氯化苯生產尾氣來源分析及處理方法

李 朋

（濟寧中銀電化有限公司，山東 濟寧272121）

氯化苯生產過程排放的尾氣來源及成分復雜，其中含有苯類物質，對環境污染重，對人類危害大，本文就氯化苯生產尾氣各路來源逐一分析， 結合濟寧中銀電化有限公司實際情況， 簡單介紹控制治理方法及措施。

1 氯化尾氣來源及處理方法

氯化尾氣中主要有O2、H2、N2、少量CL2、苯、HCl氣等。

（1）氯化苯用電解裝置尾氯生產，尾氯成分：Cl2為85%，H2為0.5%，O2為2.5%，N2為12%，由氯氣與苯反應方程式C6H6+Cl2→C6H5Cl+HCl 得知，同等體積的氯氣生成同體積的氯化氫氣體。 因塔內溫度較高，假定氯化氫全部被水吸收，則尾氣成分：H2為3.3%，O2為16.7%，N2為80%。 氯化塔通氯量以600 m3/h 計， 則尾氣中O2、H2、N2三者流量之和為90 m3/h，其中H2為3 m3/h，O2為15 m3/h，N2為72 m3/h。

因進塔苯中含水， 此部分水還會生成一定量氫氣， 從而導致尾氣中氫氣含量增加， 因塔內溫度較高，假定溶解于水中的氯化氫濃度為31%，若進苯含水0.05%， 氯化塔加苯量以14 m3/h 計， 根據2HCl+Fe→FeCl2+H2公式，可計算H2為0.6 m/h。

在正常生產中，氯化尾氣成分主要包括O2、H2、N2， 合計流量為90.6 m3/h， 其中：H2為4%，O2為16.5%，N2為79.5%。

可以看出， 正常生產中氯化尾氣中不溶性的氫氣、 氧氣等已富集形成爆炸性的混和氣體。 針對這一情況， 在氯化尾氣系統采取通入壓縮空氣吹除的措施，以防止爆鳴現象出現，避免事故發生，取得了良好效果。 改造后尾氣含氫統計見表1。

表1 氯化尾氣系統改造后尾氣含氫統計表

考慮生產中稀釋過程仍有爆鳴可能， 故仍要做好相應防范措施，比如：在工藝上嚴格要求，控制苯內含水，控制尾氯成分等，減少尾氣中氫氣產生量，控制適宜的流速， 使余氣不至于在設備及管道的死角處富集，還特別要嚴格控制尾氣含苯及尾氯含量。

（2）苯的氯化是在沸騰狀態下進行的，生成物中有氯化苯和氯化氫氣體，由于是高溫連續氯化過程，反應熱的移出是依靠苯的蒸發氣化來實現的， 因此氯化排氣中主要有氯化氫氣體和苯蒸氣。 其中排氣中含苯采取低溫噴淋吸收工藝， 嚴格控制工藝操作參數，基本實現了尾氣含苯合格控制；排氣內氯化氫吸收是通過用水或稀酸將其吸收制得31%的副產鹽酸對外銷售。

（3）在氯化反應中，通入的尾氯因不能夠100%的和苯結合，故尾氣中還含有微量的氯氣。對于尾氣中含有的少量氯氣，車間增加水洗、堿洗裝置一套，采用曝氣處理后的中和堿水經沉淀后的上清液或新鮮堿液吸收尾氣中的少量氯氣，取得了一定的效果。

2 精餾尾氣來源及處理方法

精餾真空尾氣中主要有氯苯、 極少量苯、 水蒸氣、氮氣等。

（1）氯苯精餾采用的是減壓蒸餾，利用水環真空泵維持系統較高的真空度，來滿足工藝要求，正常生產中精餾系統真空度為93 kPa， 換算成絕對壓力為8 kPa， 本裝置水環真空泵極限絕對壓力3.3 kPa，最大抽氣量1 080 m3/h， 該抽氣量為真空泵吸入狀態下的體積流量，若在吸入壓力為8 kPa 時，抽氣量取1 080 m3/h， 則換算成標準工況下真空泵排氣量為85 m3/h；即等同為精餾系統排放尾氣流量。

