陳宏福

(勝利油田勝利工程設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司,山東 東營(yíng) 257088 )

光氣(COCl2)又稱碳酰氯，是一種具有類似爛蘋(píng)果氣味的劇毒介質(zhì)，可通過(guò)吸入、經(jīng)皮吸收進(jìn)入人體內(nèi)，對(duì)人類的健康危害較大。人體吸入后，輕度中毒者表現(xiàn)為流淚、畏光、咳嗽、胸悶等，中度中毒會(huì)出現(xiàn)肺炎、肺水腫等疾病，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致人體因呼吸系統(tǒng)衰竭而死，也因此特性，光氣曾在二戰(zhàn)中被作為毒氣用來(lái)殺死戰(zhàn)俘、政治犯等[1]。但光氣同時(shí)是一種重要的化工原料，又因其具有活潑的化學(xué)性質(zhì)而被工業(yè)化廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成、農(nóng)藥、醫(yī)藥等領(lǐng)域，和人類的生活息息相關(guān)。

光氣在實(shí)驗(yàn)室通常以雙氧水、水蒸氣或二氧化碳等與四氯化碳的反應(yīng)來(lái)制取[2-4]。而在工業(yè)化生產(chǎn)中主要通過(guò)一氧化碳和氯氣作為原料，以椰殼活性炭為催化劑合成制得。但一氧化碳的品質(zhì)對(duì)光氣合成過(guò)程有著明顯的影響，甚至一定程度上危及到裝置的生產(chǎn)安全。

1 影響分析

工業(yè)化中，一氧化碳的制備有多種方法，原料也多種多樣，考慮到經(jīng)濟(jì)性和必要性，無(wú)論何種原料、何種工藝均會(huì)在獲得的一氧化碳?xì)怏w中存在不同含量的雜質(zhì)組分，這些雜質(zhì)組分主要有甲烷、二氧化碳、水、硫等，而一氧化碳對(duì)光氣合成過(guò)程的影響主要是雜質(zhì)組分對(duì)光氣合成過(guò)程的影響，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 甲烷

雜質(zhì)組分甲烷會(huì)與氯氣發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

該反應(yīng)的發(fā)生對(duì)光氣合成過(guò)程的影響很是不利，從方程式可以看出1mol的甲烷可消耗4mol的氯氣，故雜質(zhì)組分甲烷的存在會(huì)增加過(guò)程對(duì)原料氯氣的消耗，增加生產(chǎn)的成本。同時(shí)，反應(yīng)生成的CCL4介質(zhì)會(huì)吸附在催化劑的表面，堵塞催化劑孔道，降低催化劑的催化效果，影響催化劑的使用壽命，且CCL4介質(zhì)隨光氣進(jìn)入下游工序后，常因難以分離而在系統(tǒng)內(nèi)累積，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響后續(xù)光氣化反應(yīng)的進(jìn)行。另外，由于甲烷與氯氣反應(yīng)還會(huì)生成4倍于甲烷的氯化氫產(chǎn)物，而氯化氫在眾多光氣化項(xiàng)目中通常被吸收成鹽酸，而鹽酸又具有強(qiáng)烈的腐蝕性且常常因市場(chǎng)原因不容易被市場(chǎng)消化而反過(guò)來(lái)制約生產(chǎn)。

1.2 二氧化碳

光氣合成所用催化劑通常是椰殼活性炭，主要成分為C，雜質(zhì)組分二氧化碳的存在會(huì)與催化劑發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

該反應(yīng)的發(fā)生會(huì)加速催化劑床層的消耗，縮短裝置的操作周期，同時(shí)，也可能會(huì)導(dǎo)致游離氯產(chǎn)生的可能，給下游生產(chǎn)帶來(lái)一定的影響。

1.3 水

一氧化碳中如果含有雜質(zhì)水，水可與催化劑床層和氯氣分別發(fā)生反應(yīng)，會(huì)加速催化劑床層的消耗、原料氯氣的消耗，同時(shí)，因水可與氯化氫形成潮濕氯化氫，對(duì)設(shè)備和管線會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈腐蝕而引發(fā)有毒有害物質(zhì)的泄露，給裝置的安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的隱患，故現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《光氣及光氣化產(chǎn)品生產(chǎn)安全規(guī)程》GB 19041-2003中對(duì)一氧化碳和氯氣中的含水量有著明確的要求。

1.4 硫

雜質(zhì)組分硫的存在，主要弊端是會(huì)使催化劑失活，影響催化劑的使用壽命和裝置的運(yùn)行周期，同時(shí)，硫組分還可能會(huì)生成CS2介質(zhì)，由于該介質(zhì)具有極易燃特性，有使得裝置的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別增加的可能，故為滿足光氣合成工序?qū)σ谎趸荚现辛蚝康囊?，一氧化碳制備裝置通常都配備有脫硫工序。

1.5 其他

在一氧化碳原料中還會(huì)有不同含量的氧氣、氫氣及氮?dú)獾入s質(zhì)氣體存在，這些雜質(zhì)也同樣會(huì)加速催化劑床層的消耗、增加原料氯氣的消耗量，對(duì)光氣合成過(guò)程不利，尤其是氮?dú)怆s質(zhì)還會(huì)有與氯氣反應(yīng)生成氯氮化合物的風(fēng)險(xiǎn)。

2 結(jié)論

綜合以上內(nèi)容的分析，在光氣合成過(guò)程中，一氧化碳中雜質(zhì)組分的含量越低對(duì)光氣合成過(guò)程及安全越好且越有利。但一味地追求一氧化碳純度，降低雜質(zhì)含量勢(shì)必會(huì)造成一氧化碳制備裝置的投資成本及操作費(fèi)用的增加，故實(shí)際生產(chǎn)中宜多方面兼顧和權(quán)衡。