淺議氯堿生產(chǎn)中廢氯氣的處理方法

徐鵬

摘 要：為了保護生態(tài)環(huán)境、提升廢氯氣處理效果，對氯堿生產(chǎn)中廢氯氣的處理方法進行了研究。首先，對廢氯氣性質(zhì)進行了分析，指出了廢氯氣會對環(huán)境造成污染。然后，結(jié)合生產(chǎn)實際，詳細分析了用于廢氯氣處理的堿液吸收法、合成鹽酸法、生成液氯法、溶劑吸收法、水吸收法。

關(guān)鍵詞：氯堿生產(chǎn)；廢氯氣；處理方法

隨著我國化工行業(yè)的迅速發(fā)展，氯堿工業(yè)也得到了發(fā)展。但是，氯堿生產(chǎn)技術(shù)、設備仍然比較落后，無法適應新的發(fā)展形勢。尤其是廢氯氣處理技術(shù)不成熟，嚴重影響了我國的生態(tài)環(huán)境保護。為了推進氯堿工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、緩解廢氯氣對生態(tài)環(huán)境的污染，應繼續(xù)加大對廢氯氣處理方法的研究力度，從而為氯堿企業(yè)治理廢氯氣提供可靠的參考。

1 廢氯氣性質(zhì)

廢氯氣是指以氯氣為主的混合氣體，屬于有毒物質(zhì)，不僅會破壞生態(tài)環(huán)境，還會威脅到人們的身體健康。例如，車內(nèi)空氣中的氯氣質(zhì)量濃度不能超過1 mg/m3。如果超過這一標準，就會造成人體中毒。氯堿工業(yè)是指通過電解氯化鈉溶液來制取氫氧化鈉溶液、氯氣、氫氣并以其為原料的工業(yè)，在生產(chǎn)中難免會出現(xiàn)廢氯氣。若是不能及時處理這些廢氯氣，直接將其排放到空氣中，就會造成大氣污染。當其質(zhì)量濃度積累到一定值時，有可能引發(fā)爆炸事故。

2 廢氯氣處理方法

2.1 堿液吸收方法

堿液吸收方法是指用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，使其發(fā)生反應，生成穩(wěn)定的次氯酸鈉、氯化鈉、水等物質(zhì)。其中，次氯酸鈉可作漂白劑。需要注意的是，該反應屬于放熱反應，會產(chǎn)生大量的熱。所以，要采取合適的方法及時轉(zhuǎn)移熱量，并控制反應溫度，以免氯發(fā)生分解，導致廢氯氣吸收效果受到影響。另外，還需控制廢氯氣的通氯量。因為通氯量過大會導致生產(chǎn)的次氯酸鈉再次發(fā)生分解，生成氯氣[1]。一般情況下，要保證氫氧化鈉溶液過量不會超過1%。

在實際生產(chǎn)中，需要處理的廢氯氣不僅有各種極槽開停車帶來的廢氯氣，還有各生產(chǎn)槽溢出的廢氯氣。例如，設置二級塔進行廢氯氣處理，以一級塔為主塔、二級塔為保護塔，配備堿液循環(huán)槽、循環(huán)泵、冷卻器等設備。這些設備都可以吸收廢氯氣，而且，即使其中一個塔發(fā)生故障，另一個塔也會正常吸收氯氣。同時，為了保證廢氯氣裝置不會停止運行，可加裝自控閥。除此之外，還需注意以下問題：（1）嚴格控制操作溫度。堿吸收廢氯氣屬于放熱反應，反應產(chǎn)生的熱不僅會影響堿液的吸收能力，還會加速次氯酸鈉分解。因此，可采取調(diào)節(jié)冷卻器進出口閥門的方法，控制其反應溫度，從而提升廢氯氣吸收效果。（2）時刻關(guān)注氯氣系統(tǒng)壓力。如果發(fā)現(xiàn)吸收塔進出口真空度發(fā)生變化，就要及時檢查風機、絲網(wǎng)捕集器以及其他設備?？傊欢ㄒ獙U氯氣系統(tǒng)壓力控制在負壓狀態(tài)，以免出現(xiàn)氯氣泄漏現(xiàn)象[2]。（3）如果循環(huán)泵發(fā)生故障，就要及時維修。

2.2 合成鹽酸法

對廢氯氣進行干燥、凈化后，通入適量的氫氣，可合成氯化氫。氯化氫溶于水就可合成鹽酸。但是需要注意的是，廢氯氣不等同于純氯氣，不能直接用于鹽酸合成。所以，要設計完整的回收、利用工藝，提升廢氯氣的處理效果[3]。

