工艺设计

对羟基苯海因废盐酸处理技术

概述

对羟基苯海因废盐酸的主要成分包括：

尿素，苯酚，乙醛酸，其他未知的可结晶物，这几部分合计大概占质量比 3~5%。
盐酸浓度 11~16%。
其他是水溶液。

处理方案

最早的处理方法是加碱中和，但是目前这种混合物被判定为危废，处置费用太高，无法实施。
单效蒸发，多效蒸发，此种方法回收的稀盐酸 11~16%。稀盐酸一般还需要每吨倒贴400~800元的费用。基本也走不通。
直接把稀盐酸提浓为 31%浓盐酸，生产回用。这个是目前唯一可行的解决方案。该系统最终将对羟基苯海因废盐酸处理成以下三部分：

- 浓度 31%的浓盐酸 —— 回用

- 蒸馏水含盐酸量≤1% —— 洗涤回用，或者水处理排放

- 苯酚及尿素乙醛酸 —— 危废处理

公用工程条件

现场提供饱和蒸汽，压力 0.3~0.5MPa
蒸汽价格按照 200元/吨
电价格：0.8元/度
冷却水：自备凉水塔 120吨

溶液特点及工艺选择

一、溶液特点

苯酚的性质：

苯酚（英文：Phenol 或 phenyl hydroxide），分子式为 C6H6O，主要由异丙苯经氧化、分解制得，是重要的有机化工原料，可用于生产酚醛树脂、双酚 A 等多种化工产品和中间体，也用作溶剂、消毒剂。

苯酚是一种有机化合物，化学式为 C6H5OH，是具有特殊气味的无色针状晶体，有毒，是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物（如阿司匹林）的重要原料。也可用于消毒外科器械和排泄物的处理，皮肤杀菌、止痒及中耳炎。熔点 43℃，常温下微溶于水，易溶于有机溶剂；当温度高于 65℃时，能跟水以任意比例互溶。苯酚有腐蚀性，接触后会使局部蛋白质变性，其溶液沾到皮肤上可用酒精洗涤。小部分苯酚暴露在空气中被氧气氧化为醌而呈粉红色。遇三价铁离子变紫，通常用此方法来检验苯酚。

物理性质：

分子式：C6H5OH
密度：1.071g/cm³
熔点：43℃
沸点：182℃
闪点：72.5℃
引燃温度：715℃
爆炸上限（V/V）：8.5%
爆炸下限（V/V）：1.3%
溶解性：微溶于冷水，可混溶于乙醇、醚、氯仿、甘油

化学性质：

酸碱反应

羟基的氢容易离解为氢离子，故表现为酸性，与氢氧化钠反应，生成酚钠：

PhOH+NaOH→PhONa+H2O

苯酚 Ka=1.28×10-10，酸性介于碳酸两级电离之间，因此，苯酚不能与 NaHCO3 等弱碱反应：

PhOˉ+CO2+H2O→PhOH+HCO3ˉ

此反应现象：二氧化碳通入后，溶液中出现白色混浊。原因：苯酚因溶解度小而析出。

显色反应

苯酚遇三氯化铁溶液显紫色，原因是苯酚根离子与 Fe 形成了有颜色的配合物。

6PhOH+FeCl3→H3[Fe(OPh)6]（紫色）+3HCl

取代反应

苯酚芳环上的反应，主要表现为亲电取代反应，如卤化、硝化、磺化、烷基化、酰基化、羧化以及与重氮盐的偶联反应。这是因为羟基有给电子效应，使苯环电子云密度增加。

盐酸的性质：

盐酸（hydrochloric acid）是氯化氢（HCl）的水溶液，属于一元无机强酸，工业用途广泛。盐酸的性状为无色透明的液体，有强烈的刺鼻气味，具有较高的腐蚀性。浓盐酸（质量分数约为 37%）具有极强的挥发性，因此盛有浓盐酸的容器打开后氯化氢气体会挥发，与空气中的水蒸气结合产生盐酸小液滴，使瓶口上方出现酸雾。

中文名：盐酸
英文名：hydrochloric acid
别称：氢氯酸
化学式：HCl
分子量：36.5
熔点：-27.32℃（247K，38% 溶液）
沸点：110℃（383K，20.2% 溶液）；48℃（321K，38% 溶液）
水溶性：混溶
密度：1.18g/cm³
外观：无色至淡黄色清澈液体
闪点：不可燃
主要危害：腐蚀性

物理性质

盐酸是无色液体（工业用盐酸会因有杂质三价铁盐而略显黄色），为氯化氢的水溶液，具有刺激性气味，一般实验室使用的盐酸为 0.1mol/L，pH=1。由于浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体与空气中的水蒸气作用形成盐酸小液滴，所以会看到白雾。

盐酸与水、乙醇任意混溶，浓盐酸稀释有热量放出，氯化氢能溶于苯。

二、对羟基苯海因废盐酸（苯酚尿素乙醛酸蒸发+氯化钙脱水）工艺

本工艺为连续蒸发及脱水工艺，PLC自动控制，自动化程度高，有利于操作；加热器不易结垢或堵塞，加热器选用石墨材质，节约成本；本工程中采用自循环蒸发，无需强制循环泵，大大减少了设备故障率和电能消耗。该系统辅助设备少，装置紧凑，占地面积小，温度差损失小，高效节能。

