冶金企业环保：高效处理含氯烟气

2.4.3.1　含氯废气的来源

含氯废气的主要来源是氯的生产厂和氯的使用厂。氯碱厂是含氯废气的主要来源之一。在冶金过程中，氯的来源主要是有色金属生产过程中的电解、氯化焙烧、沸腾氯化或氯化挥发过程。如氯化镁的电解过程中产生的阳极气体，其含氯浓度约为70%～80%；四氯化钛生产过程中的沸腾氯化炉，其尾气中含有1%～5%的氯气，甚至高达40%以上。另外还有将氯化氢的水溶液作为金属表面清洗剂进行金属表面清洗时产生的氯化氢气体。

2.4.3.2　含氯烟气的处理

A　改革工艺，加强管理，控制排放

在金属生产过程中，尽可能地不要采用或少用氯化物，这样可以从源头上减少含氯废气的排放量。

B　水吸收法

氯气溶于水后，溶解的氯气将与水中的HOCl、H+、Cl-按下式达成平衡：

平衡时，气相中的氯气的分压仅与液相中Cl2的摩尔分数服从亨利定律。从反应可以看出，水吸收含氯废气的有利条件是增加氯气分压和降低吸收温度。国外有高压、低温吸收氯气，然后在加热或减压下解吸并回收氯气的例子。

由于氯-水系统的带压操作，对设备要求较高，腐蚀较严重，技术水平要求高，国内有些单位采用常压水洗。

水吸收法一般仅适用于低浓度含氯废气的治理。而常压水洗，由于氯的溶解度有限，且易于逸出，若不回收吸收液中的氯，则会造成二次污染。

C　碱吸收法

碱吸收是我国当前处理含氯废气的主要方法，常采用的吸收剂有氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙等碱性水溶液或浆液，碱性吸收剂能使废气中的氯气有效地转变为副产品——次氯酸盐。氯气溶于水后，与水发生可逆反应，生成HCl与HOCl，继而电离出H+，碱液加入后，OH-即与H+中和生成不易电离的H2O分子，因此，碱液吸收含氯废气的机理为：

两式合并为：

由上式可以得出，只要有足够的OH-，氯的溶解和吸收就将进行下去，因而碱液吸收含氯废气一般有较高的效率，可达99.9%。(www.xing528.com)

碱液吸收设备有填充塔、喷淋塔、波纹塔和将含氯废气引入碱液槽鼓泡吸收等，吸收后出口气体中Cl2含量可低于1mg/m3。吸收塔材料常用硬聚氯乙烯或钢板衬橡胶。吸收液的pH值随吸收过程而降低，吸收液中次氯酸盐和金属氯化物的浓度随吸收过程的进行而升高。因此，吸收过程应控制一定的pH值和盐浓度，为此，应定期抽出饱和的次氯酸盐溶液，并补充新鲜的碱液。

由于碱液吸收法效率高，氯气的去除较彻底，而且吸收速率较快，所用设备和工艺流程简单，碱液价格较低，又能回收废气中的氯气生产中间产品或成品，所以这一方法在工业上得到广泛的应用。但是，碱液吸收含氯废气的过程中产生的次氯酸盐和氯盐的混合溶液，长期存放或遇酸，次氯酸盐会分解并放出有害气体，造成二次污染。因此，使用碱液吸收还应考虑将次氯酸盐进一步转化为产品。

D　氯化亚铁溶液吸收和铁屑反应法

用氯化亚铁溶液吸收废氯气或铁屑与废氯反应都可以制得三氯化铁产品，同时消除含氯废气的污染。

（1）两步氯化法。两步氯化法是先用铁屑与浓盐酸或FeCl3溶液在反应槽中反应生成中间产品氯化亚铁水溶液，再用氯化亚铁溶液吸收废氯的方法。

FeCl3溶液与铁屑的反应为：

浓盐酸与铁屑的反应为：

反应过程中产生的H2和逸出的水汽、氯化氢气体等在洗涤塔中用水洗涤后，由鼓风机排空。FeCl2溶液经砂滤器除去悬浮物后，经贮槽送到串联的三个废氯吸收塔中吸收氯气，基本上可全部转化成FeCl3溶液：

（2）一步氯化法。两步氯化法工艺过程复杂，消耗大量盐酸，反应中排出的氢气不能回收。同时由于FeCl2易结晶，必须消耗蒸汽加热，因而研究出了一步氯化法工艺。

一步氯化法的原理是将废氯气直接通入装有水及铁屑的反应塔中，将铁、氯和水一步合成三氯化铁溶液：

这是一个强放热反应，自热反应的温度可升到120℃左右，致使溶液沸腾，故无需外界供热，反应速度也很快。

一步法是一个很复杂的气、液、固的多相化学反应。反应的速度、产品的质量和数量与氯气的纯度、流量、压力以及介质的酸度、铁屑的加入量和分散状况有关。