氯堿化工生產(chǎn)中廢氯氣的處理方法探究

高 龍，郝建兵，胡海龍

（陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林 719319）

引言

隨著我們國家氯堿化工生產(chǎn)的快速發(fā)展，以往普遍使用的生產(chǎn)方式以及設(shè)施已經(jīng)無法滿足新形勢的需求。尤其是生產(chǎn)過程中大量廢氯氣的產(chǎn)生，如果不進(jìn)行一定的處置就直接排入大氣，不僅僅對生態(tài)環(huán)境造成了污染，更是直接威脅到生產(chǎn)員工的人身安全。因此，在氯堿化工企業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行及時有效的廢氯氣的處理工作至關(guān)重要，尤其是面對國家綠色發(fā)展的要求，結(jié)合適宜的處理方法進(jìn)行廢氯氣處理，能夠推動氯堿化工企業(yè)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益，同時推動整個氯堿化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 氯堿化工生產(chǎn)廢氯氣處理的必要性

1.1 氯堿化工行業(yè)概述

氯堿化工主要是借助鹽與電進(jìn)行燒堿、氫氣等生成的基本化學(xué)工業(yè)產(chǎn)業(yè)，在很多的領(lǐng)域諸如紡織、鋼鐵、冶金等都有著具體的應(yīng)用。但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中會伴隨著大量的廢氯氣產(chǎn)出，形成嚴(yán)重的生態(tài)破壞以及較大的不良影響。一是由于氯氣強(qiáng)烈的毒性，會對人體造成巨大的傷害，如果在生產(chǎn)過程中員工不慎吸入氯氣，很可能造成嚴(yán)重的中毒現(xiàn)象，產(chǎn)生嚴(yán)重的后遺癥。二是氯氣直接排放到空氣中，會嚴(yán)重破壞臭氧層。溶于水產(chǎn)生的次氯酸物質(zhì)，對陸地植被有毒害，危害居民安全，破壞生態(tài)環(huán)境。因此對氯堿化工中廢氯氣的處理至關(guān)重要。

1.2 氯堿化工廢氯氣處理的必要性

氯堿化工作為我國重要化工行業(yè)生產(chǎn)原料的供應(yīng)，對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。而鑒于氯氣巨大的損害性，為了推進(jìn)氯堿化工生產(chǎn)順利進(jìn)行，就要采取科學(xué)、合理的處理方式，進(jìn)行廢氯氣的處理。氯堿工業(yè)在生產(chǎn)過程中會生成有毒有害的廢棄物，因此化工行業(yè)是一個污染較為嚴(yán)重的行業(yè)，如果廢棄物得不到有效處理，將會造成嚴(yán)重的后果。隨著當(dāng)前綠色化工的生產(chǎn)理念逐漸受到各界的廣泛關(guān)注，各種各樣的廢氯氣處理方法也逐漸豐富。

2 廢氯氣處理的工作原理

氯氣作為一種具有強(qiáng)烈毒性的物質(zhì)，在空氣中的質(zhì)量濃度不能夠超過1 mg/m3，否則會對人員造成嚴(yán)重的機(jī)體損害，出現(xiàn)中毒的現(xiàn)象。并且，如果在空氣中的濃度超過一定范圍，還會造成嚴(yán)重的爆炸事故，威脅氯堿化工企業(yè)的生產(chǎn)安全。因此，通過采取廢氯氣處理方法以及設(shè)置廢氯氣處置裝置，進(jìn)行廢氯氣的處理。目前氯堿化工生產(chǎn)中廢氯氣的處理主要采用吸收原理，也就是借助濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）約為15%左右的氫氧化鈉進(jìn)行氯氣的吸收，具體反應(yīng)為：2NaOH+Cl2→NaClO+NaCl+H2O+106kJ。這一原理具有一定的生產(chǎn)附加價值，但是也有一定的缺陷。氯氣在水中溶解有一定的范圍，因此，需通過高效的規(guī)劃確保能夠進(jìn)行全部處理，避免出現(xiàn)氯氣吸收不完全，造成泄露的問題。此外，還有一種原理就是利用氯氣的氧化還原，進(jìn)行其他工業(yè)原料的制備。但是，該方法有較高的系統(tǒng)建設(shè)要求，還需要一些高溫、高壓或者催化劑的共同作用[1]，相應(yīng)成本投入也較大。

