苯氯化生產(chǎn)裝置廢氣處理方法分析與研究

馮少將

（江蘇瑞祥化工有限公司，江蘇揚(yáng)州211900）

隨著國家環(huán)保管理力度的加大，消除苯氯化裝置的廢氣污染也就迫在眉睫。江蘇瑞祥化工有限公司系國有大中型氯堿化工企業(yè)，擁有10萬t/a隔膜堿及8萬t/a離子膜堿電解裝置，電解產(chǎn)生氯氣主要通過苯氯化生產(chǎn)苯系衍生物來平衡，配套5萬t/a氯化苯和9萬t/a二氯苯苯氯化系列生產(chǎn)裝置。由于苯氯化裝置廢氣的種類較多，腐蝕性較大，儲(chǔ)槽排氣易升華結(jié)晶，還存在部分廢氣流速過快捕集困難等原因，在苯氯化廢氣處理技術(shù)上存在一定的難度。本文就該公司苯氯化生產(chǎn)裝置在尾氣處理方面的一些成熟做法進(jìn)行探析和研究。

1 苯氯化尾氣主要的處理方法

1.1 主要的尾氣處理方法

苯氯化尾氣性質(zhì)主要屬于氯烴類（氯化苯、二氯苯、三氯苯屬于氯烴類，少量的苯屬于芳烴，少量的氯化氫除外），目前市場上適合于處理氯烴類尾氣的方法，主要有冷凝法、液體吸收法、RTO蓄熱式氧化法、吸附法、光分解法、等離子體分解法、微波催化氧化技術(shù)、變壓吸附分離與凈化的技術(shù)、生物法等。

1.2 各類尾氣處理方法優(yōu)劣勢比較

經(jīng)過以上對苯氯化尾氣可能適合的方法研究比對，多重考慮其經(jīng)濟(jì)適用性、安全性、技術(shù)成熟性等因素，結(jié)合苯氯化尾氣本身的特性，為了最大程度地達(dá)到尾氣處理的效果，特選擇冷凝法、液體吸收法、碳纖維吸附法、蓄熱氧化法四者相結(jié)合的處理方法。各類尾氣處理方法優(yōu)劣勢比較表見表1。

1.3 尾氣處理工藝流程示意圖

苯氯化尾氣處理工藝流程示意圖見圖1。

圖1 尾氣處理工藝流程示意圖

表1 各類尾氣處理方法優(yōu)劣勢比較表

2 苯氯化尾氣分析

根據(jù)苯氯化裝置各路尾氣性質(zhì)的相似性，將尾氣共分成8類來加以分析和研究，苯氯化裝置尾氣性質(zhì)分析表見表2。

經(jīng)表2分析可知:

（1）苯氯化尾氣種類繁多，性質(zhì)不一。有易結(jié)晶的（對二氯苯凝固點(diǎn)是53.1℃），有不易結(jié)晶的；有腐蝕性強(qiáng)的，也有腐蝕性弱一點(diǎn)的；有高沸點(diǎn)易冷凝的（二氯苯沸點(diǎn)在173.4～180.3℃），也有低沸點(diǎn)含苯（苯沸點(diǎn)在80.5℃）的不易冷凝的；有排氣量較大的，如裝置開車時(shí)真空泵排氣達(dá)約4 000 m3/h、發(fā)貨尾氣抽氣量達(dá)3 000 m3/h等。

（2）尾氣中有機(jī)物含量高，需要處理后才能排放；

（3）尾氣中大多數(shù)沸點(diǎn)較高、易冷凝，可通過冷凝法加以捕集；

（4）對于腐蝕性尾氣需增加堿吸收塔裝置進(jìn)行中和處理；

（5）對于苯、氯化苯等沸點(diǎn)較低的物質(zhì)，需要用二級(jí)冷凝或-5℃冷凍鹽水作為介質(zhì)進(jìn)行冷凝；

（6）對于排氣量大的需分系統(tǒng)進(jìn)行處置。

3 苯氯化尾氣處理方法的研究

3.1 冷凝捕集法

冷凝捕集是苯氯化尾氣處理的第一環(huán)節(jié)，表2中8類尾氣依據(jù)其性質(zhì)相似性，從腐蝕性、結(jié)晶性、產(chǎn)品質(zhì)量保證等方面綜合考慮，將上述8類尾氣合并簡化。

