專(zhuān)利名稱(chēng)：廢氯催化水蒸氣還原方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢氯還原方法，特別是涉及一種廢氯催化水蒸氣還原方法。屬?gòu)U氣回收技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，氯氣對(duì)人體有嚴(yán)重危害。它能刺激眼、鼻、喉以及呼吸道，當(dāng)其濃度為1～6毫克每立方米時(shí)對(duì)人體有顯著刺激，30～60分鐘可致嚴(yán)重中毒；濃度為120～170毫克每立方米時(shí)，可引起急性肺水腫及肺炎；當(dāng)打到3000毫克每立方米時(shí)，可迅速麻痹呼吸中樞，出現(xiàn)“閃電性死亡”。長(zhǎng)期吸入低濃度的氯氣會(huì)引起慢性中毒，主要癥狀為鼻炎、慢性支氣管炎，肺氣腫和肝硬化。對(duì)氯敏感的人接觸氯氣會(huì)發(fā)生皮炎或濕疹。同時(shí)對(duì)植物有危害作用。它與空氣中的水結(jié)合所產(chǎn)生的鹽酸對(duì)金屬和建筑物有腐蝕作用。因此國(guó)家在很早就制定了工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定氯氣在空氣中的排放量為≤1毫克每立方米。
目前對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氯氣治理有溶劑吸收法、合成爐法和石灰乳或電石渣吸收法。
溶劑吸收法是將廢氯經(jīng)四氯化碳吸收，再經(jīng)解析塔解析后放出氯氣，最后返回反應(yīng)系統(tǒng)利用。此工藝流程比較長(zhǎng)，投資較高，消耗能源比較多，同時(shí)四氯化碳會(huì)破壞空氣的臭氧層。
合成爐法又稱(chēng)燃燒法。由于該法必須具備足夠的氫氣和對(duì)氯氣濃度有一定的要求，其應(yīng)用受到很大的限制。
石灰乳或電石渣吸收法雖然能起到吸收氯氣的作用，也不受資源的限制，但其在吸收廢氯的同時(shí)產(chǎn)生了大量的廢水和廢渣，給企業(yè)的環(huán)保建設(shè)造成很大的壓力。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高及許多發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛關(guān)閉耗能?chē)?yán)重的小型氯堿裝置，氯氣的價(jià)格節(jié)節(jié)爬高，企業(yè)迫切希望有新方法改變這種現(xiàn)狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種工藝流程較短，投資較低，消耗能源較少，應(yīng)用廣泛、保護(hù)環(huán)境的廢氯催化水蒸氣還原方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種廢氯催化水蒸氣還原方法，其特點(diǎn)是它是采用廢氯氣和水蒸氣在250℃～350℃在以活性炭為載體的觸媒的催化下發(fā)生反應(yīng)，生成氯化氫氣體和氧氣，氯化氫氣體經(jīng)降膜吸收器吸收，作為工業(yè)用鹽酸，氧氣則由鹽酸儲(chǔ)罐的頂部或上部直接排出，少量未反應(yīng)的氯氣則最后用石灰乳吸收。
其反應(yīng)機(jī)理為氯氣與水蒸氣反應(yīng)生成氯化氯和次氯酸，次氯酸在高溫及催化劑的催化作用下迅速分解生成氯化氫和氧氣。反應(yīng)方程式如下
。
本發(fā)明廢氯催化水蒸氣還原方法，所述的以活性炭為載體的觸媒催化劑加入有鋅、釩、磷和鉬。
本發(fā)明廢氯催化水蒸氣還原方法，加入的鋅、釩、磷和鉬四者的摩爾比為1∶0.01～0.05∶0.08～0.1∶0.005～0.01。
本發(fā)明廢氯催化水蒸氣還原方法，加入的鋅、釩、磷和鉬分別為氧化鋅、五氧化二釩、磷酸和三氧化鉬。
本發(fā)明廢氯催化水蒸氣還原方法，所述的以活性炭為載體的觸媒催化劑的制備方法為把氧化鋅、五氧化二釩和三氧化鉬加入到水中，生成的混合物在攪拌下于60℃～80℃加入磷酸和草酸，待氧化鋅、五氧化二釩和三氧化鉬完全溶解后加入活性炭，制成一混合物，加熱濃縮，并經(jīng)恒溫干燥120℃～140℃、10小時(shí)～14小時(shí)，制得的混合物在空氣中于240℃～260℃鍛燒0.5～1小時(shí)，在340℃～360℃鍛燒3.5～4.5即得。
本發(fā)明廢氯催化水蒸氣還原方法，廢氯氣和水蒸氣在在觸媒的催化下發(fā)生反應(yīng)的溫度較好為280℃～310℃。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)催化劑的活性能穩(wěn)定在其最佳狀態(tài)，反應(yīng)結(jié)果的重復(fù)性也比較好。
本發(fā)明廢氯催化水蒸氣還原方法，廢氯與水蒸氣的摩爾比為1∶1.85～2.05。考慮到水蒸氣與氯化氫接觸易形成鹽酸，鹽酸在高溫下具有強(qiáng)腐蝕，對(duì)設(shè)備的防腐能力提出很高的要求。因此水蒸氣不能過(guò)量太多。同時(shí)為了進(jìn)一步反應(yīng)完全，一般采用二級(jí)串聯(lián)反應(yīng)模式，以達(dá)到反應(yīng)效率95％的要求。
本發(fā)明采用的水蒸氣還原法是一個(gè)全新的工藝路線，采用的催化劑使低含量廢氯在達(dá)到吸收目的的同時(shí)，大幅度減少了廢水和廢渣的產(chǎn)生，減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境。而且充分利用了廢資源，變廢為寶。本發(fā)明氯氣的單級(jí)轉(zhuǎn)化率可達(dá)到80％以上。產(chǎn)品鹽酸達(dá)到精致鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式百菌清尾氣中廢氯的綜合治理百菌清項(xiàng)目主要由氯化工段、氨氧化工段、三廢治理及有關(guān)輔助設(shè)施組成。氯化工段尾氣主要由氯氣、氯化氫氣體及不凝性氣體。對(duì)于百菌清尾氣中的我們氯氣采用廢氯催化水蒸氣還原方法。其工藝流程為百菌清尾氣(氯化氫、氯氣、不凝性氣體)→三級(jí)降膜水吸收→高溫水蒸氣反應(yīng)器(250～350℃)→三級(jí)降膜水吸收→石灰乳吸收。