3 氯堿化工生產(chǎn)中廢氯氣的處理方法

3.1 堿液吸收法

堿液吸收法就是借用氫氧化鈉與氯氣發(fā)生反應(yīng)，最終生成NaClO、NaCl 以及水等，從而避免廢氯氣的排放。反應(yīng)生成的NaClO 還是漂白劑的主要成分，能夠進(jìn)行漂白劑的生產(chǎn)。但是因?yàn)檫@一反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在化學(xué)反應(yīng)的時候會釋放大量的熱量，因此，在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的時候要及時進(jìn)行熱量處理，避免因釋放大量的熱量而造成危險，或者由于反應(yīng)中溫度的變化，影響化學(xué)反應(yīng)的效果。而且在這一方法中，如果氯氣通入量過多，會造成NaClO 的分解，又產(chǎn)生氯氣。因此，要嚴(yán)格控制NaOH 溶液中的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），一般情況下需要低于1%。

在具體的氯堿生產(chǎn)工作當(dāng)中，基本上都會配置二級塔，提高廢氯氣的處理效率。通過一級主塔與二級輔塔相配合的方式，進(jìn)行廢氯氣的處理，保障廢氯氣的處理效果。對于放熱反應(yīng)中溫度的變化，通常采用冷卻器裝置進(jìn)行反應(yīng)溫度的管控，結(jié)合氯氣壓力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，保證廢氯氣處理的完全性，避免氯氣泄露問題的出現(xiàn)。該方法對廢氯氣的吸收速度較快，運(yùn)行效率較高，處理工藝流程不復(fù)雜，應(yīng)用相對較多。但是，成本相對較大，對于反應(yīng)產(chǎn)物的回收比較難解決，在產(chǎn)物回收再利用與排放方面存在較大的難題[2]。

3.2 鹽酸合成法

鹽酸合成法主要是將廢氯氣干燥并凈化后，加入適宜的H2，生成HCl，而HCl 遇水則會生成鹽酸。該方法中廢氯氣的純度較低，并不能直接進(jìn)行反應(yīng)，因此經(jīng)常需要借助一套相對較為完整的廢氯氣的干燥、凈化系統(tǒng)，保證反應(yīng)的順利進(jìn)行。在進(jìn)行鹽酸合成的時候，需要重點(diǎn)關(guān)注幾個方面：一是控制好廢氯氣與H2的壓力，進(jìn)行高質(zhì)量廢氯氣的收集與處理工作。二是要保證廢氯氣的凈化程度以及液化情況，確保反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。三是要時刻通過相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與狀況，及時進(jìn)行H2或廢氯氣的調(diào)控，保證鹽酸反應(yīng)的生成效果。四是當(dāng)停止反應(yīng)時，要逐步減少廢氯氣和H2，直到全部數(shù)值清零后，再關(guān)閉通道，避免殘余的有害氣體排出。這種處理方法的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠借助H2與氯氣的循環(huán)反應(yīng)，提高原料的使用效率，缺點(diǎn)是對生產(chǎn)技術(shù)要求較高，相應(yīng)的成本也較大[3]。

3.3 液氯生產(chǎn)法

當(dāng)氯堿化工生產(chǎn)中生成廢氯氣的純度較好的話，就可以進(jìn)行液氯的生成。而液氯作為一種最常用、且消毒效果較佳的消毒劑，在日常生活中的使用量較大。通過生成液氯的方式，還能夠有效提升廢氯氣的工業(yè)價值，從而帶動附加產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)行液氯生成的過程包括加入干燥劑、冷卻、施加壓力、氯氣液化，最終進(jìn)行產(chǎn)品包裝。但是這種處理方式只能應(yīng)用于氯堿生產(chǎn)企業(yè)或者冶金企業(yè)。該處理方法對廢氯氣的純度要求很高，實(shí)際應(yīng)用價值并不高。液氯生產(chǎn)法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)出物具有一定的日常應(yīng)用價值，能夠?yàn)槠髽I(yè)形成一定的附加產(chǎn)業(yè)價值。缺陷是應(yīng)用難度較大，要求較高，應(yīng)用局限性很大[4]。

3.4 水吸收法

水吸收法的原理是將廢氯氣溶到水中，反應(yīng)生成H-、Cl-以及ClO-等，這種處理方式只能夠進(jìn)行低濃度廢氯氣的處理。由于氯氣溶于水的程度有限，并且受到周圍光照、溫度等環(huán)境因素影響較大，容易造成氯氣的揮發(fā)。所以如果當(dāng)廢氯氣的濃度較大時，就會因不能及時溶于水而造成大量的氯氣揮發(fā)，形成嚴(yán)重污染。該方法局限性很大，一般情況下不建議使用[5]。

4 結(jié)語

氯堿化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量廢氯氣會對生產(chǎn)人員和附近居民的生命安全以及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。因此，在氯堿化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，進(jìn)行廢氯氣處理方法的研究并選擇合適的廢氯氣處理方式至關(guān)重要。氯堿化工企業(yè)一定要結(jié)合自身生產(chǎn)與發(fā)展的實(shí)際選擇適宜的處理方式，切實(shí)保證企業(yè)廢氯氣處理的高效性。