CN109316904A - 一种含氯废气的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种含氯废气的处理方法，涉及含氯废气处理领域，其先用第一碱性吸收剂对含氯废气进行一次吸收，在一次吸收过程中，氯气处于过量状态，与第一碱性吸收剂中的碱反应后，生成次氯酸盐，实现对氯气的回收利用。随后再将一次吸收过程中排出的尾气，用第二碱性吸收剂进行吸收，在二次吸收过程中，碱处于过量状态，可以保证氯气被完全吸收，避免其对环境的危害。该方法操作简单方便，对设备要求不高，其不但充分利用了废气中的氯，增加经济效益，还有效降低了对环境的污染，实现了绿色生产。

Description

一种含氯废气的处理方法
技术领域
本发明涉及含氯废气处理领域，具体而言，涉及一种含氯废气的处理方法。
背景技术
很多以氯气为原料的化工生产过程中，由于反应的转化率无法达到100％，未反应的Cl2会进入尾气中，形成大量含Cl2的废气。为满足环保要求，必须将上述废气送到三废站，使用碱性吸收剂对Cl2进行吸收处理，以防其直接排放到大气中，造成环境污染。但是，这样的处理方式，一方面不仅无法对废气中的氯进行回收利用，造成了氯的流失，另一方面还消耗了大量的碱性吸收剂，增加了生产成本，并产生了大量废水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含氯废气的处理方法，其能够对含氯废气中的氯进行有效吸收，并将其转化成有用的含氯化工产品。该方法操作简单方便，对设备要求不高，其既可以降低成本，实现原料的高效利用，提高过程的经济效益；又可以减少或避免废水的排放，提高过程的环境友好性，实现绿色生产。
本发明的实施例是这样实现的：
一种含氯废气的处理方法，其包括：
采用第一碱性吸收剂对含氯废气进行一次吸收，再用第二碱性吸收剂对一次吸收后产生的尾气进行二次吸收；
其中，含氯废气中氯的含量相对于第一碱性吸收剂中碱的含量处于过量状态；第二碱性吸收剂中碱的含量相对于尾气中氯的含量处于过量状态。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种含氯废气的处理方法。其先用第一碱性吸收剂对含氯废气进行一次吸收，在一次吸收过程中，氯气处于过量状态，与第一碱性吸收剂中的碱反应后，生成次氯酸盐，实现对氯气的回收利用。随后再将一次吸收过程中排出的尾气，用第二碱性吸收剂进行吸收，在二次吸收过程中，碱处于过量状态，可以保证氯气被完全吸收，避免其对环境的危害。该方法操作简单方便，对设备要求不高，其不但充分利用了废气中的氯，增加经济效益，还有效降低了对环境的污染，实现了绿色生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1所提供的含氯废气的处理方法的流程图；
图2为本发明实施例2所提供的含氯废气的处理方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种含氯废气的处理方法进行具体说明。
现有技术中，对于含氯废气的处理，通常采用NaOH或Ca(OH)2等碱性吸收剂来对氯气进行吸收，其化学反应式如下：
2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2O
或2Ca(OH)2+2Cl2＝CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
反应生成的NaClO是84消毒液的主要成分，而Ca(ClO)2则是漂白粉的主要成分，二者均具有实际的应用价值，若能加以利用，则可以达到降低生产成本，提高原料利用率，增加经济效益的目的。
然而，现有技术中，对于含氯废气中的氯加以利用则存在以下问题：NaClO和Ca(ClO)2的化学性质均不稳定，在光照、加热、接触空气等条件下，均容易发生分解，进一步生成NaCl、CaCl2，导致难以得到NaClO和Ca(ClO)2等有用产品。其化学式如下：