表2 苯氯化裝置尾氣性質(zhì)分析表

（1）脫氯苯系統(tǒng)尾氣（僅第1類尾氣）。這類尾氣冷凝處理需采用耐腐蝕的尾氣管道、冷凝器以及下料管道，管道需帶蒸汽保溫伴管或電保溫，冷凝器冷凝介質(zhì)使用循環(huán)水。

（2）蒸餾中間儲(chǔ)槽系統(tǒng)的排氣（第2、3類尾氣）。這類尾氣冷凝處理僅需采用碳鋼或不銹鋼的尾氣管道和下料管道即可，冷凝器使用耐腐蝕的石墨冷凝器，管道需帶蒸汽保溫伴管或電保溫，冷凝器冷凝介質(zhì)使用循環(huán)水。

（3）鄰二氯苯成品尾氣系統(tǒng)（僅第4類尾氣）。這類尾氣冷凝處理采用碳鋼或不銹鋼的尾氣管道和下料管道即可，冷凝器使用石墨冷凝器或碳鋼冷凝器，管道無需保溫，冷凝器冷凝介質(zhì)使用5℃水。

（4）對二氯苯成品尾氣系統(tǒng)（僅第5類尾氣）。這類尾氣冷凝處理采用不銹鋼的尾氣管道和下料管道，冷凝器使用石墨冷凝器，管道需帶蒸汽保溫伴管或電保溫，冷凝器冷凝介質(zhì)需使用45℃左右的熱水進(jìn)行冷凝。

（5）結(jié)晶中間儲(chǔ)槽系統(tǒng)的排氣（第6類尾氣）。這類尾氣冷凝處理僅需采用不銹鋼的尾氣管道和下料管道，冷凝器使用耐腐蝕的石墨冷凝器，管道需帶蒸汽保溫伴管或電保溫，冷凝器冷凝介質(zhì)使用熱水。

（6）蒸餾堿槽排氣系統(tǒng)（第7、8類尾氣）。這類尾氣冷凝處理僅需采用碳鋼的尾氣管道和下料管道，冷凝器使用碳鋼冷凝器或石墨冷凝器（選擇石墨冷凝器時(shí)其浸塑樹脂需耐堿性），管道只需正常巖棉保溫，冷凝器冷凝介質(zhì)使用溴化鋰水。

（7）冷凝捕集是苯氯化尾氣處理的第一關(guān)，冷凝水溫及水量的控制至關(guān)重要，直接關(guān)系到尾氣處理的成敗。需正常保持尾氣管道、冷凝器以及冷凝器下料管道的暢通。

3.2 液體吸收法

3.2.1 吸收劑的選擇

吸收劑的選擇主要要考慮對二氯苯的尾氣的溶解性、經(jīng)濟(jì)性、回收處理的方便性等因素，可選擇氯化苯或鄰位氯苯成品。氯化苯和鄰位氯苯成品都是優(yōu)良的溶劑，根據(jù)相似相溶的原理，對于吸收二氯苯尾氣是不錯(cuò)的選擇。吸收后的氯化苯可以進(jìn)入回收氯苯槽回到氯化苯生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)使用。吸收后的鄰位氯苯可以進(jìn)入高鄰位槽進(jìn)行分離。

3.2.2 氯化苯或鄰二氯苯吸收方法

對具有腐蝕性的脫氯苯尾氣系統(tǒng)的尾氣進(jìn)行預(yù)處理。主要是經(jīng)過堿洗塔進(jìn)行噴淋吸收尾氣中的氯化氫，經(jīng)過堿液噴淋吸收后的呈中性的尾氣，再進(jìn)行用氯化苯或鄰二氯苯吸收。

經(jīng)過冷凝捕集過的尾氣經(jīng)過氮封進(jìn)入氯化苯或鄰二氯苯尾氣吸收塔進(jìn)行吸收，吸收液氯化苯或鄰二氯苯經(jīng)過冷凝器降溫，降溫介質(zhì)為普冷鹽水，控制吸收液溫度在10～15℃（溫度過低會(huì)可能會(huì)造成吸收塔結(jié)晶堵塞，溫度過高不利于尾氣吸收并可能造成氯化苯或鄰二氯苯尾氣含量超標(biāo)），吸收塔、吸收槽、冷凝器等設(shè)備采用防腐材料，管道需帶蒸汽保溫伴管或電保溫。

