氯气是一种黄绿色的、有刺激性气味的有毒气体,属高度危害物质,二级毒物,吸入高浓度氯可刺激迷走神经,引起反射性心跳骤停或喉头痉挛导致猝死,一般场所含量不得超过1mg/m3。
大气中氯气的主要来源是制氯厂、制碱厂以及利用氯制造农药、漂白剂、消毒剂、塑料、合成纤维等工业排出的废气,这类废气中含有较大量的氯气,许多未经治理就排放到大气,对周围环境造成了严重影响。
在工业生产中,特别是氯碱厂,副产有大量的氢气,该氢气含量很高,具有极高的利用价值,将能给企业带能可观的收益。但由于该氢气中含有微量的氯气,而氯气是下游催化剂的致命毒物,目前国内外脱氯剂对氯气无法脱除,市场上还没有开发出常温微量氯气脱氯剂。因此,常温微量氯气脱除技术成为该过程能否实施的关键。
为解决这一问题,湖北省化学研究院研制成功了一种常温微量氯气脱氯剂,该剂可将原料气中的氯气脱除至≤0.1×10—6,工作氯容≥10%,较好地解决了这一难题,可以工业推广应用。
1 实验部分
1.1 样品制备
目前,脱氯剂主要的制备方法有浸渍法、机械混合法、共沉淀法。我们采用浸渍法制备常温微量氯气脱氯剂,经干燥、焙烧制得实验所需的脱氯剂样品。
1.2 实验方法
将原粒度脱氯剂样品均匀装入反应管中,通入配有氯气的原料气,调节流量和温度至规定值,稳定1h后开始测定进、出口氯气含量,每小时分析一次,当出口氯气含量超过0.1×10—6,则认为脱氯剂被氯气穿透,停止试验,然后分析穿透氯容。
2 结果与讨论
2.1 进口氯气含量对氯容量的影响
以氮气为载气,在空速为2000h—1,高径比为3∶1,反应温度为常温的实验条件下,改变进口氯气含量,按实验方法待样品穿透后,分析其氯容量,结果见图1:
由图1结果可知,随着进口氯气含量的增加,氯容量逐渐下降。结合本实验条件,控制进口氯气含量为400×10—6左右。
2.3 空速对氯容量的影响
以氮气为载气,高径比为3∶1,在反应温度为常温,进口氯气含量为400×10—6左右,空速为500~3000h—1的实验条件下进行测试,按实验方法待样品穿透后,分析其氯容量,结果见图2:
由图2结果可见,随着空速的增加,氯容量直线下降,其主要原因是由于流速增加,两相接触时间缩短,导致传质区加大,床层利用率大幅下降造成的结果。
2.4 高径比对氯容量的影响
根据实验装置和实验室的条件,我们选择了两种高径比1.7∶1和3.0∶1进行实验,以氮气为载气,在空速为2000h—1,氯气体积分数为400×10—6左右,反应温度为常温的实验条件下对两种高径比进行测试,按实验检测方法待样品穿透后,分析其氯容量,结果见表1:
由表2结果可见,高径比为1.7∶1和3.0∶1脱氯剂的氯容量相差不大,说明在这两种高径比之间对脱氯剂氯容的影响不大。
2.5 侧线试验
国内某甲醇厂附近有一氯碱厂,由于空气中含有微量氯气,从脱碳再生系统进入脱碳气后危害甲醇催化剂,我们在其氯碱厂现场,以该厂区空气(含有微量氯气)为原料气,进行脱除氯气试验。实验条件为:脱氯剂装填量17m1,H/D=1∶1,空速2000h—1,结果如下表:
侧线试验结果表明,脱氯剂对氯气的脱除效果显著,脱除率达到95%以上。
3 结论
采用浸渍法制备了的氯气脱氯剂在反应温度为常温,空速≤2000h—1、进口氯气体积分数≤600×10—6、出口氯气体积分数≤0.1×10—6的条件下,该脱氯剂的氯容量可达到10%以上,侧线试验的氯气脱除率达到95%以上,可以工业推广应用。