氯化苯生产尾气来源分析及处理方法

李 朋

（济宁中银电化有限公司，山东 济宁272121）

氯化苯生产过程排放的尾气来源及成分复杂，其中含有苯类物质，对环境污染重，对人类危害大，本文就氯化苯生产尾气各路来源逐一分析， 结合济宁中银电化有限公司实际情况， 简单介绍控制治理方法及措施。

1 氯化尾气来源及处理方法

氯化尾气中主要有O2、H2、N2、少量CL2、苯、HCl气等。

（1）氯化苯用电解装置尾氯生产，尾氯成分：Cl2为85%，H2为0.5%，O2为2.5%，N2为12%，由氯气与苯反应方程式C6H6+Cl2→C6H5Cl+HCl 得知，同等体积的氯气生成同体积的氯化氢气体。 因塔内温度较高，假定氯化氢全部被水吸收，则尾气成分：H2为3.3%，O2为16.7%，N2为80%。 氯化塔通氯量以600 m3/h 计， 则尾气中O2、H2、N2三者流量之和为90 m3/h，其中H2为3 m3/h，O2为15 m3/h，N2为72 m3/h。

因进塔苯中含水， 此部分水还会生成一定量氢气， 从而导致尾气中氢气含量增加， 因塔内温度较高，假定溶解于水中的氯化氢浓度为31%，若进苯含水0.05%， 氯化塔加苯量以14 m3/h 计， 根据2HCl+Fe→FeCl2+H2公式，可计算H2为0.6 m/h。

在正常生产中，氯化尾气成分主要包括O2、H2、N2， 合计流量为90.6 m3/h， 其中：H2为4%，O2为16.5%，N2为79.5%。

可以看出， 正常生产中氯化尾气中不溶性的氢气、 氧气等已富集形成爆炸性的混和气体。 针对这一情况， 在氯化尾气系统采取通入压缩空气吹除的措施，以防止爆鸣现象出现，避免事故发生，取得了良好效果。 改造后尾气含氢统计见表1。

表1 氯化尾气系统改造后尾气含氢统计表

考虑生产中稀释过程仍有爆鸣可能， 故仍要做好相应防范措施，比如：在工艺上严格要求，控制苯内含水，控制尾氯成分等，减少尾气中氢气产生量，控制适宜的流速， 使余气不至于在设备及管道的死角处富集，还特别要严格控制尾气含苯及尾氯含量。

（2）苯的氯化是在沸腾状态下进行的，生成物中有氯化苯和氯化氢气体，由于是高温连续氯化过程，反应热的移出是依靠苯的蒸发气化来实现的， 因此氯化排气中主要有氯化氢气体和苯蒸气。 其中排气中含苯采取低温喷淋吸收工艺， 严格控制工艺操作参数，基本实现了尾气含苯合格控制；排气内氯化氢吸收是通过用水或稀酸将其吸收制得31%的副产盐酸对外销售。

（3）在氯化反应中，通入的尾氯因不能够100%的和苯结合，故尾气中还含有微量的氯气。对于尾气中含有的少量氯气，车间增加水洗、碱洗装置一套，采用曝气处理后的中和碱水经沉淀后的上清液或新鲜碱液吸收尾气中的少量氯气，取得了一定的效果。

2 精馏尾气来源及处理方法

精馏真空尾气中主要有氯苯、 极少量苯、 水蒸气、氮气等。

（1）氯苯精馏采用的是减压蒸馏，利用水环真空泵维持系统较高的真空度，来满足工艺要求，正常生产中精馏系统真空度为93 kPa， 换算成绝对压力为8 kPa， 本装置水环真空泵极限绝对压力3.3 kPa，最大抽气量1 080 m3/h， 该抽气量为真空泵吸入状态下的体积流量，若在吸入压力为8 kPa 时，抽气量取1 080 m3/h， 则换算成标准工况下真空泵排气量为85 m3/h；即等同为精馏系统排放尾气流量。