2NaClO＝2NaCl+O2↑
或Ca(ClO)2＝CaCl2+O2↑
为克服上述难题，就需要尽量保证吸收过程在避光、低温、密闭条件下进行，同时尽量缩短吸收反应完成后所获溶液在系统内的停留时间，最好将其直接、连续地加工为产品，以防其分解。
然而，在现有的含氯废气处理中，为保证Cl2被完全吸收，需要碱性吸收剂过量，吸收后的产物中就会剩余大量的碱，达不到产品要求，无法对NaClO、Ca(ClO)2进行回收。并且吸收剂的循环使用会延长NaClO、Ca(ClO)2的停留时间，进一步导致其分解。
若想要保证产品质量，对NaClO、Ca(ClO)2进行回收，就需要Cl2过量，并且避免吸收剂的循环使用，通过一次反应直接、连续获得产品。但这样又使废气中的Cl2不能被完全吸收，达不到废气处理的要求。因此，废气处理与获得有用产品两个目标之间产生了矛盾。
基于上述问题，本发明实施例提供了一种含氯废气的处理方法，其包括：
采用第一碱性吸收剂对含氯废气进行一次吸收，再用第二碱性吸收剂对一次吸收后产生的尾气进行二次吸收；
其中，含氯废气中氯的含量相对于第一碱性吸收剂中碱的含量处于过量状态；第二碱性吸收剂中碱的含量相对于尾气中氯的含量处于过量状态。
通过两次吸收，第一次吸收以获得产品为目的，因此保证Cl2过量，碱性吸收剂适量；第二次吸收以Cl2的完全吸收为目的，因此令碱性吸收剂过量，以吸收第一步中未被吸收的剩余Cl2。这样，既可以获得产品，又实现了废气的充分吸收。
其中，第一碱性吸收剂为固体碱和碱溶液中的任一种；优选地，第一碱性吸收剂中的碱包括氢氧化钠和氢氧化钙中的任一种。同样地，第二碱性吸收剂为固体碱和碱溶液中的任一种；优选地，第二碱性吸收剂中的碱包括氢氧化钠和氢氧化钙中的任一种。
进一步地，当第一碱性吸收剂为碱溶液时，一次吸收在第一气液接触设备中进行，第一碱性吸收剂和含氯废气在第一气液接触设备中流动方向相反。例如，采用常规的吸收塔作为第一气液接触设备时，可以将含氯废气由塔底通入，含氯废气在塔中自下而上流动，同时，将第一碱性吸收剂由塔顶通入，第一碱性吸收剂在塔中自上而下流动，与含氯废气形成逆流，来让第一碱性吸收剂可以和含氯废气充分接触。同时，含氯废气和第一碱性吸收剂处于一种连续流动的状态，来维持一次吸收过程的连续运作。
进一步地，第一气液接触设备的液相出口处pH值为2～4。第一碱性吸收剂中的碱在与氯气的反应过程中，不断被消耗，由于氯气处于过量状态，理论上碱应该被完全消耗掉。通过控制液相出口处的pH值，也即进行过一次吸收后的第一碱性吸收剂的pH值，即可判断第一碱性吸附剂中的碱是否被完全消耗，进而推断第一气液接触设备内，氯气是否相对于碱处于过量状态。
可选地，当第一碱性吸收剂为固体碱时，一次吸收是在气固接触设备中进行的。例如，可以将固体碱填充在固定床反应器内作为固体吸附剂，再将含氯废气通入，让含氯废气在通过固体碱时，与固体碱发生反应。此时，应注意在固体碱消耗完时，及时将产品取出，再重新添加新的固体碱来维持一次吸收的进行。
同理，当第二碱性吸收剂为碱溶液，二次吸收是在第二气液接触设备中进行的，第二碱性吸收剂和尾气在第二气液接触设备中流动方向相反。其具体设置方式与一次吸收过程类似，此处将不再进行赘述。不过，由于第二碱性吸收剂中的碱相对于尾气中的氯处于过量状态，第二气液接触设备的液相出口处pH值为9～12，来确保第二气液接触设备中的碱液处于过量状态。可选地，第二碱性吸收剂同样可以采用固体碱，此时，二次吸收是在气固接触设备中进行的。
值得注意的是，在两次吸收的过程中，第一吸收剂和第二吸收剂可以是采用同样的碱，也可以是不同的碱，例如，可以在一次吸收中用氢氧化钠吸收，而在二次吸收中用氢氧化钙吸收等。同样地，第一吸收剂第二吸收剂所用的碱的状态可以相同也可以不同，例如，可以在一次吸收中用碱溶液进行吸收，而在二次吸收中用固体碱进行吸收等，在实际操作时，可以根据具体的需求进行组合。
