浅议氯碱生产中废氯气的处理方法

徐鹏

摘 要：为了保护生态环境、提升废氯气处理效果，对氯碱生产中废氯气的处理方法进行了研究。首先，对废氯气性质进行了分析，指出了废氯气会对环境造成污染。然后，结合生产实际，详细分析了用于废氯气处理的碱液吸收法、合成盐酸法、生成液氯法、溶剂吸收法、水吸收法。

关键词：氯碱生产；废氯气；处理方法

随着我国化工行业的迅速发展，氯碱工业也得到了发展。但是，氯碱生产技术、设备仍然比较落后，无法适应新的发展形势。尤其是废氯气处理技术不成熟，严重影响了我国的生态环境保护。为了推进氯碱工业的可持续发展、缓解废氯气对生态环境的污染，应继续加大对废氯气处理方法的研究力度，从而为氯碱企业治理废氯气提供可靠的参考。

1 废氯气性质

废氯气是指以氯气为主的混合气体，属于有毒物质，不仅会破坏生态环境，还会威胁到人们的身体健康。例如，车内空气中的氯气质量浓度不能超过1 mg/m3。如果超过这一标准，就会造成人体中毒。氯碱工业是指通过电解氯化钠溶液来制取氢氧化钠溶液、氯气、氢气并以其为原料的工业，在生产中难免会出现废氯气。若是不能及时处理这些废氯气，直接将其排放到空气中，就會造成大气污染。当其质量浓度积累到一定值时，有可能引发爆炸事故。

2 废氯气处理方法

2.1 碱液吸收方法

碱液吸收方法是指用氢氧化钠溶液吸收氯气，使其发生反应，生成稳定的次氯酸钠、氯化钠、水等物质。其中，次氯酸钠可作漂白剂。需要注意的是，该反应属于放热反应，会产生大量的热。所以，要采取合适的方法及时转移热量，并控制反应温度，以免氯发生分解，导致废氯气吸收效果受到影响。另外，还需控制废氯气的通氯量。因为通氯量过大会导致生产的次氯酸钠再次发生分解，生成氯气[1]。一般情况下，要保证氢氧化钠溶液过量不会超过1%。

在实际生产中，需要处理的废氯气不仅有各种极槽开停车带来的废氯气，还有各生产槽溢出的废氯气。例如，设置二级塔进行废氯气处理，以一级塔为主塔、二级塔为保护塔，配备碱液循环槽、循环泵、冷却器等设备。这些设备都可以吸收废氯气，而且，即使其中一个塔发生故障，另一个塔也会正常吸收氯气。同时，为了保证废氯气装置不会停止运行，可加装自控阀。除此之外，还需注意以下问题：（1）严格控制操作温度。碱吸收废氯气属于放热反应，反应产生的热不仅会影响碱液的吸收能力，还会加速次氯酸钠分解。因此，可采取调节冷却器进出口阀门的方法，控制其反应温度，从而提升废氯气吸收效果。（2）时刻关注氯气系统压力。如果发现吸收塔进出口真空度发生变化，就要及时检查风机、丝网捕集器以及其他设备。总之，一定要将废氯气系统压力控制在负压状态，以免出现氯气泄漏现象[2]。（3）如果循环泵发生故障，就要及时维修。

2.2 合成盐酸法

对废氯气进行干燥、净化后，通入适量的氢气，可合成氯化氢。氯化氢溶于水就可合成盐酸。但是需要注意的是，废氯气不等同于纯氯气，不能直接用于盐酸合成。所以，要设计完整的回收、利用工艺，提升废氯气的处理效果[3]。

例如，某厂应用了三合一盐酸炉对废氯气进行处理，具体流程包括：首先，利用废氯分配台引出废氯气，经过废氯缓冲罐后送入三合一炉。然后，用原氯气点燃三合一炉，待火焰稳定后通入废氯气，并逐渐关闭原氯气阀。同时，氢气也会提前通过缓冲罐，进入三合一炉，与氯气接触、燃烧，生成氯化氢气体。接下来，氯化氢气体和稀盐酸混合，生成高纯盐酸。最后，经过炉底、液封罐流入贮槽。在这一过程中，未被吸收的氯化氢气体、惰性气体等会被水流喷射到回收塔中用于二次吸收。另外，为了提高三合一炉的安全性，可将废氯气管道、原氯气管道在三合一炉进口前连接在一起。

应用该处理方法需注意：（1）要合理控制废氯气压力和氢气压力。同时，为了控制废氯气压力，要及时收集其他工段的生产情况。（2）控制氯气的液化效率及废氯气纯度。（3）重点观察三合一炉的火焰颜色。其正常颜色为青白色。若出现其他颜色，要及时调节，以免氢气或氯气过量，影响盐酸合成的效果。（4）在停炉时，要缓慢地减少废氯气、氢气的通入量，直到通气量为零，才能关闭气阀。同时，在确定火焰完全熄灭后，才能关停循环泵，但要继续保持水流泵运行，从而尽可能地将炉内的有害气体清除干净。（5）为了保证高纯盐酸的质量，可在尾气塔、酸罐上使用衬胶。同时，还要严格控制各个环节的操作，以免杂质流入其中。