實(shí)施例1以活性炭為載體的觸媒催化劑的制備方法為把81.0g氧化鋅、4.60g五氧化二釩和0.72g三氧化鉬加入到200毫升水中，生成的混合物在攪拌下于60℃～80℃加入7.84g磷酸和150g草酸，待氧化鋅、五氧化二釩和三氧化鉬完全溶解后加入300g活性炭，制成一混合物，加熱濃縮，并經(jīng)恒溫干燥120℃～140℃、10小時(shí)～14小時(shí)，制得的混合物在空氣中于240℃～260℃鍛燒0.5～1小時(shí)，在340℃～360℃鍛燒3.5～4.5即得。
實(shí)施例2實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和三氧化鉬的加量2.23g五氧化二釩、0.72g三氧化鉬。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例3實(shí)施例3與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和三氧化鉬的加量0.90g五氧化二釩、0.72g三氧化鉬。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例4實(shí)施例4與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和三氧化鉬的加量4.60g五氧化二釩、1.15g三氧化鉬。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例5實(shí)施例5與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和三氧化鉬的加量4.60g五氧化二釩、1.44g三氧化鉬。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例6實(shí)施例6與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和三氧化鉬的加量2.23g五氧化二釩、1.15g三氧化鉬。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例7實(shí)施例7與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和三氧化鉬的加量2.23g五氧化二釩、1.44g三氧化鉬。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例8實(shí)施例8與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和三氧化鉬的加量0.90g五氧化二釩、1.15g三氧化鉬。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例9實(shí)施例9與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和三氧化鉬的加量0.90g五氧化二釩、1.44g三氧化鉬。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例10實(shí)施例10與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和磷酸的加量4.60g五氧化二釩、8.82g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例11實(shí)施例11與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和磷酸的加量2.23g五氧化二釩、8.82g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例12實(shí)施例12與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩和磷酸的加量0.90g五氧化二釩、8.82g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例13實(shí)施例13與實(shí)施例1的不同之處僅在于三氧化鉬和磷酸的加量0.72g三氧化鉬、7.84g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例14實(shí)施例14與實(shí)施例1的不同之處僅在于三氧化鉬和磷酸的加量0.72g三氧化鉬、8.82g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例15實(shí)施例15與實(shí)施例1的不同之處僅在于三氧化鉬和磷酸的加量0.72g三氧化鉬、9.80g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例16實(shí)施例16與實(shí)施例1的不同之處僅在于三氧化鉬和磷酸的加量1.15g三氧化鉬、7.84g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例17實(shí)施例17與實(shí)施例1的不同之處僅在于三氧化鉬和磷酸的加量1.15g三氧化鉬、8.82g