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RTO系統經常遇到的二氯甲烷，會發生什么？
發布日期：2021-08-31 09:19?? 瀏覽量：0
在原料藥行業，常用的有機溶劑有二氯甲烷（DCM）、三氯甲烷（氯仿）、丙酮、甲苯、乙酸乙酯、四氫呋喃、N,N－二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇等等，其中作為鹵代烴之一的DCM非常常見。在絕大多數狀況下，DCM是不可燃低沸點溶劑，它的分子式為CH2Cl2，CAS登錄號為75-09-2，分子量84.93，沸點為39.75℃（at760mmHg），低爆炸下限為14%v/v，微溶于水，溶于乙醇、乙醚。DCM熱解后產生HCl和痕量的光氣（又稱碳酰氯，化學式為COCl2Phosgene）；與水長期加熱，生成甲醛和HCl；進一步氯化，可得CHCl3和CCl4，為無色易揮發液體，難燃燒。當DCM與丙酮或甲醇液體以10 ：1比例混合時，其混合液具有閃點，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限6.2%～15.0%（體積），特別要注意的是，DCM與氫氧化鈉作用會生成甲醛和Cl-。
DCM常被用來代替易燃的石油醚、乙醚等，被廣泛應用于各類有機反應中，除了做溶劑以外，DCM也是一種有用的亞甲基合成子，在很多反應中都有應用，從本質上說，DCM為同一個碳上與兩個氯原子相連的鹵代烴，所以它具有鹵代烴的很多性質，比如發生M-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探討：DCM的水解、熱解過程如何發生，什么條件下產生或最終產生何種物質？對我們的RTO系統內設備選型有何影響？
那么先從第一個問題開始，我們都知道DCM本身具有一定的毒性，它是甲烷氯化物中毒性最小的，其毒性僅為四氯化碳毒性的0.11%，這注定了有DCM參與反應的化學工藝過程，都要注意防護，而有一定化學基礎的同學們都知道，除了有一定毒性外，一定條件下DCM會發生熱解，熱解產物有痕量的光氣和氯化氫，也會發生水解，我們先說說DCM的水解反應吧。
根據《基礎有機化學》第四版關于鹵代烴的特性解釋，我們知道，DCM的水解是有條件的，需要處于高溫或者堿性條件下。這是因為氯原子是DCM的官能團，也是它的反應中心，由于氯原子的電負性大于碳原子的電負性，碳氯鍵是極性共價鍵（polar convalent bond），所以DCM極易發生飽和碳原子上的親核取代反應，由于氯原子的吸電子誘導效應，DCM 崽忌系那庥幸歡ǖ幕钚?。所以栽傤的作用蠑n珼CM易發生猓從Α＃ɑ∮謝У謁陌媯掀湟愕戎鞅?，北京大学踌\嬪紓?2016.6）簡而言之就是DCM的水解反應，需要在165℃及加壓條件下才會發生，它的反應方程式如下：
CH2Cl2+H2O（165℃、加壓）→HCHO+2HCl，生成物為甲醛和氯化氫，在堿性條件下水解方程式為：CH2Cl2+2NaOH=HCHO+2NaCl+H2O。
所以在RTO系統的預處理工藝中，水洗對DCM水解作用的消除能力有限，而堿洗則可能產生Cl-，所以洗滌設備以及管道等需要考慮選擇耐氯腐蝕的材料。
根據浙江大學能源清潔利用國家重點實驗室王波等人發布的論文《空氣氣氛中二氯甲烷的高溫氧化特性》的研究發現，當DCM作為廢氣通入RTO進行氧化時，溫度在760-1000℃之間，停留時間為1.5-2.5s，結果表明，當溫度低于800℃時，停留時間顯著影響DCM的氧化產物分布；當溫度高于800℃時，DCM的氧化產物分布主要受溫度影響。DCM首先被氧化成CO和HCl，然后CO在HCl的抑制作用下，被緩慢氧化。分解DCM的適宜溫度為900-1000℃。當溫度低于900℃，僅通過延長停留時間不能把CO充分氧化成為CO2，溫度超過1000℃時會促進HCl的分解，增加Cl2的生成量。
但是在RTO系統中，廢氣經由RTO入口上升至蓄熱腔室，溫度是由低至高緩慢上升的。我們知道工業上通常采用一氧化碳與氯氣的反應得到光氣。這是一個強烈放熱的反應，裝有活性炭的合成器應有水冷卻夾套，控制反應溫度200℃左右。為了獲得高質量的光氣和減少設備的腐蝕，經過徹底干燥的一氧化碳在與氯氣混合時，應保持適當過量。將混合氣從合成器上部通入，經過活性炭層后，很快轉化為光氣。由此可知DCM在RTO內部復雜的反應過程中可能存在產生的光氣，它的反應方程式：
這個時候，RTO建議最好采用負壓系統，因為光氣是劇烈窒息性毒氣，高濃度吸入可致肺水腫，它可能會增加RTO點檢維護人員的環境風險。
不過，因為光氣很容易水解，它的水解方程式為：COCl2+H2O=2HCl+CO2,所以RTO的后處理系統可以用水洗塔吸收光氣，一般條件下，可以完全吸收。
所以綜合以上分析，我們知道，DCM在有水存在的情況下，溫度升高到165℃時，會發生水解反應，產生甲醛和氯化氫；當DCM在堿性環境時，也會產生甲醛和氯離子；當通入RTO高溫氧化時，基本全部氧化為CO2和HCl和少量的CO、Cl2，所以在整個RTO系統設計中需要考慮的，應對DCM的方法就是要防止腐蝕，如果有合成二噁英的前驅期物質，還要考慮二噁英的減排和脫除問題。
而由于DCM的燃點達到662℃，所以在高溫區之前，沒有水和堿性環境參與的條件下，不用考慮它的熱解反應。
唐山凈天環?？萍加邢薰臼且患壹芯?、設計、制造安裝及售后服務為一體的企業。是目前國內高檔次，高性能、高質量環保設備及配套產品的專業設計與生產的大型企業。
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