淺談溴素生產(chǎn)節(jié)能降耗

畢李剛，冶紅耀

(唐山海港旭寧化工有限公司，河北唐山 063605)

溴及溴產(chǎn)品在國民經(jīng)濟(jì)中起著十分重要的作用,多用于有機(jī)化工及無機(jī)化工的化合物制備。溴是制取溴的有機(jī)和無機(jī)化合物的原料；在醫(yī)藥上用以生產(chǎn)抗菌素、維生素、激素中間體；在農(nóng)藥上用以制造殺蟲劑、熏蒸劑、植物生長激素；在工業(yè)上制造染料、香料、攝影材料、合成纖維、催淚性毒氣、滅火劑、二溴乙烷抗震劑?；すI(yè)自身實(shí)際消耗的能源較大，且工業(yè)生產(chǎn)過程中大多能源都是非再生能源，近年來隨著我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，相關(guān)部門逐步加大對化工工藝中能源消耗問題的研究。實(shí)施節(jié)能降耗技術(shù)不僅符合現(xiàn)階段我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，也是化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)自身轉(zhuǎn)型的必然要求。

1 溴素生產(chǎn)工藝對比

國內(nèi)工業(yè)溴的生產(chǎn)工藝主要有兩種：利用制鉀母液進(jìn)行的蒸溴工藝和利用未制鹽的中低度鹵水及地下鹵水進(jìn)行的吹溴工藝。

1.1 蒸溴工藝

由于在工業(yè)溴的生產(chǎn)過程中均是采用了氯氣進(jìn)行氧化，且其配氯率一般為115%左右，所以蒸餾出的粗溴必須通過精制除氯才能達(dá)到工業(yè)溴的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)生產(chǎn)工業(yè)溴的工藝中粗溴的精制方法是將蒸餾塔蒸餾出的溴蒸汽進(jìn)入配有冷凝器的精餾塔內(nèi)，依據(jù)氯的沸點(diǎn)低于溴的性質(zhì)，采用精餾的方式使游離氯蒸發(fā)后排出系統(tǒng)。該工藝成熟、操作簡單、效率高、成本低，但要求以溴含量3 g/L以上鹵水為原料。用水蒸汽蒸餾法制溴的化工廠其原料均為生產(chǎn)氯化鉀過程中析出光鹵石后的母液，而沿海地區(qū)制鹽后的苦鹵中含溴量一般在2.5 g/L～3 g/L，由于含溴量低，需消耗大量蒸汽，造成生產(chǎn)成本增加。

由表1可以看出，當(dāng)原料鹵中含溴量低于3 g/L時(shí)，水蒸氣蒸餾法不適合含溴量低的海水制溴生產(chǎn)。

表1 含溴量與水蒸氣消耗量的關(guān)系Tab.1 Relationship between bromine content and water vapor consumption g·L-1

1.2 吹溴工藝

空氣吹出酸法制溴的工藝流程，是鹵水由離心泵泵入管道，加入蒸餾廢液進(jìn)行酸化，調(diào)節(jié)pH值達(dá)到要求范圍。再通入氯氣進(jìn)行氧化，經(jīng)靜態(tài)混合器進(jìn)一步反應(yīng)后送入吹出塔，自上而下噴淋，塔內(nèi)裝滿填料，風(fēng)機(jī)由塔下部吹入空氣，在填料表面進(jìn)行氣液交換，游離溴被惰性氣體帶走，廢液自塔底排放。以二氧化硫氣體加淡水噴淋在吸收塔頂部對含溴空氣進(jìn)行順流吸收。其吸收液含溴量達(dá)70 kg/m3～80 kg/m3左右，然后進(jìn)行二次加氯，蒸餾得成品溴。

空氣吹出酸法吸收工藝已完全成熟，其反應(yīng)迅速、吸收完全、流程簡單、設(shè)備較少、吸收完成液含溴濃度高，蒸汽單耗可低至2t/t以下，因此目前國內(nèi)絕大部分企業(yè)采用此工藝生產(chǎn)溴素。

2 可實(shí)施的節(jié)能降耗措施

2.1 用吹廢液代替生產(chǎn)用淡水[1]

