含氯尾氣吸收處理工藝改進(jìn)

羅忠志

【摘 要】現(xiàn)有含氯尾氣吸收系統(tǒng)雖然運(yùn)行穩(wěn)定，但缺點(diǎn)也很明顯，本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外的含氯尾氣吸收工藝優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，尋找到一條最適合企業(yè)的含氯尾氣吸收處理工藝改進(jìn)之路，為提高含氯尾氣排放水平和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】含氯尾氣；處理工藝；改進(jìn)

0 引言

氯氣在人類(lèi)的生產(chǎn)、生活過(guò)程中用途非常廣泛，特別是在化工領(lǐng)域它是重要的原材料，但也常常是化工生產(chǎn)中的附產(chǎn)物，因氯氣有毒且具有強(qiáng)烈的刺激性，對(duì)人的身體健康有嚴(yán)重的影響，所以對(duì)含氯廢氣的處理和排放要求也極其嚴(yán)格化工生產(chǎn)中含氯廢氣的治理主要是通過(guò)濕法來(lái)凈化，一般是采用化學(xué)中和法、氧化還原法等過(guò)程，對(duì)氯氣進(jìn)行吸收，做到綜合利用。

1 氯氣吸收系統(tǒng)及現(xiàn)狀

現(xiàn)有氯氣吸收系統(tǒng)采用湍球吸收塔，吸收塔采用塑料球作為填料，采用每?jī)蓚€(gè)塔串聯(lián)為一組的2級(jí)吸收。前級(jí)塔吸收由排煙道引入的氯氣（電解生產(chǎn)產(chǎn)生），后級(jí)塔吸收前級(jí)塔反應(yīng)后的余氯。前級(jí)塔使用后級(jí)塔循環(huán)后母液，后級(jí)塔用石灰 乳作為吸收液。后級(jí)塔出口與儲(chǔ)液室相連，接抽風(fēng)機(jī)，尾氣再通過(guò)排氣筒排空。

現(xiàn)有工藝運(yùn)行良好，但因各種原因，偶發(fā)超標(biāo)排放事件，給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)還來(lái)了較為不利的影響。因此有必要對(duì)氯氣吸收系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，進(jìn)一步提高氯氣排放要求，杜絕超標(biāo)排放事件的發(fā)生。

2 實(shí)施氯氣吸收系統(tǒng)工藝改進(jìn)的必要性

氯氣是一種有毒氣體，具有刺激性氣味，比空氣重2.5倍。如果空氣中氯氣嘗試超標(biāo)，會(huì)對(duì)人體造成較為嚴(yán)重的傷害。同時(shí)隨著產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，氯氣產(chǎn)生量也逐漸增大，若不以更高標(biāo)準(zhǔn)的處理就直接排入大氣，將會(huì)對(duì)企業(yè)的發(fā)展造成極其嚴(yán)重的影響。因此嚴(yán)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的氯氣吸收系統(tǒng)，是公司發(fā)展壯大重要一環(huán)，有利于將來(lái)的發(fā)展。

3 工藝介紹

國(guó)內(nèi)外氯氣吸收與回用的主要工藝有：堿液吸收法、生產(chǎn)液氯法、合成鹽酸法、水吸收法、溶劑吸收法，廢鐵屑吸收制聚合氯化鐵法。幾種方法及工藝比較見(jiàn)下表：

3.1 堿液吸收法

吸收劑主要是NaOH、Na2C03、Ca（0H）2等堿性水溶液或漿液，尾氣氯氣與其反應(yīng)生成次氯酸鹽和氯化鹽。其優(yōu)缺點(diǎn)：吸收廢氯氣的吸收效率高，吸收速率快， 設(shè)備和工藝流程簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。其主要缺點(diǎn)是吸收費(fèi)用較高，吸收廢氯氣之后的產(chǎn)物回收利用困難，排放掉又會(huì)造成二次污染。

