氟苯生產過程中的污染物排放計算

李博

摘 要：氟化工產品以其耐化學品、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 氟苯產品的用途

氟苯產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），水噴淋產生的廢液可作為副產品氫氟酸外售，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，第一級冷凝產生的氫氟酸（40%）作為副產品外售；第二級冷凝產生的氫氟酸（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，水噴淋產生的廢液作為副產品氫氟酸外售，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3 000 t氟苯計算，氟苯“三廢”污染物的產排情況如下。

3.1 廢氣

氟苯項目廢氣主要包括生產車間噴淋吸收尾氣、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，產生量為112.75 t/年，經過三級噴淋水吸收+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，產生量均為0.1 t/年，經過活性炭吸附后，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，污染物產生濃度為COD 200 mg/L，全鹽量為17.8%，產生量為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，污染物產生濃度為COD 20 000 mg/L，全鹽量為3.6%，產生量為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，污染物產生濃度為COD 5 000 mg/L，產生量為COD 2.81 t/年。

3.3 固廢

氟苯項目產生的固體廢物主要是碳化物、廢硫酸、精餾（蒸餾）殘渣等。其中，碳化物產生量為1 142 t/年；廢硫酸產生量為476.62 t/年；蒸餾殘渣產生量為212.73 t/年；精餾殘渣產生量為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)中的重要產品之一，具有生產工藝復雜、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〕