目前，國內(nèi)中低度鹵水提溴生產(chǎn)工藝普遍采用空氣吹出酸法吸收工藝，用二氧化硫和淡水為吸收劑制取含溴化氫的中間液再氧化蒸餾獲得產(chǎn)品。公司在鹵水吸收、配酸等環(huán)節(jié)均加入淡水調(diào)節(jié)吸收液的濃度和稀酸的pH值，經(jīng)測算每生產(chǎn)1 t溴素需消耗1.32 t淡水，且無法重復(fù)利用只能混入原料鹵水中排放，不但消耗大量淡水，且造成排放的原料鹵水濃度降低，不利于制鹵生產(chǎn)甚至影響原鹽產(chǎn)量。

公司在硫磺爐工序二氧化硫冷卻過程中使用吹后液代替循環(huán)水作為冷卻液，減少循環(huán)水的用量。下一步計(jì)劃將換熱后的吹后液引入稀酸池代替淡水調(diào)節(jié)配酸的pH值，還可以用其代替淡水加入吸收塔緩沖罐作為吸收劑進(jìn)行溴化氫的吸收過程，此方法不會對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，既節(jié)省了淡水，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。按溴素年產(chǎn)量3 000 t測算，僅節(jié)省淡水費(fèi)用為3 000×1.32×3.3=13 068元/a。

2.2 吹溴尾氣的回收[2]

空氣吹溴生產(chǎn)工藝的蒸餾工序的尾氣和溴素裝車后管內(nèi)的殘留溴氣如果直接排放不但對職工的安全造成隱患，且會嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，如果能對尾氣進(jìn)行合理的處理，不僅能夠減少氯氣的用量，降低成本，還能提高溴的提取率，減輕對環(huán)境的污染。

可使用一節(jié)玻璃塔節(jié)，塔內(nèi)裝上填料拉西環(huán)，將吹溴完成液作為排空尾氣的吸收劑，將有效減少尾氣排放。為了提高吸收效果，可再安裝一臺同樣的裝置，用堿液對排出的尾氣進(jìn)行三次吸收，此過程可循環(huán)進(jìn)行，當(dāng)堿液飽和后可將其排放到吹溴前的鹵水中，可充分回收尾氣中的溴素。

2.3 提溴吹廢液再利用

近年來我國的溴素資源量逐年降低，溴素的實(shí)際生產(chǎn)量也在逐年減少，但溴素的需求量卻在逐年增加，溴素價(jià)格一直在高位運(yùn)行。因此，進(jìn)一步挖掘現(xiàn)有溴素資源成為生產(chǎn)企業(yè)的共識，尤其對提溴吹廢液再利用成為最現(xiàn)實(shí)的方式。

公司可以改造一套吹吸塔組，使其具備一次提溴和二次提溴的功能，既能滿足在吹溴原料鹵供應(yīng)量大的時(shí)候保證產(chǎn)能，也能在雨季原料鹵供應(yīng)不足時(shí)對一次吹后液進(jìn)行二次提溴，有效提高了原料鹵水的利用率,對企業(yè)的增產(chǎn)提效有積極意義。

2.4 余熱回收

溴素生產(chǎn)中需要使用硫磺爐燃燒硫磺生成二氧化硫，硫磺燃燒使得硫磺爐殼體及煙道溫度高達(dá)兩百多攝氏度。生產(chǎn)時(shí)為了降低二氧化硫氣體溫度以避免損壞玻璃鋼管道，需要用洗氣塔對二氧化硫氣體進(jìn)行冷卻洗滌。這兩部分熱量大多被浪費(fèi)掉了。

在硫磺爐外殼和煙道外壁上安裝余熱回收裝置，同時(shí)對爐體底部進(jìn)行保溫，裝置內(nèi)部介質(zhì)為淡水，淡水吸收硫磺爐和煙道散發(fā)的熱量，達(dá)到余熱回收冷卻二氧化硫氣體的目的。余熱回收裝置的出水可在換熱器中與完成液進(jìn)行熱交換，提高完成液溫度，可有效降低蒸餾過程中的蒸汽加入量，從而降低產(chǎn)品蒸汽消耗，經(jīng)測算，噸產(chǎn)品蒸汽消耗可降低0.1 t。

3 結(jié)束語

為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，我國對各行各業(yè)提出了節(jié)能降耗的要求，化工企業(yè)作為資源和能源消耗的大戶，務(wù)必要響應(yīng)這一要求。文章提出了一定的節(jié)能降耗措施，希望對吹溴生產(chǎn)的節(jié)能降耗有所幫助，以供同行業(yè)討論與參考。