工艺流程图：

*图1：对羟基苯海因废盐酸处理工艺流程图*

从蒸发器出来的盐酸气体和 55%的氯化钙溶液在脱水塔内部混合脱水，氯化钙溶液吸水后再次回到氯化钙蒸发器，氯化氢气体从脱水塔顶析出，经盐酸降膜吸收器吸收得到 31%左右的浓盐酸；

氯化钙稀溶液去氯化钙蒸发器，经负压蒸发提浓系统提浓 55%后循环使用。氯化钙蒸发器蒸发产生的冷凝液含盐酸低于 1%，进入冷凝水罐。

提供技术资料

可提供以下技术资料：

全套 PID 工艺流程图
主设备的总图
电气控制要求（监测液位，流量等指标）
泵的选型
建议场地规划计划
建议设备平立布置图纸
建议钢架结构和建议地基荷载基础图
使用说明书操作规程等

每日20吨对羟基苯海因废盐酸工程投资

类别	序号	位号	货物名称	规格、型号	数量台套
1 蒸发器，盐酸脱水塔，氯化钙蒸发器	1	V-0101	废酸储罐	自备，已有	1
	2	E-0102	冷凝水预热器	预热盐酸，材质石墨	1
	3	E-0101	加热器	石墨	1
	4	F-0101	分离器	Φ1400	1
	5	T-0101	吸收塔	φ600	1
	6	E-0103	降膜吸收器	材质石墨	1
	7	E-0103	水吸收塔冷却器	材质石墨	1
	8	T0101	水吸收塔	φ450	1
	9	T0102	碱吸收塔	φ450	1
	10	V-0103	稀盐酸罐	材质PP；V=5m³	1
	11	V-0103	浓盐酸罐	材质PP；V=5m³	1
	12	E-0201	氯化钙加热器	材质石墨	1
	13	V-0202	氯化钙分离器	φ1400	1
	14	E-0203	冷凝器	材质石墨；100m²	1
	15	E-0201	冷凝水罐	V=5m³	1
	16		过滤器		1
	17		结晶罐	材质搪瓷；夹套搅拌罐V=2m³	1
	18		氯化钙中转罐	材质搪瓷；夹套搅拌罐V=2m³	1
	19		二水氯化钙	二水氯化钙吨袋装；自购	1
						合计 1
2 凉水塔系统	1		凉水塔	Q=120T
	2		配套泵	120立方米/h；H=20米
						合计 2
3 泵类及风机	1	P0101	进料泵	磁力四氟 Q=3m³/h，一开一备	2
	2	P0102	氯化钙转料泵	磁力四氟 Q=3m³/h，一开一备	2
	3	P0103	吸收循环泵	Q=10m³/h，四氟4KW；一开一备	2
	4	P0104	水洗循环泵	Q=3m³/h，H=25m；四氟2.2KW；一开一备	2
	5	P0105	碱洗循环泵	Q=3m³/h，H=25m；四氟2.2KW；一开一备	2
	6	P0105	母液泵	磁力四氟 Q=3m³/h，一开一备	2
	7	M0101	风机	一开一备	2
	8	P0201	氯化钙循环泵	一开一备	2
	9	P0202	真空系统	一开一备	2
	10	P0203	冷凝水泵	Q=3m³/h，H=25m；四氟；2.2KW；一开一备	2
						合计 3
4 阀门类	1		截止阀		套
	2		疏水阀		套
	3		手动球阀		套
	4		止回阀		套
	5		电动调节阀		套
	6		管道视镜		套
			其它
						合计 4
5 仪表类	1		温度变送器		套
	2		压力变送器		套
	3		压力表		套
	4		电磁流量计		套
	5		比重计		套
						合计 5
6 自控	1		自控柜	西门子PLC控制，15寸触摸屏	1
						合计 6	1
7 安装类	1		管道		1
	2		配件	法兰螺栓等	1
	3		配电	含电缆及桥架	1
	4		设备安装	安装费	1
	5		保温		1
	6		钢结构		1
	7		防雷接地		1
	8		地基基础		1
	9		水池		1
	10		废水池		1
						合计 7
8 工程设计	1		设计
9 运输	1		运输
10 调试	1		现场调试
						总合计	230万元

本工艺主要建筑物为敞开式钢结构，主体装置长 10米，宽 6米，高 16米。

每日20吨对羟基苯海因废盐酸工艺能耗费用

序号	项目	数量	费用(元)	单价(元)	备注
1	耗电(度/h)	45	31.5	0.7	总装机功率约85kw
2	耗蒸汽(t/h)	1.05	262.5	250	生蒸汽价格250元/吨
3	循环水(t/h)	150	30	0.2	凉水塔循环水0.2元/吨
4	总处理费用：(元/小时)		324
5	进蒸发器量(t/h)	0.84
6	蒸发量(t/h)	0.8
7	折合每吨废酸处理费用(元)		386