CN100434145C - 废氯催化水蒸气还原方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废氯催化水蒸气还原方法，属废气回收技术领域。其特点是它是采用废氯气和水蒸气在250℃～350℃在以活性炭为载体的触媒的催化下发生反应，生成氯化氢气体和氧气，氯化氢气体经降膜吸收器吸收，作为工业用盐酸，氧气则由盐酸储罐的顶部或上部直接排出，少量未反应的氯气则最后用石灰乳吸收。本发明采用的水蒸气还原法是一个全新的工艺路线，采用的催化剂使低含量废氯在达到吸收目的的同时，大幅度减少了废水和废渣的产生，减轻了职工劳动强度，改善了工作环境。而且充分利用了废资源，变废为宝。本发明氯气的单级转化率可达到80%以上。产品盐酸达到精致盐酸的标准。

Description

废氯催化水蒸气还原方法
技术领域：
本发明涉及一种废氯还原方法，特别是涉及一种废氯催化水蒸气还原方法。属废气回收技术领域。
背景技术：
众所周知，氯气对人体有严重危害。它能刺激眼、鼻、喉以及呼吸道，当其浓度为1～6毫克每立方米时对人体有显著刺激，30～60分钟可致严重中毒；浓度为120～170毫克每立方米时，可引起急性肺水肿及肺炎；当打到3000毫克每立方米时，可迅速麻痹呼吸中枢，出现“闪电性死亡”。长期吸入低浓度的氯气会引起慢性中毒，主要症状为鼻炎、慢性支气管炎，肺气肿和肝硬化。对氯敏感的人接触氯气会发生皮炎或湿疹。同时对植物有危害作用。它与空气中的水结合所产生的盐酸对金属和建筑物有腐蚀作用。因此国家在很早就制定了工业企业卫生标准，规定氯气在空气中的排放量为≤1毫克每立方米。
目前对于工业生产中产生的废氯气治理有溶剂吸收法、合成炉法和石灰乳或电石渣吸收法。
溶剂吸收法是将废氯经四氯化碳吸收，再经解析塔解析后放出氯气，最后返回反应系统利用。此工艺流程比较长，投资较高，消耗能源比较多，同时四氯化碳会破坏空气的臭氧层。
合成炉法又称燃烧法。由于该法必须具备足够的氢气和对氯气浓度有一定的要求，其应用受到很大的限制。
石灰乳或电石渣吸收法虽然能起到吸收氯气的作用，也不受资源的限制，但其在吸收废氯的同时产生了大量的废水和废渣，给企业的环保建设造成很大的压力。随着国家对环保要求的提高及许多发达国家纷纷关闭耗能严重的小型氯碱装置，氯气的价格节节爬高，企业迫切希望有新方法改变这种现状。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种工艺流程较短，投资较低，消耗能源较少，应用广泛、保护环境的废氯催化水蒸气还原方法。
本发明的目的是这样实现的：一种废氯催化水蒸气还原方法，其特点是它是采用废氯气和水蒸气在250℃～350℃在以活性炭为载体的触媒的催化下发生反应，生成氯化氢气体和氧气，氯化氢气体经降膜吸收器吸收，作为工业用盐酸，氧气则由盐酸储罐的顶部或上部直接排出，少量未反应的氯气则最后用石灰乳吸收。
其反应机理为：氯气与水蒸气反应生成氯化氯和次氯酸，次氯酸在高温及催化剂的催化作用下迅速分解生成氯化氢和氧气。反应方程式如下：
Cl2+H2O→HCl+HClO
HClO→HCl+O2。
本发明废氯催化水蒸气还原方法，所述的以活性炭为载体的触媒催化剂加入有锌、钒、磷和钼。
本发明废氯催化水蒸气还原方法，加入的锌、钒、磷和钼四者的摩尔比为1∶0.01～0.05∶0.08～0.1∶0.005～0.01。
本发明废氯催化水蒸气还原方法，加入的锌、钒、磷和钼分别为氧化锌、五氧化二钒、磷酸和三氧化钼。
本发明废氯催化水蒸气还原方法，所述的以活性炭为载体的触媒催化剂的制备方法为：把氧化锌、五氧化二钒和三氧化钼加入到水中，生成的混合物在搅拌下于60℃～80℃加入磷酸和草酸，待氧化锌、五氧化二钒和三氧化钼完全溶解后加入活性炭，制成一混合物，加热浓缩，并经恒温干燥120℃～140℃、10小时～14小时，制得的混合物在空气中于240℃～260℃锻烧0.5～1小时，在340℃～360℃锻烧3.5～4.5即得。
本发明废氯催化水蒸气还原方法，废氯气和水蒸气在在触媒的催化下发生反应的温度较好为280℃～310℃。在这个温度范围内催化剂的活性能稳定在其最佳状态，反应结果的重复性也比较好。
本发明废氯催化水蒸气还原方法，废氯与水蒸气的摩尔比为1∶1.85～2.05。考虑到水蒸气与氯化氢接触易形成盐酸，盐酸在高温下具有强腐蚀，对设备的防腐能力提出很高的要求。因此水蒸气不能过量太多。同时为了进一步反应完全，一般采用二级串联反应模式，以达到反应效率95％的要求。
本发明采用的水蒸气还原法是一个全新的工艺路线，采用的催化剂使低含量废氯在达到吸收目的的同时，大幅度减少了废水和废渣的产生，减轻了职工劳动强度，改善了工作环境。而且充分利用了废资源，变废为宝。本发明氯气的单级转化率可达到80％以上。产品盐酸达到精致盐酸的标准。
具体实施方式：
百菌清尾气中废氯的综合治理：
百菌清项目主要由氯化工段、氨氧化工段、三废治理及有关辅助设施组成。氯化工段尾气主要由氯气、氯化氢气体及不凝性气体。对于百菌清尾气中的我们氯气采用废氯催化水蒸气还原方法。其工艺流程为：
百菌清尾气(氯化氢、氯气、不凝性气体)→三级降膜水吸收→高温水蒸气反应器(250～350℃)→三级降膜水吸收→石灰乳吸收。
实施例1：
以活性炭为载体的触媒催化剂的制备方法为：把81.0g氧化锌、4.60g五氧化二钒和0.72g三氧化钼加入到200毫升水中，生成的混合物在搅拌下于60℃～80℃加入7.84g磷酸和150g草酸，待氧化锌、五氧化二钒和三氧化钼完全溶解后加入300g活性炭，制成一混合物，加热浓缩，并经恒温干燥120℃～140℃、10小时～14小时，制得的混合物在空气中于240℃～260℃锻烧0.5～1小时，在340℃～360℃锻烧3.5～4.5即得。