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例18實(shí)施例18與實(shí)施例1的不同之處僅在于三氧化鉬和磷酸的加量1.15g三氧化鉬、9.80g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例19實(shí)施例19與實(shí)施例1的不同之處僅在于三氧化鉬和磷酸的加量1.44g三氧化鉬、7.84g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例20實(shí)施例20與實(shí)施例1的不同之處僅在于三氧化鉬和磷酸的加量1.44g三氧化鉬、8.82g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例21實(shí)施例21與實(shí)施例1的不同之處僅在于三氧化鉬和磷酸的加量1.44g三氧化鉬、9.80g磷酸。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例22實(shí)施例22與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩的加量2.23g五氧化二釩。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例23實(shí)施例23與實(shí)施例1的不同之處僅在于五氧化二釩的加量0.90g五氧化二釩。其余同實(shí)施例1。
此項(xiàng)目采用的催化劑使尾氣中的低含量廢氯在達(dá)到吸收目的的同時(shí)，大幅度減少了廢水與廢渣的產(chǎn)生。該項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)為催化劑連續(xù)使用壽命達(dá)到600小時(shí)，生產(chǎn)能力達(dá)到目處理廢氯20噸，氯氣的單級(jí)轉(zhuǎn)化率達(dá)到80％，產(chǎn)品鹽酸達(dá)到精致鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種廢氯催化水蒸氣還原方法，其特征在于它是采用廢氯氣和水蒸氣在250℃～350℃在以活性炭為載體的觸媒的催化下發(fā)生反應(yīng)，生成氯化氫氣體和氧氣，氯化氫氣體經(jīng)降膜吸收器吸收，作為工業(yè)用鹽酸，氧氣則由鹽酸儲(chǔ)罐的頂部或上部直接排出，少量未反應(yīng)的氯氣則最后用石灰乳吸收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢氯催化水蒸氣還原方法，其特征在于以活性炭為載體的觸媒催化劑加入有鋅、釩、磷和鉬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢氯催化水蒸氣還原方法，其特征在于加入的鋅、釩、磷和鉬四者的摩爾比為1∶0.01～0.05∶0.08～0.1∶0.005～0.01。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢氯催化水蒸氣還原方法，其特征在于加入的鋅、釩、磷和鉬分別為氧化鋅、五氧化二釩、磷酸和三氧化鉬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種廢氯催化水蒸氣還原方法，其特征在于以活性炭為載體的觸媒催化劑的制備方法為首先，把氧化鋅、五氧化二釩和三氧化鉬加入到水中，生成的混合物在攪拌下于60℃～80℃加入磷酸和草酸，待氧化鋅、五氧化二釩和三氧化鉬完全溶解后加入活性炭，制成一混合物，加熱濃縮，并經(jīng)恒溫干燥120℃～140℃、10小時(shí)～14小時(shí)，制得的混合物在空氣中于240℃～260℃鍛燒0.5～1小時(shí)，在340℃～360℃鍛燒3.5～4.5即得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5其中之一所述的一種廢氯催化水蒸氣還原方法，其特征在于廢氯氣和水蒸氣在280℃～310℃在觸媒的催化下發(fā)生反應(yīng)。
7.據(jù)權(quán)利要求1～5其中之一所述的一種廢氯催化水蒸氣還原方法，其特征在于廢氯與水蒸氣的摩爾比為1∶1.85～2.05。
8.據(jù)權(quán)利要求7其中之一所述的一種廢氯催化水蒸氣還原方法，其特征在于廢氯與水蒸氣的摩爾比為1∶1.85～2.05。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢氯催化水蒸氣還原方法，屬?gòu)U氣回收技術(shù)領(lǐng)域。其特點(diǎn)是它是采用廢氯氣和水蒸氣在250℃～350℃在以活性炭為載體的觸媒的催化下發(fā)生反應(yīng)，生成氯化氫氣體和氧氣，氯化氫氣體經(jīng)降膜吸收器吸收，作為工業(yè)用鹽酸，氧氣則由鹽酸儲(chǔ)罐的頂部或上部直接排出，少量未反應(yīng)的氯氣則最后用石灰乳吸收。本發(fā)明采用的水蒸氣還原法是一個(gè)全新的工藝路線，采用的催化劑使低含量廢氯在達(dá)到吸收目的的同時(shí)，大幅度減少了廢水和廢渣的產(chǎn)生，減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境。而且充分利用了廢資源，變廢為寶。本發(fā)明氯氣的單級(jí)轉(zhuǎn)化率可達(dá)到80％以上。產(chǎn)品鹽酸達(dá)到精致鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)B01D53/68GK1712109SQ20051003927
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月10日
發(fā)明者黃岳興 申請(qǐng)人:江陰市蘇利精細(xì)化工有限公司