尾氣管道進(jìn)入氯化苯或鄰二氯苯尾氣吸收塔前要安裝可以自動(dòng)控制尾氣壓力的氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥對尾氣進(jìn)行氮封。氮封措施一方面可以減少尾氣排放，另一方面可以代替儲(chǔ)槽呼吸閥工作時(shí)吸入的空氣，對安全生產(chǎn)有利。

對于蒸餾堿槽排氣系統(tǒng)（第7、8類尾氣）由于排氣量較大且不夠穩(wěn)定，在進(jìn)入吸收塔前需安裝壓力聯(lián)鎖的泄壓裝置，以防造成相連儲(chǔ)槽呼吸閥啟動(dòng)污染環(huán)境，甚者造成蒸餾系統(tǒng)真空泵跳泵事故的發(fā)生。

定期分析吸收液含量，做好吸收液更換的定期工作，防止吸收液飽和造成吸收塔結(jié)晶。

3.3 吸附法

經(jīng)過液體吸收過的尾氣再經(jīng)過尾氣緩沖罐降低流速捕集夾帶的吸收液液滴，經(jīng)尾氣風(fēng)機(jī)進(jìn)入活性炭顆粒或碳纖維吸附塔吸附。吸附塔正常安裝2個(gè)，1用1備，并帶有脫附裝置（有集成裝置可以采購）。進(jìn)入緩沖罐前尾氣管道需帶蒸汽保溫伴管或電保溫。

對吸附后尾氣含量及時(shí)聯(lián)系質(zhì)檢部門進(jìn)行分析，出現(xiàn)含量超標(biāo)（尾氣有機(jī)物含量指標(biāo)為:苯≤12 mg/m3，氯化苯≤50 mg/m3，二氯苯≤50 mg/m3）及時(shí)調(diào)用吸附裝置并對停用的吸附塔進(jìn)行脫附處理，定期檢查、排放緩沖罐物料。

3.4 蓄熱氧化法

苯氯化尾氣經(jīng)過碳纖維吸附后進(jìn)入混合室然后由大風(fēng)機(jī)（風(fēng)量31 030 m3/h）提供動(dòng)力送入RTO處理，通過風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)，風(fēng)管負(fù)壓控制在-500 Pa，尾氣通過進(jìn)氣管道依次進(jìn)入集氣室、蓄熱室、燃燒室，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥正常切換周期為3 min，通過控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開閉時(shí)間，控制蓄熱室溫度在560～760℃，燃燒室溫度760～840℃。RTO尾氣出氣經(jīng)過噴淋塔對廢氣進(jìn)一步水洗、凈化、除塵、降溫后送至尾氣吸收塔吸收，尾氣吸收后達(dá)標(biāo)排放。

4 尾氣處理配套設(shè)施

各儲(chǔ)槽需安裝呼吸閥（呼吸閥前加阻火器更佳）以及防爆片。呼吸閥、阻火器、防爆片采取安裝電保溫等防止結(jié)晶措施。呼吸閥工作壓力范圍宜在-500～5 000 Pa；防爆片選擇（10±0.025）kPa 級(jí)起爆的防爆片。儲(chǔ)槽呼吸閥與儲(chǔ)槽排氣管道如使用電保溫宜使用不同線路，防止局部跳電引發(fā)事故。電保溫產(chǎn)品質(zhì)量以及安裝要求符合安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，每路要求接地安裝良好。每個(gè)尾氣系統(tǒng)以及尾氣總管安裝遠(yuǎn)傳壓力顯示，并設(shè)有報(bào)警功能。

5 結(jié)語

苯氯化尾氣處理中冷凝、吸收、吸附、蓄熱氧化4個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可。其中冷凝環(huán)節(jié)至關(guān)重要，冷凝效果的好壞直接決定著吸收環(huán)節(jié)的運(yùn)行成本，吸收環(huán)節(jié)運(yùn)行不好也會(huì)影響到吸附塔的運(yùn)行周期。同時(shí)，生產(chǎn)運(yùn)行管理環(huán)節(jié)也很重要，可以通過降低物料流速、合理地控制儲(chǔ)槽等設(shè)備內(nèi)物料的溫度、合理采用探管等方法減少尾氣的產(chǎn)生和逸散。苯氯化尾氣經(jīng)過冷凝、吸收、吸附、氧化4個(gè)環(huán)節(jié)的處理后基本可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。