（2）对于精馏真空尾气，综合考虑尾气的组成和各成分的物化特性，主要采用两级处理办法。第一级采用气液分离罐冷凝降温并分离， 使用-15 ℃冷冻盐水作为冷媒，基本上能全部回收尾气夹带的氯苯、苯等物料并再利用；第二级采用活性炭吸附处理，经吸咐后的尾气从25 m 排气筒达标排放，吸附装置达到运行周期按时进行吸附剂的更换， 作好吸附剂更换处置记录并存档。

3 各贮罐等有组织尾气来源及处理办法

各贮罐排放尾气中主要有苯、氯苯、空气、少量水蒸气等。

（1）本装置中间罐区有苯贮罐、氯化液贮罐、成品中间贮罐、次品中间贮罐、回收苯贮罐共计10 台固定拱顶罐。

固定顶罐呼吸损失包括工作呼吸（大呼吸）和静置呼吸（小呼吸）。

大呼吸计算：参照《石化标准石油化工储运系统罐区设计规范》：其中“液体进罐时的最大进液量所造成的罐体内液体蒸汽呼出量，当液体闪点（闭口）低于或等于45 ℃时，应按最大进液量的2.14 倍”。

与对照组比较，观察组血清UALB/UCr、α1-MG、RBP、Cys-C、hsCRP、Hcy、β2-MG、HbA1C阳性检出率明显升高，差异具有统计学意义（P＜0.01），见（表2）。

因氯苯、苯闪点分别为27~39 ℃、-15 ℃，根据上述设计规范：储罐大呼吸量（气态）为储罐单位时间内进料量体积的2.14 倍，氯苯日产以140 t 计，分别取进罐料量如下：氯苯：6 m3/h，苯：6.5 m3/h，氯化液：8 m3/h， 由此计算：10 台固定罐大呼吸排放量为43 m3/h。

小呼吸计算：以氯苯中间成品罐为例。

小呼吸量计算公式：LB=0.191×M（P/（100 910-P））0.68×D1.73×H0.51×ΔT0.45×FP×C×Kc式中：LB—固定顶罐呼吸量，kg/a；

M—储罐内蒸汽分子量，取值112；

P—大量液体状态下， 真实的蒸汽压力，Pa，取值3 900；

D—罐的直径，m，取值4.2；

H—平均蒸汽空间高度，m，取值2.5；

FP—涂层因子（无量纲）；根据油漆状况取值在1~1.5，取值1.25；

Kc—产品因子，取值1.0；

C—小直径罐调节因子（无量纲），直径9 m以下罐，C=1-0.0123（D-9）2；

代入公式： 氯苯中间成品罐小呼吸排放量0.003 m3/h，相比大呼吸量可忽略不计。

“大呼吸量”与“小呼吸量”求和：氯苯中间贮罐有组织排放尾气量43 m3/h。

（2）对于各贮罐的排放尾气，主要采用把各个贮罐排气连为一体，然后通入冷凝器内，用-15 ℃冷冻盐水作为冷媒冷凝吸收，并全部回收利用，取得了良好效果。

对于中和各酸贮罐的排放尾气， 同样采取把各个贮罐排气连为一体， 首先排气通过排气冷凝器，用-15 ℃冷冻盐水作为冷媒冷凝吸收其中的苯、氯苯等物料回收系统再利用，然后通入降膜吸收器内，用二中塔循环水进行吸收其中的氯化氢气体， 吸收液作为生产副酸使用。

4 总结

氯化苯生产中的排放尾气主要有三类， 其一是各中间贮罐尾气、中和各酸罐尾气；二是精馏真空系统尾气；三是来自喷淋吸收后的氯化尾气；三类排放尾气流量之和可达220 m3/h，其中含有少量苯、氯苯等有机物， 这些排放的尾气工艺治理技术和综合利用经验成熟，车间通过加强管理，严格工艺纪律，完善生产装备，强化检修回收等措施，有效的降低了苯消耗定额，同时治理后减轻了环境污染。随着国家环保要求标准的提高，如何进一步降低尾气中苯、氯苯等有机物废气的浓度， 将是下一步要重点解决的问题。