化工企業(yè)廢氯氣治理的合理途徑

田學文

摘 要：我國氯堿工業(yè)發(fā)展迅速，但在技術裝備方面與國外先進水平相比尚有較大的差距。目前氯堿工業(yè)生產(chǎn)中廢氯回收利用仍處于落后狀態(tài)，為了改善環(huán)境、提高企業(yè)經(jīng)濟效益，從氯堿工業(yè)技術進步出發(fā)，介紹了離子膜法制堿生產(chǎn)中廢氯氣的處理原理及工藝，指出了工藝操作的注意要點，為氯堿企業(yè)廢氯氣的治理尋求合理的途徑。

關鍵詞：離子膜；廢氯氣；燒堿；處理

1概述

離子膜法電解制燒堿技術是目前世界上最先進的電解制燒堿技術，與隔膜法和水銀法相比，徹底解決了汞害和石棉的污染問題。但是在離子膜電解槽開停車時會產(chǎn)生一定量的低純度的廢氯氣必須要經(jīng)過處理，否則不能達標排放。我公司1994年自行設計了一套年產(chǎn)2萬t國產(chǎn)化離子膜堿復極槽生產(chǎn)裝置，其中配有一套廢氣處理裝置。2000年我公司又從日本引進了一套年產(chǎn)2萬t離子膜堿單極槽生產(chǎn)裝置。原有的一套廢氣處理裝置已不能滿足擴產(chǎn)后的要求，為此重新設計了一套年產(chǎn)4萬t離子膜堿廢氣處理裝置，經(jīng)過近2 a的生產(chǎn)運行，已完全達到設計要求。

2廢氯氣處理的原理

氯氣是劇毒物質(zhì)。耐毒極限為3 mg/m3。車間空氣中含氯量最高容許濃度為l mg/m3。為了解決電解槽及其他工序在開停車、檢修和清理時排放的廢氯氣、正常生產(chǎn)中液氯液化尾氣及液氯包裝產(chǎn)生的廢氣，或者發(fā)生事故時緊急排放氯氣，在氯氣處理工序設置了廢氯氣處理及事故氯氣處理裝置。本公司采用的是吸收法。吸收法是控制大氣污染物的重要手段之一，不僅能有效地消除氣態(tài)污染物，而且能將污染物轉(zhuǎn)化成為有用的產(chǎn)品，具有一定的經(jīng)濟效益。我公司4萬t/a離子膜燒堿廢氣處理裝置的主要作用是吸收整個離子膜堿生產(chǎn)系統(tǒng)所產(chǎn)的廢氯氣，廢氯氣或事故氯處理裝置的原理是用質(zhì)量分數(shù)為15%左右的稀NaoH堿液吸收氯氣。化學反應式：2Na0H+c12一Na—C10+NaCl+H20+106Id

由于反應是放熱反應，必須及時移出熱量，控制反應溫度低于柏氣為宜，以免有效氯的分解。反應時還要注意通氯量。通氯過量時將發(fā)生過氯化反應，使全部次氯酸鈉瞬間分解，造成跑氯事故，為此，必須控制氫氧化鈉過量0.1%～1.0%。反應終止時及時分析其殘留堿量。

2.1廢氣處理裝置

為了充分利用我公司液氯生產(chǎn)工段現(xiàn)有的處理廢氯氣生產(chǎn)次氯酸鈉的設備，減少設備的投資，本裝置設在液氯生產(chǎn)工段。本裝置與液氯工段的抽真空裝置（用于液氯包裝抽瓶和氯氣設備及管道檢修時抽真空的裝置）的部分設備如循環(huán)堿液池、冷卻器、堿泵，燒堿及漂水貯槽共用，兩套裝置可同時投入生產(chǎn)。

處理的廢氯氣主要包括離子膜復極槽和單極槽開停車的低純度的廢氯氣、各生產(chǎn)槽放空廢氣和氯氣正負壓水封槽溢出的廢氣?？紤]到離子膜電槽會突然發(fā)生緊急事故自動跳閘停車，我們在離子膜槽氯氣總管上安裝了自動連鎖裝置，一旦發(fā)生緊急停車，閥門就會自動從氯氣總網(wǎng)系統(tǒng)切換到該廢氣吸收系統(tǒng)。本裝置能連續(xù)處理l h，氯氣量500 m2（折100%含氯量）其它貯槽的廢氣能連續(xù)處理。裝置的運作可確保生產(chǎn)車問操作環(huán)境良好，滿足生產(chǎn)工藝的要求，經(jīng)處理后的廢氣達到環(huán)保排放標準。

2.2廢氯氣的處理工藝

電解工序來的事故氯氣或氯氫處理工序的開、停車廢氯氣及正常生產(chǎn)中液氯來的包裝抽氣。液氯儲槽來的安全閥氯氣、氯氫處理工序超壓排放的氯氣和液氯來的液化尾氣等進入一級廢氯氣吸收塔下部。在填料層與塔頂循環(huán)噴淋下來的15%稀堿液逆流接觸，進行吸收反應。從塔頂出來的含氯尾氣再進入二級廢氯氣吸收塔底部。在填料層繼續(xù)與15%稀堿液反應。達到環(huán)保排放標準的尾氣經(jīng)塔頂導出，通過引風機排人大氣。通過壓力自動控制調(diào)節(jié)風機人口對空的開度，保證系統(tǒng)操作壓力的穩(wěn)定。