例如，某廠應用了三合一鹽酸爐對廢氯氣進行處理，具體流程包括：首先，利用廢氯分配臺引出廢氯氣，經(jīng)過廢氯緩沖罐后送入三合一爐。然后，用原氯氣點燃三合一爐，待火焰穩(wěn)定后通入廢氯氣，并逐漸關(guān)閉原氯氣閥。同時，氫氣也會提前通過緩沖罐，進入三合一爐，與氯氣接觸、燃燒，生成氯化氫氣體。接下來，氯化氫氣體和稀鹽酸混合，生成高純鹽酸。最后，經(jīng)過爐底、液封罐流入貯槽。在這一過程中，未被吸收的氯化氫氣體、惰性氣體等會被水流噴射到回收塔中用于二次吸收。另外，為了提高三合一爐的安全性，可將廢氯氣管道、原氯氣管道在三合一爐進口前連接在一起。

應用該處理方法需注意：（1）要合理控制廢氯氣壓力和氫氣壓力。同時，為了控制廢氯氣壓力，要及時收集其他工段的生產(chǎn)情況。（2）控制氯氣的液化效率及廢氯氣純度。（3）重點觀察三合一爐的火焰顏色。其正常顏色為青白色。若出現(xiàn)其他顏色，要及時調(diào)節(jié)，以免氫氣或氯氣過量，影響鹽酸合成的效果。（4）在停爐時，要緩慢地減少廢氯氣、氫氣的通入量，直到通氣量為零，才能關(guān)閉氣閥。同時，在確定火焰完全熄滅后，才能關(guān)停循環(huán)泵，但要繼續(xù)保持水流泵運行，從而盡可能地將爐內(nèi)的有害氣體清除干凈。（5）為了保證高純鹽酸的質(zhì)量，可在尾氣塔、酸罐上使用襯膠。同時，還要嚴格控制各個環(huán)節(jié)的操作，以免雜質(zhì)流入其中。

2.3 生成液氯法

如果廢氯氣的純度比較高，則可用于液氯生產(chǎn)。液氯屬于最常見且價格低、效果好的消毒劑，日常消耗量非常大。這樣就可提高廢氯氣的利用價值，促進化工企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。廢氯氣合成液氯的流程包括加干燥劑、冷卻加壓、液氯、鋼瓶封裝。這種方法只限于氯堿廠、有色金屬冶煉廠排放的廢氯氣處理。雖然從原理上來說，可以使廢氯氣轉(zhuǎn)化為液氯，但是從工藝上來說比較難以實現(xiàn)。而且，該工藝對廢氯氣的純度要求比較高。所以，化工企業(yè)要結(jié)合實際情況，充分考慮現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，確認是否能應用這種處理方法。

2.4 溶劑吸收法

溶劑吸收法是指應用除水以外的有機或無機溶劑吸收廢氯氣，再對溶劑進行加熱或減壓等操作，從已經(jīng)吸收廢氯氣的溶劑中解吸出純氯氣。然后，循環(huán)利用溶劑，繼續(xù)進行氯氣的吸收、處理。也可以將已經(jīng)吸收氯氣的溶劑用于再生產(chǎn)。從中能夠看出，這種處理方法比較簡單、有效。最重要的是，可循環(huán)利用吸收廢氯氣的溶劑。但是從目前來看，該工藝的成本比較高。我國尚未有關(guān)于這種工藝的報道。

常用的溶劑包括四氯化碳、二氯化碘、氯磺酸等。這些溶劑主要在低溫狀態(tài)下進行廢氯氣的吸收，然后在較高的溫度、壓力下解吸出高純度氯氣。工藝成本比較高是因為溶劑價格高，且需要密封性好的設備、管道。即使溶劑可二次回收利用，其投入成本仍比其他處理工藝成本高。

2.5 水吸收法

水吸收法的原理是使氯氣溶于水，形成氫離子、氯離子、次氯酸離子平衡的溶液。但是，這種方法只適合低濃度廢氯氣的處理。因為氯氣在水中的溶解度有限，且容易受到光照影響，出現(xiàn)氯氣逸出現(xiàn)象。一旦廢氯氣濃度過高，水無法溶解，就會導致廢氯氣逸散，造成二次污染。不過，國外有在低溫、高壓狀態(tài)下回收廢氯氣再進行加熱或減壓解吸氯氣的處理工藝。所以，化工企業(yè)要結(jié)合實際情況，靈活考慮是否應用這種處理方法。畢竟，這種處理方法的局限性比較大，不值得大面積推廣 。

