化工制藥工藝殘?jiān)紵^程固氯分析

陶曉峰+++施長義

摘 要：化工殘?jiān)兴挠袡C(jī)氯在燃燒過程中基本上以氯化氫形式釋放，添加氧化鈣能有效地抑制氯化氫的生成，研究表明化工殘?jiān)休^高的燃燒熱值，混入木屑及煤分別對化工殘?jiān)膿]發(fā)份階段和碳固定燃燒階段起到明顯助燃效果，本文重點(diǎn)就化工制藥工藝殘?jiān)紵^程固氯進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：化工制藥；工藝殘?jiān)贿^程固氯

近幾年，化工廠生產(chǎn)所殘留的化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境造成的影響越來越明顯，焚燒是處理化學(xué)殘留物質(zhì)最直接的方式，不過這種處理方法對生態(tài)環(huán)境不利，且焚燒的熱量也無法得到合理利用。 現(xiàn)階段，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用廢棄物，可對衍生燃料進(jìn)行制備，一般而言，衍生燃料可以單獨(dú)燃燒，也可同其他燃料混合燃燒，除此之外，它還能夠氣化制氣，有利于氣體的運(yùn)輸與保存。本文通過建立實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而探討化工制藥工藝燃燒的具體過程。實(shí)驗(yàn)中所取的樣品由某省的某化工廠提供，對物質(zhì)進(jìn)行減蒸工藝后，形成黑固體殘?jiān)瑲堅(jiān)尸F(xiàn)為半固體狀，這些黑色殘?jiān)褪潜敬螌?shí)驗(yàn)中的樣品，對分析原料的組成及其生產(chǎn)工藝后，發(fā)現(xiàn)殘?jiān)邪罅坑袡C(jī)氯化物，需要對樣品去水。試樣燃燒過程中，探究氯化氫溶度，根據(jù)P=（A-B）/A×100%計(jì)算經(jīng)過燃燒后的灰渣熱灼減率。

一、試驗(yàn)裝置及方法

試驗(yàn)裝置采用固定床石英玻璃管，其長度與管徑參數(shù)為500mm、25mm，反應(yīng)管中間安裝有高l0mm的耐高溫陶瓷芯片。試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)將采集來的樣品放置于該芯片上，通過熱電偶溫控儀對其進(jìn)行加熱，使用氫氧化鈉溶液吸收排放的氯化氫氣體.進(jìn)而通過排放出的氯化氫的總量檢測固氯效果。首先，通過分析化工制藥原材料和生產(chǎn)工藝采集含有氯化物殘?jiān)穆然飿悠罚黄浯危瑢?.59樣品進(jìn)行去水處理后，放入溫度在105℃左右的恒溫箱進(jìn)行干燥，5h后取出樣品將其研磨成細(xì)顆粒狀備用；最后將研磨后的樣品放入試驗(yàn)裝置中進(jìn)行加熱處理。加熱時(shí)會(huì)從樣品中釋放氯化氫氣體，被氫氧化鈉溶液吸收后使用離子色譜儀對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行定量分析，然后計(jì)算釋放出的氯的量。

二、試驗(yàn)結(jié)果分析

（一）吸收劑對固氯效果的影響

試驗(yàn)中使用碳酸鈣，氧化鈣作為固氯的試劑，通過以下化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了固氯的效果。

2HCI+CaO→CaCl2+H2O （g） （1）

2HCI+CaCO3→CaCl2+CO2（g）+H2O（g） （2）

其中化學(xué)反應(yīng)（1）是可逆反應(yīng)，而且當(dāng)溫度高于700℃時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)CaC03→CaO+CO2，因此為了避免該反應(yīng)對固氯效果判定的干擾試驗(yàn)時(shí)將溫度保持在700℃以下。為了研究碳酸鈣，氧化鈣加入量對樣品釋放氯化氫量的影響.通過試驗(yàn)對該項(xiàng)問題進(jìn)行對比分析，通過記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看在同等試驗(yàn)條件下碳酸鈣的固化效果沒有氧化鈣效果好，而且隨著固化劑量的增加，固化效果得到明顯增強(qiáng)，主要表現(xiàn)為氧化鈣與樣品質(zhì)量之比為0.8時(shí)，固氯效果高達(dá)97%，碳酸鈣與樣品質(zhì)量之比為2.0時(shí)，固氯效果為76%。之后隨著固化劑量的增加固化率保持平穩(wěn)。

