浅谈溴素生产节能降耗

时间：2024-07-28

毕李刚，冶红耀

(唐山海港旭宁化工有限公司，河北唐山 063605)

溴及溴产品在国民经济中起着十分重要的作用,多用于有机化工及无机化工的化合物制备。溴是制取溴的有机和无机化合物的原料；在医药上用以生产抗菌素、维生素、激素中间体；在农药上用以制造杀虫剂、熏蒸剂、植物生长激素；在工业上制造染料、香料、摄影材料、合成纤维、催泪性毒气、灭火剂、二溴乙烷抗震剂。化工工业自身实际消耗的能源较大，且工业生产过程中大多能源都是非再生能源，近年来随着我国科学技术发展和可持续发展战略的实施，相关部门逐步加大对化工工艺中能源消耗问题的研究。实施节能降耗技术不仅符合现阶段我国可持续发展战略的要求，也是化工企业实现自身转型的必然要求。

1 溴素生产工艺对比

国内工业溴的生产工艺主要有两种：利用制钾母液进行的蒸溴工艺和利用未制盐的中低度卤水及地下卤水进行的吹溴工艺。

1.1 蒸溴工艺

由于在工业溴的生产过程中均是采用了氯气进行氧化，且其配氯率一般为115%左右，所以蒸馏出的粗溴必须通过精制除氯才能达到工业溴的行业标准。目前国内生产工业溴的工艺中粗溴的精制方法是将蒸馏塔蒸馏出的溴蒸汽进入配有冷凝器的精馏塔内，依据氯的沸点低于溴的性质，采用精馏的方式使游离氯蒸发后排出系统。该工艺成熟、操作简单、效率高、成本低，但要求以溴含量3 g/L以上卤水为原料。用水蒸汽蒸馏法制溴的化工厂其原料均为生产氯化钾过程中析出光卤石后的母液，而沿海地区制盐后的苦卤中含溴量一般在2.5 g/L～3 g/L，由于含溴量低，需消耗大量蒸汽，造成生产成本增加。

由表1可以看出，当原料卤中含溴量低于3 g/L时，水蒸气蒸馏法不适合含溴量低的海水制溴生产。

表1 含溴量与水蒸气消耗量的关系Tab.1 Relationship between bromine content and water vapor consumption g·L-1

1.2 吹溴工艺

空气吹出酸法制溴的工艺流程，是卤水由离心泵泵入管道，加入蒸馏废液进行酸化，调节pH值达到要求范围。再通入氯气进行氧化，经静态混合器进一步反应后送入吹出塔，自上而下喷淋，塔内装满填料，风机由塔下部吹入空气，在填料表面进行气液交换，游离溴被惰性气体带走，废液自塔底排放。以二氧化硫气体加淡水喷淋在吸收塔顶部对含溴空气进行顺流吸收。其吸收液含溴量达70 kg/m3～80 kg/m3左右，然后进行二次加氯，蒸馏得成品溴。

空气吹出酸法吸收工艺已完全成熟，其反应迅速、吸收完全、流程简单、设备较少、吸收完成液含溴浓度高，蒸汽单耗可低至2t/t以下，因此目前国内绝大部分企业采用此工艺生产溴素。

2 可实施的节能降耗措施

2.1 用吹废液代替生产用淡水[1]

目前，国内中低度卤水提溴生产工艺普遍采用空气吹出酸法吸收工艺，用二氧化硫和淡水为吸收剂制取含溴化氢的中间液再氧化蒸馏获得产品。公司在卤水吸收、配酸等环节均加入淡水调节吸收液的浓度和稀酸的pH值，经测算每生产1 t溴素需消耗1.32 t淡水，且无法重复利用只能混入原料卤水中排放，不但消耗大量淡水，且造成排放的原料卤水浓度降低，不利于制卤生产甚至影响原盐产量。

公司在硫磺炉工序二氧化硫冷却过程中使用吹后液代替循环水作为冷却液，减少循环水的用量。下一步计划将换热后的吹后液引入稀酸池代替淡水调节配酸的pH值，还可以用其代替淡水加入吸收塔缓冲罐作为吸收剂进行溴化氢的吸收过程，此方法不会对产品质量造成影响，既节省了淡水，具有很好的经济效益。按溴素年产量3 000 t测算，仅节省淡水费用为3 000×1.32×3.3=13 068元/a。

2.2 吹溴尾气的回收[2]

空气吹溴生产工艺的蒸馏工序的尾气和溴素装车后管内的残留溴气如果直接排放不但对职工的安全造成隐患，且会严重影响空气质量，如果能对尾气进行合理的处理，不仅能够减少氯气的用量，降低成本，还能提高溴的提取率，减轻对环境的污染。

可使用一节玻璃塔节，塔内装上填料拉西环，将吹溴完成液作为排空尾气的吸收剂，将有效减少尾气排放。为了提高吸收效果，可再安装一台同样的装置，用碱液对排出的尾气进行三次吸收，此过程可循环进行，当碱液饱和后可将其排放到吹溴前的卤水中，可充分回收尾气中的溴素。

2.3 提溴吹废液再利用

近年来我国的溴素资源量逐年降低，溴素的实际生产量也在逐年减少，但溴素的需求量却在逐年增加，溴素价格一直在高位运行。因此，进一步挖掘现有溴素资源成为生产企业的共识，尤其对提溴吹废液再利用成为最现实的方式。

公司可以改造一套吹吸塔组，使其具备一次提溴和二次提溴的功能，既能满足在吹溴原料卤供应量大的时候保证产能，也能在雨季原料卤供应不足时对一次吹后液进行二次提溴，有效提高了原料卤水的利用率,对企业的增产提效有积极意义。

2.4 余热回收

溴素生产中需要使用硫磺炉燃烧硫磺生成二氧化硫，硫磺燃烧使得硫磺炉壳体及烟道温度高达两百多摄氏度。生产时为了降低二氧化硫气体温度以避免损坏玻璃钢管道，需要用洗气塔对二氧化硫气体进行冷却洗涤。这两部分热量大多被浪费掉了。

在硫磺炉外壳和烟道外壁上安装余热回收装置，同时对炉体底部进行保温，装置内部介质为淡水，淡水吸收硫磺炉和烟道散发的热量，达到余热回收冷却二氧化硫气体的目的。余热回收装置的出水可在换热器中与完成液进行热交换，提高完成液温度，可有效降低蒸馏过程中的蒸汽加入量，从而降低产品蒸汽消耗，经测算，吨产品蒸汽消耗可降低0.1 t。