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RTO系统遇到二氯甲烷 对焚烧系统设备选型有何影响?


编辑:2024-08-23 19:26:59

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​分子量84.93,沸点是39.75℃(760 mm Hg),爆炸下限是14%v/v,微溶于水,溶于乙醇、*。DCM热解后,生成HCl和微量光气(又名碳酰氯,化学式为CoCl 2光气)用水长时间加热,生成甲醛和HCl;进一步氯化会产生CHCl3和CCl4,它们是无色易挥发的液体,难以燃烧。当DCM与*或甲醇液体以10:1,混合液体有闪点,蒸汽和空气形成爆炸性混合物,爆炸极限为6.2%~15.体积)特别是,DCM与氢氧化钠反应生成甲醛和Cl-


DCM常用来代替易燃的石油醚、*等,广泛应用于各种有机反应中除了作为溶剂,DCM还是一种有用的亚*合成子,用于许多反应中DCM本质上是两个氯原子连在同一个碳上的卤代烃,所以它具有卤代烃的许多性质,如m的出现-X交换、氧化加成、亲核取代反应等等。

本文将主要从以下几个方面进行论述:DCM的水解、热解过程是如何发生的,在什么条件下产生或*终产生什么物质?对我们RTO系统的设备选型有什么影响?

所以从第一个问题我们都知道DCM本身是有一定毒性的,它是甲烷氯化物中毒性*小的,毒性只有四氯化碳的05.11%注定所有涉及DCM的化学过程都要受到保护,有一定化学基础的同学都知道DCM在一定条件下会发生热解,热解产物会水解出微量的光气和氯化氢让 让我们先谈谈DCM的水解反应。

根据《基础有机化学》第四版对卤代烃的解释,我们知道DCM的水解是有条件的,需要在高温或碱性条件下。这是因为氯原子是DCM的官能团,也是DCM的反应中心因为氯原子的电负性大于碳原子的电负性,所以碳氯键是极性共价键(polarconvalentbond)所以DCM在饱和碳原子上容易发生亲核取代反应由于氯原子的吸电子诱导效应,DCMα碳上的氢具有一定的活性。所以DCM在碱的作用下容易产生β-*反应。基础有机化学第四版,邢等主编,北京大学出版社,2016.6)

简言之,DCM的水解反应在165℃和压力下进行它的反应方程式如下:

Dichloromethane H2O(165℃、加压)→HCHO 2HCl,产物为甲醛和氯化氢

碱性条件下的水解方程式为:Dichloromethane 2 sodium hydroxide=formaldehyde 2 sodium chloride H2O。

因此,在RTO系统的预处理过程中,水洗*DCM水解的能力有限,而碱洗则可能产生Cl-因此,有必要考虑选择耐氯腐蚀的材料用于冲洗设备和管道。

根据浙江大学清洁能源利用国家重点实验室王波等人发表的论文《空气气氛中二氯甲烷的高温氧化特性》的研究发现,DCM作为废气引入RTO进行氧化时,温度为760℃-1000℃之间,停留时间为1.5-2.结果表明,当温度低于800℃时,停留时间显著影响DCM氧化产物的分布;当温度高于800℃时,DCM氧化产物的分布主要受温度影响。DCM先被氧化成CO和HCl,然后CO在HCl的抑制下慢慢被氧化。DCM的适宜分解温度为900℃-1000℃。当温度低于900℃时,仅通过延长停留时间不能将CO完全氧化成CO2,而当温度超过1000℃时,会促进HCl的分解,增加Cl2的生成。

图中KCl是反应中DCM中转化为Cl2的氯与HCl中氯的质量比。

而在RTO系统中,废气通过RTO入口上升到蓄热室,温度由低到高缓慢上升。我们知道光气在工业上通常是由一氧化碳和氯气反应得到的。这是一个强放热反应,带活性炭的合成器要有水冷夹套,反应温度要控制在200℃左右。为了获得高质量的光气并减少对设备的腐蚀,彻底干燥的一氧化碳在与氯气混合时应保持适当的过量。混合气体从合成器的上部引入,通过活性炭层后迅速转化为光气。由此可见,RTO内部可能存在DCM产生光气的复杂反应过程,及其反应方程式:

此时RTO建议*好使用负压系统,因为光气是重度窒息性气体,高浓度吸入会引起肺水肿,可能会增加RTO维护人员的环境风险。

然而,由于光气容易水解,其水解方程式为:COCl2 H2O=2HCl CO2,

因此,RTO的后处理系统可以用水洗塔吸收光气,在正常情况下可以完全吸收。

因此,基于以上分析,我们知道当DCM在有水存在的情况下温度升至165℃时,会发生水解反应,生成甲醛和氯化氢;DCM在碱性环境下,也会产生甲醛和氯离子;当引入RTO进行高温氧化时,基本上全部被氧化成CO2HCl和少量CO、Cl2,所以在整个RTO系统设计中,处理DCM的办法就是防腐蚀如果有合成二噁英的前体物质,也要考虑二噁英的减排和去除。

由于DCM的燃点达到662℃,在没有水和碱性环境参与的情况下,无需考虑其在高温区之前的热解反应。

对于大多数中型原料药企业,不建议直接用RTO氧化处理DCM,因为选择一些高端防腐材料处理氯腐蚀会增加成本含氯废气和不含氯废气应尽可能分开处理,以保证投资合理经济。


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