2.6 廢鐵屑處理法

應用廢鐵屑處理廢氯氣的原理是讓廢鐵屑與酸洗廢液反應，生成氯化亞鐵溶液、廢鐵屑混合溶液，然后，用強氧化劑進行處理，使其發(fā)生氧化還原反應。這樣氯化亞鐵會被氧化成氯化鐵。由于鐵屑的存在，三價鐵會再次被還原成二價鐵。接下來，就可以繼續(xù)通入廢氯氣，將二價鐵氧化成三價鐵，并再次被鐵屑還原成二價鐵，如此反復，就可繼續(xù)吸收廢氯氣，實現(xiàn)循環(huán)吸收。

從本質(zhì)上來說，廢鐵屑吸收廢氯氣屬于吸收凈化法。這是工業(yè)廢棄治理常用的一種方法。具體還可將其細分為物理吸收和化學吸收。其中，物理吸收的原理是利用氣體污染物在溶劑中的溶解度；化學吸收則是利用氣體污染物與其中活性成分的反應選擇能力。應用廢鐵屑吸收廢氯氣，不僅可以生成氯化亞鐵，還可以生成聚合氯化鐵，這種物質(zhì)比較穩(wěn)定，溫度、酸堿度的適用范圍比較廣，且可繼續(xù)用到排水工業(yè)中。由此可見，廢鐵屑處理廢氯氣工藝不但所需成本低，而且方法簡單，可循環(huán)吸收、利用。尤其是適用于不同濃度的廢氯氣，非常適合化工企業(yè)使用。另外，生成的產(chǎn)物還可繼續(xù)利用，能有效促進化工企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。

2.7 分離回收氯法

分離回收氯主要指從含氯、二氧化碳、不凝性氣體等混合氣體中分離回收氯。對此，我國許多專家學者都進行了研究，并取得了一定的研究成果。例如，針對含氯、二氧化碳、氧、氮、一氧化碳的混合氣體，提出了進行混合壓縮、冷卻、全回流精餾塔、液化、加熱蒸發(fā)操作的方法，實現(xiàn)氣體分離，進而得到高純度氯；針對氯氣中含有少量有機雜質(zhì)的情況，可用液氯進行氯氣洗滌的方法提純氯氣；針對氯氣中含有不凝性雜質(zhì)的情況，可采用在液化塔內(nèi)低溫處理的方法，分離氯氣與不凝性雜質(zhì)；針對含有不凝性氣體、氮、氯的混合氣體，可采用壓縮、冷卻、熱交換、再次冷卻的方式進行氯氣與其他氣體的分離。但是這些方法也有缺點，化工企業(yè)要結(jié)合實際，靈活選擇分離工藝或者進行分離工藝的優(yōu)化、改造，使其符合實際生產(chǎn)要求。

3 結(jié)語

氯堿生產(chǎn)中的廢氯氣對生態(tài)環(huán)境、人體安全的影響非常大?；て髽I(yè)應當高度重視對廢氯氣處理工藝的研究。從目前來看，雖然廢氯氣的處理方法非常多，但是化工企業(yè)必須結(jié)合生產(chǎn)實際，靈活選擇處理方法，這樣才能提高廢氯氣處理的成效，實現(xiàn)廢氯氣的回收利用，提高自身的經(jīng)濟效益。

[參考文獻]

[1] 劉江澤，黃小虎，董建剛，等.廢氯氣吸收系統(tǒng)裝置優(yōu)化[J].氯堿工業(yè)，2016，52（11）：21-24.

[2] 孫電賓.廢氯氣處理系統(tǒng)工藝改造[J].氯堿工業(yè)，2016，52（4）：16-18.

[3] 袁相春，馬會娟.廢氯氣處理系統(tǒng)運行小結(jié)[J].氯堿工業(yè)，2012，48（12）：23-25.

Discussion on treatment method of waste chlorine in chlor-alkali production

Xu Peng

（Heilongjiang Zijin Copper Co. Ltd.， Qiqihar 161033， China）

Abstract：In order to protect the ecological environment and improve the treatment effect of waste chlorine， the treatment method of waste chlorine in chlor-alkali production is studied. Firstly， the properties of waste chlorine are analyzed， and it is pointed out that waste chlorine will cause pollution to the environment. Then， combined with the production practice， the lye absorption method， the synthetic hydrochloric acid method， the formation liquid chlorine method， the solvent absorption method and the water absorption method for waste chlorine treatment are analyzed in detail.

Key words：chlor-alkali production； waste chlorine； treatment method