进一步地，一次吸收以收集产品为首要目的，为了尽量减少产品的分解，应尽量减少其停留时间，一次吸收后的第一吸收剂直接收集并进行后续加工，用于生产含氯产品。而二次吸收的过程中，碱是处于过量状态，可以将经过二次吸收后的第二碱性吸收剂重复利用，应用到下一次的二次吸附中。以采用碱溶液在吸收塔中的形式为例，经过二次吸收后由塔底排出的第二碱性吸收剂，可以设置回流管道，将其重新输送至塔顶继续参与二次吸收，增加第二碱性吸收剂的利用率。此时，应密切关注液相出口处的pH值，若pH值处于9～12的范围，且较为靠近上限12，则可以回流至塔顶继续参与二次吸收；若pH值处于9～12的范围内，且较为靠近下限9，则不再回流继续使用。
可选地，在第一碱性吸收剂和第二碱性吸收剂相同的情况下，也可以将经过二次吸收后的第二碱性吸收剂作为第一碱性吸收剂使用，应用到一次吸收中。同样以采用碱溶液在吸收塔中的形式为例，一次吸收过程中耗费的碱的量实际是很少的，而二次吸收过后的第二碱性吸收剂中仍旧残留有大量的碱，足以用在一次吸收过程中。例如，上文提到的，二次吸收后，排出的第二碱性吸收剂pH值处于9～12的范围内，且较为靠近下限9的情况，虽然无法回流继续参与二次吸收，但仍可以输送至一次吸收的吸收塔塔顶，去参与一次吸收，避免对碱的浪费。
进一步地，在进行一次吸收之前，先将含氯废气用饱和氯化钠溶液洗涤。饱和氯化钠溶液可以洗去含氯废气中的可溶性气体，提高后续产品的纯度。以生产四氯化硅的废气为例，废气中除了包含氯气外，还含有残余的四氯化硅，四氯化硅与水反应生成二氧化硅和氯化氢，氯化氢溶于水除去，二氧化硅则可以通过过滤器去除，达到纯化的目的。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种含氯废气的处理方法，其流程图如图1所示，其包括以下步骤：
S1.某工艺流程产生的废气总流量为368kg/h，其中，Cl2：91kg/h，SiCl4：22kg/h，CO：145kg/h，N2：110kg/h。
在前处理工序，用2570.4kg/h饱和NaCl溶液对该废气进行淋洗，其中的SiCl4与饱和NaCl溶液中的水反应，生成SiO2，用板框压滤机过滤掉SiO2等固体废渣，溶液返回循环使用。
S2.处理后的废气组成为Cl2：86.34kg/h，CO：145kg/h，N2：110kg/h。
用310.8kg/h浓度为28％的NaOH溶液通过吸收塔对该废气进行一次吸收，一次吸收过程中，维持液相出口处pH为3～4。生成388.5kg/h有效氯含量为10％的NaClO溶液，作为84消毒液产品出售。
S3.一次吸收后的尾气组成为Cl2：8.64kg/h，CO：145kg/h，N2：110kg/h。
用1000kg/h浓度为28％的NaOH溶液通过吸收塔对该废气进行二次吸收，二次吸收过程中，维持液相出口处pH为9～12。将剩余Cl2完全吸收，废气排放处理。吸收后的NaOH溶液中分出310.8kg/h用于第一次吸收的吸收剂，剩余689.2kg/h NaOH溶液在重新补充至1000kg/h后返回吸收塔顶循环使用。
实施例2
本实施例提供一种含氯废气的处理方法，其流程图如图2所示，其包括以下步骤：
S1.某工艺流程产生的废气总流量为368kg/h，其中，Cl2：91kg/h，SiCl4：22kg/h，CO：145kg/h，N2：110kg/h。
在前处理工序，用2570.4kg/h饱和NaCl溶液对该废气进行淋洗，其中的SiCl4与饱和NaCl溶液中的水反应，生成SiO2，用板框压滤机过滤掉SiO2等固体废渣，溶液返回循环使用。
S2.处理后的废气组成为Cl2：86.34kg/h，CO：145kg/h，N2：110kg/h。将该废气通入填充消石灰(含水量1％)的固定床反应器，进行一次吸收，直至消石灰中的Ca(OH)2完全转化，将固体取出，作为漂白粉产品出售。再将反应器内填充进新的消石灰，继续反应。