3.2 生產(chǎn)液氯法

對(duì)廢氯氣進(jìn)行凈化、干燥處理，然后冷卻及加壓，使氯氣轉(zhuǎn)化為液氯，封裝鋼瓶。其優(yōu)缺點(diǎn)：僅局限于氯堿廠、有色金屬冶煉廠排放的純度高且量大的廢氯氣，工藝上難度大。液氯是水廠最為常用、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單并效果良好的消毒劑。

3.3 合成鹽酸法

廢氯氣經(jīng)干燥、凈化處理后，和氫氣燃燒生成HCl氣體，HCl氣體溶于水或用水噴淋即成鹽酸，回收鹽酸后電解鹽酸回收高濃度氯氣。其優(yōu)缺點(diǎn)：使氯氣得以循環(huán)利用，電解時(shí)產(chǎn)生的H2可返回燃燒Cl2，使之生成HCl氣體。合成鹽酸的工藝條件要求較高，運(yùn)行成本也較高。

3.4 水吸收法

氯氣溶于水后，溶解的氯氣與溶液中HOCl、H+、Cl-達(dá)成平衡。其優(yōu)缺點(diǎn)：一般僅適于低濃度廢氯氣的回收。由于氯的溶解度有限，且在光照下容易逸出，若不回收吸收液中的氯，則同樣會(huì)造成二次污染。因此，這種方法存在很大的局限，是不值得推廣的方法。

3.5 溶劑吸收法

是用除水以外的有機(jī)或無(wú)機(jī)溶劑吸收廢氯氣，然后將吸收了氯之后的溶劑加熱或減壓，解吸出純氯氣，解吸后的溶劑循環(huán)使用；或者將含氯的溶劑作為生產(chǎn)原料用于生產(chǎn)過(guò)程。其優(yōu)缺點(diǎn)：常用的溶劑為：一氯化硫、四氯化碳、二氯化碘水溶液及氯磺酸。它們都是在較低溫度和較高壓力下把廢氣中的氯氣吸收下來(lái)，而后在較高的溫度和較低的壓力下解吸，可以得到純度很高的液氯，使氯在閉路中循環(huán)利用。這類(lèi)凈化方法回收設(shè)備不太復(fù)雜，回收率很高，溶劑可以循環(huán)使用，無(wú)二次污染。缺點(diǎn)是這幾種溶劑價(jià)格都高，有刺激性，設(shè)備及管道要嚴(yán)格密封，而且解吸時(shí)還需要一定的能量。所需生產(chǎn)成本較高。

3.6 廢鐵屑吸收制聚合氯化鐵法

二氯化鐵溶液作為循環(huán)吸收液，遇到強(qiáng)氧化劑（氯氣）時(shí)，生成比較穩(wěn)定的三氯化鐵，三氯化鐵再與廢鐵屑反應(yīng)重新轉(zhuǎn)化為二氯化鐵。通過(guò)聚合反應(yīng)器，加入催化劑和穩(wěn)定劑，同時(shí)通入空氣（氧氣），對(duì)二氯化鐵進(jìn)行催化、氧化，生成聚合氯化鐵（PFC）。其優(yōu)缺點(diǎn)：聚合氯化鐵（PFC）是一種新型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑（IPF），可廣泛應(yīng)用于給水、排水領(lǐng)域，具用量少，沉降速度快，去除率高，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，具有原料便宜，工藝簡(jiǎn)單，操作方便等特點(diǎn)。

4 工藝選擇

因?yàn)樵详P(guān)系，原氯氣吸收系統(tǒng)采用氫氧化鈣作為氯氣吸收液，其反應(yīng)式如下：

反應(yīng)1：CaO + H2O = Ca（OH）2

反應(yīng)2：2Cl2 + 2Ca（OH）2 = CaCl2 + Ca（ClO）2 + 2H2O

反應(yīng)3：

該工藝主要產(chǎn)物為氯化鈣。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，采用原吸收工藝最為經(jīng)濟(jì)節(jié)約，但原工藝流程的反應(yīng)產(chǎn)物主要為氯化鈣溶液，市場(chǎng)價(jià)值極低。