（2）對于精餾真空尾氣，綜合考慮尾氣的組成和各成分的物化特性，主要采用兩級處理辦法。第一級采用氣液分離罐冷凝降溫并分離， 使用-15 ℃冷凍鹽水作為冷媒，基本上能全部回收尾氣夾帶的氯苯、苯等物料并再利用；第二級采用活性炭吸附處理，經吸咐后的尾氣從25 m 排氣筒達標排放，吸附裝置達到運行周期按時進行吸附劑的更換， 作好吸附劑更換處置記錄并存檔。

3 各貯罐等有組織尾氣來源及處理辦法

各貯罐排放尾氣中主要有苯、氯苯、空氣、少量水蒸氣等。

（1）本裝置中間罐區有苯貯罐、氯化液貯罐、成品中間貯罐、次品中間貯罐、回收苯貯罐共計10 臺固定拱頂罐。

固定頂罐呼吸損失包括工作呼吸（大呼吸）和靜置呼吸（小呼吸）。

大呼吸計算：參照《石化標準石油化工儲運系統罐區設計規范》：其中“液體進罐時的最大進液量所造成的罐體內液體蒸汽呼出量，當液體閃點（閉口）低于或等于45 ℃時，應按最大進液量的2.14 倍”。

與對照組比較，觀察組血清UALB/UCr、α1-MG、RBP、Cys-C、hsCRP、Hcy、β2-MG、HbA1C陽性檢出率明顯升高，差異具有統計學意義（P＜0.01），見（表2）。

因氯苯、苯閃點分別為27~39 ℃、-15 ℃，根據上述設計規范：儲罐大呼吸量（氣態）為儲罐單位時間內進料量體積的2.14 倍，氯苯日產以140 t 計，分別取進罐料量如下：氯苯：6 m3/h，苯：6.5 m3/h，氯化液：8 m3/h， 由此計算：10 臺固定罐大呼吸排放量為43 m3/h。

小呼吸計算：以氯苯中間成品罐為例。

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

M—儲罐內蒸汽分子量，取值112；

P—大量液體狀態下， 真實的蒸汽壓力，Pa，取值3 900；

D—罐的直徑，m，取值4.2；

H—平均蒸汽空間高度，m，取值2.5；

FP—涂層因子（無量綱）；根據油漆狀況取值在1~1.5，取值1.25；

Kc—產品因子，取值1.0；

C—小直徑罐調節因子（無量綱），直徑9 m以下罐，C=1-0.0123（D-9）2；

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

“大呼吸量”與“小呼吸量”求和：氯苯中間貯罐有組織排放尾氣量43 m3/h。

（2）對于各貯罐的排放尾氣，主要采用把各個貯罐排氣連為一體，然后通入冷凝器內，用-15 ℃冷凍鹽水作為冷媒冷凝吸收，并全部回收利用，取得了良好效果。

對于中和各酸貯罐的排放尾氣， 同樣采取把各個貯罐排氣連為一體， 首先排氣通過排氣冷凝器，用-15 ℃冷凍鹽水作為冷媒冷凝吸收其中的苯、氯苯等物料回收系統再利用，然后通入降膜吸收器內，用二中塔循環水進行吸收其中的氯化氫氣體， 吸收液作為生產副酸使用。

4 總結

氯化苯生產中的排放尾氣主要有三類， 其一是各中間貯罐尾氣、中和各酸罐尾氣；二是精餾真空系統尾氣；三是來自噴淋吸收后的氯化尾氣；三類排放尾氣流量之和可達220 m3/h，其中含有少量苯、氯苯等有機物， 這些排放的尾氣工藝治理技術和綜合利用經驗成熟，車間通過加強管理，嚴格工藝紀律，完善生產裝備，強化檢修回收等措施，有效的降低了苯消耗定額，同時治理后減輕了環境污染。隨著國家環保要求標準的提高，如何進一步降低尾氣中苯、氯苯等有機物廢氣的濃度， 將是下一步要重點解決的問題。