实施例2：
实施例2与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和三氧化钼的加量：2.23g五氧化二钒、0.72g三氧化钼。其余同实施例1。
实施例3：
实施例3与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和三氧化钼的加量：0.90g五氧化二钒、0.72g三氧化钼。其余同实施例1。
实施例4：
实施例4与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和三氧化钼的加量：4.60g五氧化二钒、1.15g三氧化钼。其余同实施例1。
实施例5：
实施例5与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和三氧化钼的加量：4.60g五氧化二钒、1.44g三氧化钼。其余同实施例1。
实施例6：
实施例6与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和三氧化钼的加量：2.23g五氧化二钒、1.15g三氧化钼。其余同实施例1。
实施例7：
实施例7与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和三氧化钼的加量：2.23g五氧化二钒、1.44g三氧化钼。其余同实施例1。
实施例8：
实施例8与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和三氧化钼的加量：0.90g五氧化二钒、1.15g三氧化钼。其余同实施例1。
实施例9：
实施例9与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和三氧化钼的加量：0.90g五氧化二钒、1.44g三氧化钼。其余同实施例1。
实施例10：
实施例10与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和磷酸的加量：4.60g五氧化二钒、8.82g磷酸。其余同实施例1。
实施例11：
实施例11与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和磷酸的加量：2.23g五氧化二钒、8.82g磷酸。其余同实施例1。
实施例12：
实施例12与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒和磷酸的加量：0.90g五氧化二钒、8.82g磷酸。其余同实施例1。
实施例13：
实施例13与实施例1的不同之处仅在于三氧化钼和磷酸的加量：0.72g三氧化钼、7.84g磷酸。其余同实施例1。
实施例14：
实施例14与实施例1的不同之处仅在于三氧化钼和磷酸的加量：0.72g三氧化钼、8.82g磷酸。其余同实施例1。
实施例15：
实施例15与实施例1的不同之处仅在于三氧化钼和磷酸的加量：0.72g三氧化钼、9.80g磷酸。其余同实施例1。
实施例16：
实施例16与实施例1的不同之处仅在于三氧化钼和磷酸的加量：1.15g三氧化钼、7.84g磷酸。其余同实施例1。
实施例17：
实施例17与实施例1的不同之处仅在于三氧化钼和磷酸的加量：1.15g三氧化钼、8.82g磷酸。其余同实施例1。
实施例18：
实施例18与实施例1的不同之处仅在于三氧化钼和磷酸的加量：1.15g三氧化钼、9.80g磷酸。其余同实施例1。
实施例19：
实施例19与实施例1的不同之处仅在于三氧化钼和磷酸的加量：1.44g三氧化钼、7.84g磷酸。其余同实施例1。
实施例20：
实施例20与实施例1的不同之处仅在于三氧化钼和磷酸的加量：1.44g三氧化钼、8.82g磷酸。其余同实施例1。
实施例21：
实施例21与实施例1的不同之处仅在于三氧化钼和磷酸的加量：1.44g三氧化钼、9.80g磷酸。其余同实施例1。
实施例22：
实施例22与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒的加量：2.23g五氧化二钒。其余同实施例1。
实施例23：
实施例23与实施例1的不同之处仅在于五氧化二钒的加量：0.90g五氧化二钒。其余同实施例1。
此项目采用的催化剂使尾气中的低含量废氯在达到吸收目的的同时，大幅度减少了废水与废渣的产生。该项目的预期目标为催化剂连续使用寿命达到600小时，生产能力达到目处理废氯20吨，氯气的单级转化率达到80％，产品盐酸达到精致盐酸的标准。

Claims (5)

1、一种废氯催化水蒸气还原方法，它是采用废氯气和水蒸气在250℃～350℃在以活性炭为载体的触媒的催化下发生反应，生成氯化氢气体和氧气，氯化氢气体经降膜吸收器吸收，作为工业用盐酸，氧气则由盐酸储罐的顶部或上部直接排出，少量未反应的氯气则最后用石灰乳吸收，其特征在于以活性炭为载体的触媒催化剂加入有锌、钒、磷和钼。
2、根据权利要求1所述的一种废氯催化水蒸气还原方法，其特征在于加入的锌、钒、磷和钼四者的摩尔比为1∶0.01～0.05∶0.08～0.1∶0.005～0.01。
3、根据权利要求2所述的一种废氯催化水蒸气还原方法，其特征在于加入的锌、钒、磷和钼分别为氧化锌、五氧化二钒、磷酸和三氧化钼。
4、根据权利要求1～3其中之一所述的一种废氯催化水蒸气还原方法，其特征在于废氯气和水蒸气在280℃～310℃在触媒的催化下发生反应。
5、据权利要求1～3其中之一所述的一种废氯催化水蒸气还原方法，其特征在于废氯气与水蒸气的摩尔比为1∶1.85～2.05。
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