氟苯生產(chǎn)過程中的污染物排放計算

李博

摘 要：氟化工產(chǎn)品以其耐化學品、耐高低溫、耐老化、低摩擦、絕緣性能好等優(yōu)勢，被廣泛應用于軍工、化工、機械等領域，已成為化工行業(yè)中發(fā)展最快、最具高新技術和最有前景的行業(yè)之一。因此，對氟化工中較典型的產(chǎn)品——氟苯進行了工藝分析，并預測了其“三廢”污染物的排放情況。

關鍵詞：氟苯；高分子材料；合成釜；氫氟酸

中圖分類號：X51 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.079

1 概述

1.1 氟化工行業(yè)概況

近年來，全球氟化工產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，并在新的應用領域中不斷拓展。長期以來，全球含氟高分子材料的生產(chǎn)能力與消費需求快速、同步增長，其中，在亞洲地區(qū)尤其是在我國發(fā)展迅速。

1.2 氟苯理化的性質和氟苯產(chǎn)品的用途

1.2.1 氟苯理化的性質

氟苯理化屬于無色透明液體，熔點為-42.22 ℃，沸點為84.734 ℃（760 mm Hg），相對密度為1.025（20 ℃），能與乙醇、乙醚混溶。

1.2.2 氟苯產(chǎn)品的用途

氟苯產(chǎn)品是新型半晶型芳香族熱塑性工程塑料聚醚醚酮的主要合成原料，也是抗精神病特效藥物三氟派啶醇、三氟哌啶苯、五氟利多、喹諾酮類藥物-環(huán)丙沙星等的主要原材料，同時，還用于農(nóng)藥殺蟲劑、殺卵劑和塑料樹脂的鑒定。

2 氟苯的工藝流程和排污環(huán)節(jié)

氟苯的工藝流程為：將無水氟化氫由低位槽轉入反應釜中，在攪拌狀態(tài)下向合成釜中滴加一定量的苯胺，滴加溫度控制在±10 ℃，使其充分反應，生成苯胺氫氟酸鹽；用螺旋加料機向合成釜中加入一定量的亞硝酸鈉，并將溫度控制在±5 ℃，反應生成重氮鹽；加入一定量的尿素去除過量的亞硝酸鈉；控制釜溫在一定時間內勻速上升至規(guī)定溫度，使其完全分解，排放出氮氣和氟化氫氣體。這部分氣體經(jīng)過三級水噴淋+一級堿液吸收處理后，通過15 m高的排氣筒排放（G1），水噴淋產(chǎn)生的廢液可作為副產(chǎn)品氫氟酸外售，堿噴淋廢水排入污水處理站（W1）。

合成完畢的物料靜置分層，將粗品與母液分離。分離出的母液（氟化鈉、氫氟酸等物質）經(jīng)過噴霧干燥，可去除氟化鈉和有機雜質（S1），最后進行三級冷凝回收氟化氫。其中，第一級冷凝產(chǎn)生的氫氟酸（40%）作為副產(chǎn)品外售；第二級冷凝產(chǎn)生的氫氟酸（70%）加入濃硫酸蒸餾以回收氟化氫，釜殘作為固廢排放（S2）；第三級冷凝后的氟化氫（99.9%）可直接作為原料，第三級冷凝和硫酸蒸餾冷凝系統(tǒng)的不凝氣進入回收車間，水噴淋產(chǎn)生的廢液作為副產(chǎn)品氫氟酸外售，堿噴淋廢水進入氟化鈉回收工段。

將粗品中的氫氟酸加堿中和后進行水汽蒸餾（釜溫≤103 ℃），并對蒸餾后的殘液分層，沉淀物作為固體廢物（S3），水相作為廢水排入污水處理站（W2）；水汽蒸餾中的不凝氣通過冷凝器上方排氣口（8 m）排放（G3），冷凝器收集液體后再次分層，水相作為廢水排入污水處理站（W3），油相進入常壓蒸餾系統(tǒng)（釜溫≤105 ℃，塔頂溫度≤85.5 ℃）進一步去除有機雜質；常壓蒸餾時通過冷凝器上方的排氣口（8 m）排放不凝氣（G4），蒸餾后會產(chǎn)生釜殘的排放物（S4）。精餾后的氟苯加入燒堿去除水分后即為成品，分離后的燒堿回用至中和工序。

氟苯項目的工藝流程和排污環(huán)節(jié)如圖1所示。

3 “三廢”污染物的排放情況

以年產(chǎn)3 000 t氟苯計算，氟苯“三廢”污染物的產(chǎn)排情況如下。

3.1 廢氣

氟苯項目廢氣主要包括生產(chǎn)車間噴淋吸收尾氣、回收車間噴淋吸收尾氣、蒸餾（精餾）不凝氣。其中，噴淋廢氣主要污染物為HF，其質量濃度為3 131 mg/m3，產(chǎn)生量為112.75 t/年，經(jīng)過三級噴淋水吸收+一級堿液吸收后，排放濃度為5.56 mg/m3，產(chǎn)生量為0.2 t/年；水汽蒸餾和常壓蒸餾工藝廢氣中的主要污染物為氟苯，產(chǎn)生量均為0.1 t/年，經(jīng)過活性炭吸附后，排放量均為0.05 t/年。

3.2 廢水

氟苯項目工藝廢水主要包括堿噴淋廢水、分層廢水。堿噴淋廢水水量為218.72 m3/年，污染物產(chǎn)生濃度為COD 200 mg/L，全鹽量為17.8%，產(chǎn)生量為COD 0.04 t/年，全鹽排放量為47.28 t/年；水汽蒸餾分層廢水水量為1 199.44 m3/年，污染物產(chǎn)生濃度為COD 20 000 mg/L，全鹽量為3.6%，產(chǎn)生量為COD 25.1 t/年，全鹽排放量為45.2 t/年；常壓蒸餾分層廢水水量為560 m3/年，污染物產(chǎn)生濃度為COD 5 000 mg/L，產(chǎn)生量為COD 2.81 t/年。

3.3 固廢

氟苯項目產(chǎn)生的固體廢物主要是碳化物、廢硫酸、精餾（蒸餾）殘渣等。其中，碳化物產(chǎn)生量為1 142 t/年；廢硫酸產(chǎn)生量為476.62 t/年；蒸餾殘渣產(chǎn)生量為212.73 t/年；精餾殘渣產(chǎn)生量為5.46 t/年。

圖1 氟苯項目工藝流程及廢氣排污環(huán)節(jié)圖

4 結束語

氟苯是氟化工行業(yè)中的重要產(chǎn)品之一，具有生產(chǎn)工藝復雜、排污節(jié)點繁多和污染物排放量較大的特點。在具體預測過程中，應從反應原理出發(fā)，詳細計算各個排污環(huán)節(jié)和排污量，選擇最優(yōu)的環(huán)保措施，以確保各項污染物達標排放。

〔編輯：張思楠〕