简述溴素生产的工艺流程及过程

简述溴素生产的工艺流程及过程

我化工厂为以生产海水盐化工产品为主导的化工企业，主要产品为氯化钾、氯化镁、硫酸镁、溴素等。其中溴素的年产量约为550吨，为我化工厂主要化工产品之一。我厂生产的溴素产品为一种赤褐色发烟液体，在室温时暴露于空气中挥发，生成红棕色蒸汽，具有强烈刺激性恶臭味，能引起流泪、咳嗽、喉痛、头晕、头痛和鼻出血，浓度较高时还会引起窒息和支气管炎，甚至引起死亡。溴素的用途广泛，与许多工业部门都有关联。大量的溴用于石油工业，制造二溴乙烯，作为石油燃料的抗爆剂。在塑料工业中，溴系列的阻燃剂日益发展，使塑料制品的防火性能显著提高。溴素在工农业的不断发展中也起到越来越重要的作用。

我厂生产的溴素产品原料为光卤石母液，其主要的生产原理为氯气氧化水蒸气蒸馏法制取溴素。其简单过程为光卤石母液和氯气在蒸馏塔内接触，氯与溴离子交换，溴被游离，再用水蒸气加热蒸馏，经冷凝、分离精馏得到成品。氯气氧化水蒸气蒸馏法用化学反应式表示为：

MgBr2+Cl2→MgCl2+Br2

一、工艺流程及过程

提取光卤石后的母液含溴量一般为6—7克/升。由于提取光卤石过程中高温浓缩，部分氯化镁水解，生成的氯化氢溶于卤水中，使光卤石母液呈酸性（pH3—5），因此用这种原料，可不必酸化。水蒸气蒸馏法制溴工艺包括预热、氧化、蒸馏、冷凝、分离、精馏、尾气吸收等过程。

光卤石母液从光卤石沉降器上部溢流入光卤石母液槽。用泵送到高位槽，保持一定的液位，使流出的卤水压力稳定，高位槽中的光卤石母液均匀的通过流量计进入预热器，用生蒸汽加热。预热后自蒸馏塔顶部加入塔内，经分配板均匀喷淋在填料表面上，向塔的下部流动。

液氯贮存于钢瓶内。用热水淋浴在钢瓶外表，加速汽化。氯气经过气液分离瓶稳定地经流量计进入蒸馏塔下部，沿塔上升，与流下的光卤石母液逆向接触，进行化学反应。

经过减压后的生蒸汽，从分气缸的调节阀稳定均匀地进入蒸馏塔下部，加热光卤石母液，并将游离溴汽化。溴蒸汽与水蒸气和过量氯气一起加热后，容重减小，借蒸汽推动沿塔上升，制溴废液容重较大，沿塔下流由于重力差，在蒸馏塔

内完成了溴与卤水的分离。制溴废液从塔底排出，供制造氯化镁。

溴与水混合蒸汽由塔的上部蒸馏而出，随即引入玻璃蛇管冷凝器内。蛇管外部用冷水冷却，使蒸汽凝结成液体。这种液体除了大部分为溴之外，还有溴水，一起进入分离瓶内。因为溴的比重较溴水大3倍，溴在底部，溴水在上部，得到分离。溴水回流入蒸馏塔内。分离瓶底部的液溴含氯和有机物等杂质，称粗溴。

粗溴流入一段精馏塔中部，经分配板分布在塔内的填料上并向塔底流动。塔底是带夹套的搪瓷加热釜，用生蒸汽加热釜内的液溴。沸点较高的有机物残留于釜内，定期排出；沸点较低的溴和氯，从精馏塔顶部排出，引入玻璃蛇形管内，外用水冷却，重新凝结为液体溴，这种溴仍含少量的氯。

为了进一步提纯，从一段精馏塔冷凝器排出的液体溴流入二段精馏塔上部，并分布在填料表面向塔底流动。塔底也是夹套搪瓷加热釜，用生蒸汽加热釜内的液溴，溴和氯一起汽化、挥发，沿塔上升，从顶部排出，在冷凝器内被冷却重新凝结，并回流入精馏釜内。经过反复蒸发、凝结、回流，多次精馏，氯被彻底分离。纯度更高的精溴集于釜内，连续排出，经蛇形管冷却器降温后进入贮溴缸，定期地经流量瓶入坛包装。

未被冷凝器凝结的气体中，含有溴和氯，引入回收塔下部。未预热的光卤石母液从顶部加入，两者在填料表面接触。大部分溴和氯被卤水吸收，回流入蒸馏塔内。未被吸收的不凝气体从回收塔顶部排到大气中去。