（二）溫度對固氯效果的影響

參考上述試驗(yàn)氧化鈣、碳酸鈣與樣品質(zhì)量比分別為0.8、2.0時(shí)具有較好固氯效果的事實(shí)，研究該條件下溫度對固氯效果的影響。試驗(yàn)時(shí)保持100C/min的升溫速率，且空氣流速為每分鐘100mL，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果可知當(dāng)試驗(yàn)溫度由550℃到650℃時(shí)，測量反應(yīng)器中氯化氫的量非常小，說明此條件下碳酸鈣與氧化鈣的固氯效果較好。繼續(xù)提高實(shí)驗(yàn)溫度至700℃時(shí)，對反應(yīng)器中氯化氫濃度進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)此時(shí)氯化氫具有較高濃度，說明該溫度條件下固氯劑的固氯性能較差。造成這種結(jié)果出現(xiàn)的原因在于：固氯化學(xué)反應(yīng)（1）是可逆反應(yīng)，當(dāng)試驗(yàn)溫度達(dá)到700℃時(shí).部分氯化鈣會(huì)重新分解為生產(chǎn)氯化氫。另外，試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度升高到750℃時(shí)，樣品處于熔融狀態(tài)，使其與固氯劑結(jié)合在一起，不利用反應(yīng)的有效進(jìn)行。

（三）木屑對固氯效果的影響

試驗(yàn)時(shí)為了增強(qiáng)樣品的可燃性與熱值，使用木屑作為試驗(yàn)進(jìn)行的助燃劑，分別按照氧化鈣：樣品：木屑=0.8：1：3（條件1）以及碳酸鈣：樣品：木屑=3：1：2（條件2）的條件進(jìn)行研究。試驗(yàn)條件同樣保持10℃每分鐘的速率，空氣流速為每分鐘100mL，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)條件1的固氯效率為98%，條件2的固氯效率為78%。經(jīng)儀器測定木屑在溫度340℃和450℃時(shí)分解程度達(dá)到峰值。而這兩個(gè)溫度并未達(dá)到樣品熱分解峰值溫度（樣品熱分解達(dá)到峰值的溫度為560℃，因此試驗(yàn)加熱時(shí)木屑首先分解，而且分解過程產(chǎn)生的熱量時(shí)樣品的局部溫度得到提高，一定程度上促進(jìn)了樣品的分解，雖然此時(shí)樣品的整體溫度并未提高，主要因?yàn)槟拘挤懦龅臒崃看龠M(jìn)了氣固吸收反應(yīng)的發(fā)生。使用熱重分析儀對試驗(yàn)混合物進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)當(dāng)試驗(yàn)溫度達(dá)到560℃時(shí)木屑的存在使樣品的熱分解峰值變小，該試驗(yàn)說明將木屑作為助燃劑加人.的確一定程度上促進(jìn)了樣品的分解。

三、結(jié)束語

本次實(shí)驗(yàn)中選擇木屑作為助燃劑， 它屬于固體廢氣物燃料，其熱值較高，幾乎是殘?jiān)膬杀叮ㄟ^試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，化工制藥工藝殘?jiān)紵龝r(shí)含有的氯元素主要以氯化氫的形式釋放出來，而且隨著試驗(yàn)溫度的增加氯化氫釋放速率明顯提高。在550℃溫度條件下，釋放達(dá)到最大值：試驗(yàn)時(shí)加入氧化鈣或碳酸鈣能夠達(dá)到較好的固氯效果，不過在同等條件下碳酸鈣的固氯效果稍差。當(dāng)氧化鈣與樣品質(zhì)量之比為0.8時(shí).固氯效率高達(dá)97%，而碳酸鈣與樣品質(zhì)量之比為2時(shí)，固氯效率為76%，如果繼續(xù)增加固氯的量，固氯效率保持穩(wěn)定：當(dāng)試驗(yàn)溫度超過650%時(shí)，固氯效果反而變差.主要因?yàn)楣搪葧r(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為可逆反應(yīng)，溫度升高反而會(huì)重新生成氯化氫：同時(shí)向樣品中添加木屑一定程度提高固氯效果。

參考文獻(xiàn)：

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