǎn)廠家都把分離出的酸性廢水與堿洗分離器分離出的廢堿液混合在一起，送至污水處理站進(jìn)行后處理，這不僅增加了生產(chǎn)成本，而且造成了資源浪費(fèi)。為了回收該部分酸性廢水（含氯化氫、三氯化鐵），可將此酸性廢水用于吸收氯化反應(yīng)過(guò)程中生成的氯化氫氣體，以副產(chǎn)鹽酸。由于水洗酸性廢水中含有大量的三氯化鐵，濃度約為2000～4000mg/L，副產(chǎn)鹽酸的顏色較深，應(yīng)用范圍較窄。

為了除去副產(chǎn)鹽酸中的鐵離子，采用樹脂吸附處理技術(shù)。專門除鐵的大孔樹脂將溶解的鐵離子從酸中吸附出來(lái)，鐵離子濃度降低至10～20mg/L左右。使用該方法生產(chǎn)出來(lái)的副產(chǎn)鹽酸同自來(lái)水吸收而得的副產(chǎn)鹽酸質(zhì)量幾乎相同。該方法不僅回收利用了酸性廢水中的水和氯化氫，增加了副產(chǎn)鹽酸的產(chǎn)量，而且大大降低了用于中和的堿量，從而節(jié)約了資源。

水洗、中和后的氯化液需經(jīng)干燥后方可進(jìn)入蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行分離，此處干燥也采用食鹽與片堿的混合加入工藝，可較好地降低氯化液中含水量，減少對(duì)后系統(tǒng)中碳鋼設(shè)備的腐蝕。

氯化苯蒸餾系統(tǒng)一般采用板式浮閥塔，塔頂設(shè)冷凝器，用控制塔頂溫度的辦法來(lái)控制回流量以及塔頂采出。粗餾塔為常壓蒸餾，精餾塔采用減壓蒸餾，冷卻塔頂設(shè)石墨冷卻器用以冷卻采出的氣體，以得到合格的產(chǎn)品。蒸餾過(guò)程需消耗大量蒸汽，排出大量的冷凝水。蒸汽冷凝水回收后，經(jīng)冷卻送到水洗工序再利用。蒸餾系統(tǒng)同時(shí)需要消耗大量的冷卻水，大部分廠家采用循環(huán)水來(lái)節(jié)約用水。由于循環(huán)水的長(zhǎng)時(shí)間使用，水中鈣、鎂等離子的含量會(huì)逐漸增高，并且換熱設(shè)備溫度都較高，這就使得鈣、鎂鹽類雜質(zhì)生成難溶物質(zhì)析出，形成一層“水垢”附著在換熱器上，因而大大降低換熱器的換熱效果，阻礙熱量的傳遞，增加能耗。有些循環(huán)水質(zhì)較差的地區(qū)由于結(jié)垢嚴(yán)重，甚至使得換熱器無(wú)法使用，而不得不更換。

由于結(jié)垢影響換熱效果，需要降低循環(huán)水中鈣、鎂等離子雜質(zhì)，通常在循環(huán)水系統(tǒng)中采用砂濾器和加藥方法，砂濾器過(guò)濾水中雜質(zhì)，加藥來(lái)降低循環(huán)水中鈣、鎂等離子的濃度。

2　總結(jié)

本文針對(duì)連續(xù)沸騰催化法生產(chǎn)氯苯工藝中苯的干燥、氯化液水洗、酸性廢水的有效回收、循環(huán)水的綜合利用等工藝進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

［1］許宏峰.氯化苯生產(chǎn)中苯氯化反應(yīng)的幾個(gè)問(wèn)題［J］.氯堿工業(yè)，2014（7）：34- 35，38.

［2］徐軍，孫建如，賈峰，等.氯化苯生產(chǎn)水洗酸的回收利用［J］.中國(guó)氯堿，2005（12）：37- 38.□

·化工設(shè)備與自動(dòng)化·

The Effect and Recycling of Water in Production Process of Chlorobenzene

FU Cheng-xiang
（Anhui Design Institute of Chemical Industry，Hefei 230009，China）

Abstract：This article introduced the treatment and recyclingofprocess water，circulatingwater and waste water in each craft operation unit in production process ofchlorobenzene.

Key words：chlorobenzene；desiccation；chlorination reaction；resin adsorption；recycling

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.03.025

中圖分類號(hào)：TQ242.1；X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008- 553X（2016）03- 0071- 02

收稿日期：2016- 03- 12

作者簡(jiǎn)介：付承祥（1975-），男，畢業(yè)于安徽機(jī)電學(xué)院，工程師，從事化工設(shè)計(jì)工作，0551- 64654231，18705515518，81fcx@126.com。