S3.一次吸收后的废气组成为Cl2：8.64kg/h，CO：145kg/h，N2：110kg/h。
用1000kg/h浓度为28％的NaOH溶液通过吸收塔对该废气进行二次吸收，二次吸收过程中，维持液相出口处pH为9～12。将剩余Cl2完全吸收，废气排放处理。吸收后的NaOH溶液返回吸收塔顶循环使用，直至溶液中的NaOH完全转化为NaCl，则将其作为废水排放，并更换新的吸收剂。
综上所述，本发明实施例提供了一种含氯废气的处理方法。其先用第一碱性吸收剂对含氯废气进行一次吸收，在一次吸收过程中，氯气处于过量状态，与第一碱性吸收剂中的碱反应后，生成次氯酸盐，实现对氯气的回收利用。随后再将一次吸收过程中排出的尾气，用第二碱性吸收剂进行吸收，在二次吸收过程中，碱处于过量状态，可以保证氯气被完全吸收，避免其对环境的危害。该方法操作简单方便，对设备要求不高，其不但充分利用了废气中的氯，增加经济效益，还有效降低了对环境的污染，实现了绿色生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含氯废气的处理方法，其特征在于，包括：
采用第一碱性吸收剂对所述含氯废气进行一次吸收，再用第二碱性吸收剂对一次吸收后产生的尾气进行二次吸收；
其中，所述含氯废气中氯的含量相对于所述第一碱性吸收剂中碱的含量处于过量状态；所述第二碱性吸收剂中碱的含量相对于所述尾气中氯的含量处于过量状态。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述第一碱性吸收剂为固体碱和碱溶液中的任一种；优选地，所述第一碱性吸收剂中的碱包括氢氧化钠和氢氧化钙中的任一种。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述第二碱性吸收剂为固体碱和碱溶液中的任一种；优选地，所述第二碱性吸收剂中的碱包括氢氧化钠和氢氧化钙中的任一种。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述一次吸收是在第一气液接触设备中进行的，所述第一碱性吸收剂为碱溶液；所述第一碱性吸收剂和所述含氯废气在所述第一气液接触设备中流动方向相反；优选地，所述第一气液接触设备的液相出口处pH值为2～4。
5.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述一次吸收是在气固接触设备中进行的，所述第一碱性吸收剂为固体碱。
6.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述二次吸收是在第二气液接触设备中进行的，所述第二碱性吸收剂为碱溶液；所述第二碱性吸收剂和所述尾气在所述第二气液接触设备中流动方向相反；优选地，所述第二气液接触设备的液相出口处pH值为9～12。
7.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述二次吸收是在气固接触设备中进行的，所述第二碱性吸收剂为固体碱。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，将经过所述二次吸收后的所述第二碱性吸收剂重复利用，应用到下一次的所述二次吸附中。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，将经过所述二次吸收后的所述第二碱性吸收剂作为第一碱性吸收剂使用，应用到所述一次吸收中。
10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在进行所述一次吸收之前，先将所述含氯废气用饱和氯化钠溶液洗涤。
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