2.3 生成液氯法

如果废氯气的纯度比较高，则可用于液氯生产。液氯属于最常见且价格低、效果好的消毒剂，日常消耗量非常大。这样就可提高废氯气的利用价值，促进化工企业经济效益的提升。废氯气合成液氯的流程包括加干燥剂、冷却加压、液氯、钢瓶封装。这种方法只限于氯碱厂、有色金属冶炼厂排放的废氯气处理。虽然从原理上来说，可以使废氯气转化为液氯，但是从工艺上来说比较难以实现。而且，该工艺对废氯气的纯度要求比较高。所以，化工企业要结合实际情况，充分考虑现有的生产工艺，确认是否能应用这种处理方法。

2.4 溶剂吸收法

溶剂吸收法是指应用除水以外的有机或无机溶剂吸收废氯气，再对溶剂进行加热或减压等操作，从已经吸收废氯气的溶剂中解吸出纯氯气。然后，循环利用溶剂，继续进行氯气的吸收、处理。也可以将已经吸收氯气的溶剂用于再生产。从中能够看出，这种处理方法比较简单、有效。最重要的是，可循环利用吸收废氯气的溶剂。但是从目前来看，该工艺的成本比较高。我国尚未有关于这种工艺的报道。

常用的溶剂包括四氯化碳、二氯化碘、氯磺酸等。这些溶剂主要在低温状态下进行废氯气的吸收，然后在较高的温度、压力下解吸出高纯度氯气。工艺成本比较高是因为溶剂价格高，且需要密封性好的设备、管道。即使溶剂可二次回收利用，其投入成本仍比其他处理工艺成本高。

2.5 水吸收法

水吸收法的原理是使氯气溶于水，形成氢离子、氯离子、次氯酸离子平衡的溶液。但是，这种方法只适合低浓度废氯气的处理。因为氯气在水中的溶解度有限，且容易受到光照影响，出现氯气逸出现象。一旦废氯气浓度过高，水无法溶解，就会导致废氯气逸散，造成二次污染。不过，国外有在低温、高压状态下回收废氯气再进行加热或减压解吸氯气的处理工艺。所以，化工企业要结合实际情况，灵活考虑是否应用这种处理方法。毕竟，这种处理方法的局限性比较大，不值得大面积推广 。

2.6 废铁屑处理法

应用废铁屑处理废氯气的原理是让废铁屑与酸洗废液反应，生成氯化亚铁溶液、废铁屑混合溶液，然后，用强氧化剂进行处理，使其发生氧化还原反应。这样氯化亚铁会被氧化成氯化铁。由于铁屑的存在，三价铁会再次被还原成二价铁。接下来，就可以继续通入废氯气，将二价铁氧化成三价铁，并再次被铁屑还原成二价铁，如此反复，就可继续吸收废氯气，实现循环吸收。

从本质上来说，废铁屑吸收废氯气属于吸收净化法。这是工业废弃治理常用的一种方法。具体还可将其细分为物理吸收和化学吸收。其中，物理吸收的原理是利用气体污染物在溶剂中的溶解度；化学吸收则是利用气体污染物与其中活性成分的反应选择能力。应用废铁屑吸收废氯气，不仅可以生成氯化亚铁，还可以生成聚合氯化铁，这种物质比较稳定，温度、酸碱度的适用范围比较广，且可继续用到排水工业中。由此可見，废铁屑处理废氯气工艺不但所需成本低，而且方法简单，可循环吸收、利用。尤其是适用于不同浓度的废氯气，非常适合化工企业使用。另外，生成的产物还可继续利用，能有效促进化工企业经济效益的提升。

2.7 分离回收氯法

分离回收氯主要指从含氯、二氧化碳、不凝性气体等混合气体中分离回收氯。对此，我国许多专家学者都进行了研究，并取得了一定的研究成果。例如，针对含氯、二氧化碳、氧、氮、一氧化碳的混合气体，提出了进行混合压缩、冷却、全回流精馏塔、液化、加热蒸发操作的方法，实现气体分离，进而得到高纯度氯；针对氯气中含有少量有机杂质的情况，可用液氯进行氯气洗涤的方法提纯氯气；针对氯气中含有不凝性杂质的情况，可采用在液化塔内低温处理的方法，分离氯气与不凝性杂质；针对含有不凝性气体、氮、氯的混合气体，可采用压缩、冷却、热交换、再次冷却的方式进行氯气与其他气体的分离。但是这些方法也有缺点，化工企业要结合实际，灵活选择分离工艺或者进行分离工艺的优化、改造，使其符合实际生产要求。

3 结语

氯碱生产中的废氯气对生态环境、人体安全的影响非常大。化工企业应当高度重视对废氯气处理工艺的研究。从目前来看，虽然废氯气的处理方法非常多，但是化工企业必须结合生产实际，灵活选择处理方法，这样才能提高废氯气处理的成效，实现废氯气的回收利用，提高自身的经济效益。

[参考文献]

[1] 刘江泽，黄小虎，董建刚，等.废氯气吸收系统装置优化[J].氯碱工业，2016，52（11）：21-24.

[2] 孙电宾.废氯气处理系统工艺改造[J].氯碱工业，2016，52（4）：16-18.

[3] 袁相春，马会娟.废氯气处理系统运行小结[J].氯碱工业，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