一級廢氯氣吸收塔和二級廢氯氣吸收塔中

的堿液吸收氯氣后溫度升高，從塔底流出分別進入一級堿液循環(huán)槽和二級堿液循環(huán)槽。一級堿液循環(huán)槽中的堿液由一級堿液吸收循環(huán)泵經(jīng)一級堿液冷卻器冷卻后打上一級廢氯氣吸收塔與氯氣繼續(xù)反應。同理，二級堿液循環(huán)槽中的堿液由二級堿液吸收循環(huán)泵經(jīng)二級堿液冷卻器冷卻后打上二級廢氯氣吸收塔與氯氣繼續(xù)反應。一級堿液冷卻器和二級堿液冷卻器通循環(huán)冷卻水或5℃冷凍水聞接冷卻循環(huán)堿液。

堿液循環(huán)槽中的循環(huán)堿液在循環(huán)吸收氯氣過程中濃度不斷降低，待反應液有效氯質(zhì)量分數(shù)≥10%。過堿量約為1%時。即停下啟用備用槽。然后，把槽中次氯酸鈉溶液作為成品經(jīng)次氯酸鈉成品泵輸送到成品罐，再從堿液配制槽經(jīng)堿液配制泵打人預先配制好的15%稀堿液作為備用。

裝置中的堿液高位槽設置有自動開關閥。

并與一、二級堿液吸收循環(huán)泵連鎖。當一級堿液吸收循環(huán)泵或二級堿液吸收循環(huán)泵在停電或者發(fā)生故障停泵時自動打開。15%稀堿液從堿液高位槽進入一級廢氯氣吸收塔或二級廢氯氣吸收塔吸收廢氯氣。避免因停泵而發(fā)生跑氯事故。

3廢氯氣處理裝置的特點

雙塔處理廢氯氣工藝以一級吸收塔為廢氯氣處理主塔。二級吸收塔為保護塔，且以廢氯氣吸收塔、堿液循環(huán)槽、堿液吸收循環(huán)泵和堿液冷卻器作為2個循環(huán)吸收系統(tǒng)。每個循環(huán)系統(tǒng)可獨自循環(huán)吸收廢氯氣。與單塔流程相比，雙塔流程的優(yōu)點是當一個循環(huán)吸收系統(tǒng)的設備發(fā)生故障時，另一個循環(huán)吸收系統(tǒng)仍可發(fā)揮作用，使廢氯氣處理裝置不至停止運行。流程中的堿液高位槽設置有自控閥。通過壓力控制與一、二級堿液吸收循環(huán)泵連鎖。當一級或二級堿液吸收循環(huán)泵在發(fā)生故障停泵時，自控閥打開。堿液高位槽中15%稀堿液進入一級廢氯氣吸收塔或二級廢氯氣吸收塔吸收廢氯氣，避免因停泵而發(fā)生跑氯事故。裝置中的堿液吸收循環(huán)泵與尾氣風機均設有應急電源。在全廠停電時立即啟動應急電源，使事故狀態(tài)下廢氯氣得到處理。

4廢氯氣處理操作中的注意事項

4.1嚴格控制操作溫度。由于該吸收反應是放熱反應，反應熱使循環(huán)堿液的溫度升高，一方面造成循環(huán)堿液對廢氯氣吸收能力下降，另一方面會造成次氯酸鈉分解，因此在反應過程中必須及時移走熱量，及時調(diào)節(jié)循環(huán)池蛇管冷卻器進出口閥門，嚴格控制吸收反應溫度在35℃以下。以提高吸收能力和漂水的產(chǎn)品質(zhì)量。

4.2密切注意廢氯氣系統(tǒng)壓力的變化。如發(fā)現(xiàn)廢氯吸收塔的進、出口的真空度下降，要及時檢查風機是否出現(xiàn)故障，填料吸收塔的氣液分離器（絲網(wǎng)撲集器）以及其它設備是否被鹽或異物堵塞，一定要及時排除故障。確保廢氯氣系統(tǒng)壓力控制在負壓，嚴禁氯氣外泄。

4.3在離子膜堿正常開車后，本系統(tǒng)正常生產(chǎn)期間，要定時分析循環(huán)堿液的濃度，當堿液的質(zhì)量分數(shù)低于10%時要加濃堿，經(jīng)常保持循環(huán)池含堿在15%。17%（質(zhì)量分數(shù)），以備離子膜緊急事故停車時，系統(tǒng)能吸收經(jīng)自控連鎖切換到電解工序有關氯氣閥而進入的低純度的氯氣。

4.4在離子膜工序生產(chǎn)期間，連續(xù)運行的循環(huán)泵一旦發(fā)生故障，可轉(zhuǎn)換啟動堿泵代替。

5結論

廢氯氣處理采用燒堿吸收雙塔工藝流程，不僅解決了離子膜生產(chǎn)中的廢氣處理問題，而且將廢氯氣回收轉(zhuǎn)化為用途廣泛的次氯酸鈉產(chǎn)品，具有較好的經(jīng)濟效益。氯堿生產(chǎn)中排放的廢氯氣或事故狀態(tài)下大量的氯氣得到了處理，不僅保護了環(huán)境和職工的健康，也提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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