結(jié)合現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外工藝特點(diǎn)和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，通過(guò)綜合考慮，提出工藝改進(jìn)的新思路，即：控制氯氣吸收系統(tǒng)的反應(yīng)產(chǎn)物為漂白粉（漂白精）該產(chǎn)物廣泛用于造紙、皮革及污水處理等工程。該思路采用“一套吸收系統(tǒng)，兩種運(yùn)行模式”，工藝改進(jìn)完成后，可根據(jù)需要選擇吸收液反應(yīng)終產(chǎn)物，且以后該系統(tǒng)還可使用氫氧化鋰吸收氯氣，可以方便企業(yè)根據(jù)不同的市場(chǎng)情況采用不同的運(yùn)行模式。即：模式一：采用原氫氧化鈣吸收液（石灰漿），反應(yīng)產(chǎn)物為氯化鈣；模式二：采用原氫氧化鈣吸收液（石灰漿），反應(yīng)產(chǎn)物為氯化鈣、次氯酸鈣（漂白粉）；該產(chǎn)物可用于污水處理的深度處理工藝段，作為除磷劑、脫色劑、消毒劑。同時(shí)由于對(duì)尾氣排放要求提高，在原有一級(jí)吸收塔的基礎(chǔ)上增加兩級(jí)吸收裝置。

5 新工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

首先對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行診斷，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)的方向和關(guān)鍵點(diǎn)；以氯氣日產(chǎn)量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；完善上述尾氣吸收、處理、排放的自動(dòng)控制系統(tǒng)；明確系統(tǒng)運(yùn)行模式，考慮系統(tǒng)正常轉(zhuǎn)料和故障狀況下系統(tǒng)處理能力，系統(tǒng)處理冗余度不小于30%；盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備及管線；尾氣中氯含量排放驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，在滿(mǎn)足低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)值1/3的前提下，應(yīng)使周界氯不可嗅。

6 改造后的工藝流程

模式一：石灰漿作為吸收液，產(chǎn)物為氯化鈣。

含氯氣的尾氣一部分通過(guò)一級(jí)、二級(jí)吸收塔處理產(chǎn)生的物質(zhì)外運(yùn)或進(jìn)行深加工，另一部分經(jīng)過(guò)蒸汽催化劑處理進(jìn)入三級(jí)吸收裝置，三級(jí)吸收裝置內(nèi)設(shè)應(yīng)急鼓風(fēng)設(shè)施，加入Na2CO3或NaOH溶液，產(chǎn)生的吸收液可用于污水處理。

模式二：石灰漿作為吸收液，產(chǎn)物為漂白粉（漂白精）。

含氯氣的尾氣經(jīng)過(guò)一二級(jí)吸收塔進(jìn)入除霧室產(chǎn)生反應(yīng)物可用于污水處理，剩余物質(zhì)進(jìn)入到三級(jí)吸收裝置，進(jìn)入高25米的新排氣塔，在三級(jí)吸收裝置里通過(guò)應(yīng)急鼓風(fēng)裝置，加入Na2CO3或NaOH溶液，經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)內(nèi)的吸收裝置處理產(chǎn)生漂白粉，用于污水處理。

7 結(jié)語(yǔ)

1）隨著公司的發(fā)展，氯氣量日益增加，對(duì)氯氣吸收系統(tǒng)進(jìn)行的升級(jí)改造，為改善氯氣排放現(xiàn)狀和周?chē)用裆瞽h(huán)境，以及企業(yè)未來(lái)發(fā)展鋪平了道路。

2）對(duì)氯氣吸收系統(tǒng)進(jìn)行的升級(jí)改造，結(jié)合了企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，以提高吸收處理能力的同時(shí)，充分利用了現(xiàn)有的氯氣吸收系統(tǒng)，充分節(jié)約企業(yè)資金的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了吸收效果和吸收能力的提高。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]