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RTO系統(tǒng)遇到二氯甲烷 對焚燒系統(tǒng)設(shè)備選型有何影響？
編輯：2024-08-23 19:26:59
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?分子量84.93，沸點是39.75℃（760 mm Hg），爆炸下限是14%v/v，微溶于水，溶于乙醇、*。DCM熱解后，生成HCl和微量光氣（又名碳酰氯，化學式為CoCl 2光氣）用水長時間加熱，生成甲醛和HCl；進一步氯化會產(chǎn)生CHCl3和CCl4，它們是無色易揮發(fā)的液體，難以燃燒。當DCM與*或甲醇液體以10：1，混合液體有閃點，蒸汽和空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限為6.2%～15.體積）特別是，DCM與氫氧化鈉反應生成甲醛和Cl-
DCM常用來代替易燃的石油醚、*等，廣泛應用于各種有機反應中除了作為溶劑，DCM還是一種有用的亞*合成子，用于許多反應中DCM本質(zhì)上是兩個氯原子連在同一個碳上的鹵代烴，所以它具有鹵代烴的許多性質(zhì)，如m的出現(xiàn)-X交換、氧化加成、親核取代反應等等。
本文將主要從以下幾個方面進行論述：DCM的水解、熱解過程是如何發(fā)生的，在什么條件下產(chǎn)生或*終產(chǎn)生什么物質(zhì)？對我們RTO系統(tǒng)的設(shè)備選型有什么影響？
所以從第一個問題我們都知道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的化學過程都要受到保護，有一定化學基礎(chǔ)的同學都知道DCM在一定條件下會發(fā)生熱解，熱解產(chǎn)物會水解出微量的光氣和氯化氫讓 讓我們先談談DCM的水解反應。
根據(jù)《基礎(chǔ)有機化學》第四版對鹵代烴的解釋，我們知道DCM的水解是有條件的，需要在高溫或堿性條件下。這是因為氯原子是DCM的官能團，也是DCM的反應中心因為氯原子的電負性大于碳原子的電負性，所以碳氯鍵是極性共價鍵（polarconvalentbond）所以DCM在飽和碳原子上容易發(fā)生親核取代反應由于氯原子的吸電子誘導效應，DCMα碳上的氫具有一定的活性。所以DCM在堿的作用下容易產(chǎn)生β－*反應?；A(chǔ)有機化學第四版，邢等主編，北京大學出版社，2016.6）
簡言之，DCM的水解反應在165℃和壓力下進行它的反應方程式如下：
Dichloromethane H2O（165℃、加壓）→HCHO 2HCl，產(chǎn)物為甲醛和氯化氫
堿性條件下的水解方程式為：Dichloromethane 2 sodium hydroxide=formaldehyde 2 sodium chloride H2O。
因此，在RTO系統(tǒng)的預處理過程中，水洗*DCM水解的能力有限，而堿洗則可能產(chǎn)生Cl-因此，有必要考慮選擇耐氯腐蝕的材料用于沖洗設(shè)備和管道。
根據(jù)浙江大學清潔能源利用國家重點實驗室王波等人發(fā)表的論文《空氣氣氛中二氯甲烷的高溫氧化特性》的研究發(fā)現(xiàn)，DCM作為廢氣引入RTO進行氧化時，溫度為760℃-1000℃之間，停留時間為1.5-2.結(jié)果表明，當溫度低于800℃時，停留時間顯著影響DCM氧化產(chǎn)物的分布；當溫度高于800℃時，DCM氧化產(chǎn)物的分布主要受溫度影響。DCM先被氧化成CO和HCl，然后CO在HCl的抑制下慢慢被氧化。DCM的適宜分解溫度為900℃-1000℃。當溫度低于900℃時，僅通過延長停留時間不能將CO完全氧化成CO2，而當溫度超過1000℃時，會促進HCl的分解，增加Cl2的生成。
圖中KCl是反應中DCM中轉(zhuǎn)化為Cl2的氯與HCl中氯的質(zhì)量比。
而在RTO系統(tǒng)中，廢氣通過RTO入口上升到蓄熱室，溫度由低到高緩慢上升。我們知道光氣在工業(yè)上通常是由一氧化碳和氯氣反應得到的。這是一個強放熱反應，帶活性炭的合成器要有水冷夾套，反應溫度要控制在200℃左右。為了獲得高質(zhì)量的光氣并減少對設(shè)備的腐蝕，徹底干燥的一氧化碳在與氯氣混合時應保持適當?shù)倪^量?；旌蠚怏w從合成器的上部引入，通過活性炭層后迅速轉(zhuǎn)化為光氣。由此可見，RTO內(nèi)部可能存在DCM產(chǎn)生光氣的復雜反應過程，及其反應方程式：
此時RTO建議*好使用負壓系統(tǒng)，因為光氣是重度窒息性氣體，高濃度吸入會引起肺水腫，可能會增加RTO維護人員的環(huán)境風險。
然而，由于光氣容易水解，其水解方程式為：COCl2 H2O=2HCl CO2，
因此，RTO的后處理系統(tǒng)可以用水洗塔吸收光氣，在正常情況下可以完全吸收。
因此，基于以上分析，我們知道當DCM在有水存在的情況下溫度升至165℃時，會發(fā)生水解反應，生成甲醛和氯化氫；DCM在堿性環(huán)境下，也會產(chǎn)生甲醛和氯離子；當引入RTO進行高溫氧化時，基本上全部被氧化成CO2HCl和少量CO、Cl2，所以在整個RTO系統(tǒng)設(shè)計中，處理DCM的辦法就是防腐蝕如果有合成二噁英的前體物質(zhì)，也要考慮二噁英的減排和去除。
由于DCM的燃點達到662℃，在沒有水和堿性環(huán)境參與的情況下，無需考慮其在高溫區(qū)之前的熱解反應。
對于大多數(shù)中型原料藥企業(yè)，不建議直接用RTO氧化處理DCM，因為選擇一些高端防腐材料處理氯腐蝕會增加成本含氯廢氣和不含氯廢氣應盡可能分開處理，以保證投資合理經(jīng)濟。