二、主要工艺步骤

（1）预热

进入蒸馏塔的卤水，必须先行预热，提高它的进塔温度，目的是防止卤水进塔之后，把已经蒸出的溴蒸汽早期冷凝、重新被卤水吸收，降低了溴的蒸出率。

预热的方法，普遍采用塔外预热，在预热器内通过间壁用生蒸汽把卤水加热到一定的温度。预热后卤水温度控制原则必须高于溴的沸点，低于卤水的沸点。纯溴的沸点58.8℃，光卤石母液的沸点为124℃。如预热温度低于溴沸点，溴蒸汽将被卤水吸收，大量的溴在塔内循环，降低溴蒸出率。如预热温度过高，到达卤水沸点，则卤水中大量水分汽化，与溴蒸汽一起从塔上部出溴口排出，冷凝后形成大量溴水回流，同样造成大量的溴在塔内循环，降低溴收率。为了避免预热温度过高或过低，在生产中控制70—80℃为宜。

（2）氧化

氧化是为了使光卤石母液中的溴从离子状态的化合物转化为分子状态的溴。

影响氧化率的几种因素，主要有反应温度、酸度、配氯率、反应时间。在生产实践中证明，配氯率在110—115%适宜，氧化氯可达95%。

（3）蒸馏

蒸馏的目的是把经氧化成分子的溴与卤水分离。蒸馏效果是影响产品收得率的重要环节。

所谓蒸馏就是把两种以上物质组成的液体混合物加热，利用各组分沸点的不同，即在相同温度下蒸发汽化的能力不同，使混合物得到分离的一种方法。由于溴和卤水的沸点不同，当加热到某一温度时，沸点较低的溴变为蒸汽、比重小的溴蒸汽上升，沸点较高的卤水仍为液体。再借水蒸气的推动力把溴汽引出，冷凝得到液溴，使溴和卤水得到了分离，溴蒸汽冷凝后压力减小，使混合汽不断排出。

保证溴的高蒸出率应注意以下几点：出溴口的混合气温度、进塔卤温、出溴口混合蒸汽排出通畅、进塔卤水流量均匀稳定。

（4）冷凝

冷凝是采用温度较低的冷却剂，通过间壁传热方式将温度较高的蒸汽冷却降温，凝结成液体的过程。

冷凝时采用的冷却剂为常温常压的水。从蒸馏塔排出的常压混合蒸汽（主要含溴、水、氯），引入耐腐蚀的玻璃蛇形管内，外部用常温水冷却，将80—90℃混合气的热量吸收，使其逐渐降温。在冷却过程中，因水蒸气冷凝温度为100℃，因此当混合气与冷却水接触后，首先大量凝结的是水。溴蒸汽的冷凝温度为58.78℃，当混合气的温度降到此温度时，溴气也开始冷凝成液溴。溴的冷凝温度为-34.5℃，用常温水冷却不凝结，仍保持气体状态。液体水和溴的比重均比气态氯大，重的在下、轻的在上，实现了初步分离氯气的目的。

（5）分离

分离是指将互不相溶的两种以上物质分开离析的过程。有液体和固体的分离、液体和气体的分离、液体和液体的分离、气体和固体的分离等等。从蒸馏排出的混合汽冷凝后水和溴均为液体。开始溴溶解于水，成为饱和溴水后与液溴形成两种互不相溶的液、液体系。分离操作的目的就是将溴与溴水两种液体分开离

析。

（6）精馏

精馏是更复杂的蒸馏过程。精馏的目的就是使经过溴与溴水分离后得到的溴进一步提纯。分离溴水后的溴，含杂质多，称为粗溴。粗溴含溴93—96%，含氯3—6%。另有沸点较高的有机物等。为达到工业溴的技术要求，需采用精馏方法进行精制。精馏得到的溴，称为精溴。

（7）回收

从溴水分离排空管和各类冷凝器排出的未凝结气体中，含有氯、溴等蒸汽和空气等不凝气，俗称尾气。回收的方法是采取吸收。所谓吸收就是指用液体吸收剂吸收气体或蒸汽中某种物质的过程，即是物质从气相或蒸汽转入液相的过程。基本原理是利用气体中各种组分对液体吸收剂溶解度不同，将其中溶解度大的分离出来。在吸收过程中，溴、氯被吸收剂吸收，从气相转入液相，称可溶气体；空气等不凝气被吸收仍为气体，又称惰性气体，从排空管排空。吸收结果不但回收了溴和氯，并使不凝气得到分离排除，保持了整个生产系统的压力平衡。

以上就化工厂溴素工段的生产工艺流程及过程做了简单的分析。同时在当今和谐的社会里，人的因素是不可忽略的一个重要因素。企业的生产要求人人都应严以律己，认真负责，发挥各自聪明才智，在自己的岗位上努力拼搏，尽职尽责，我相信溴素的生产将会更上一个台阶，为化工生产创出更多的效益，为职工带来更高的回报。