摘要：针对溴化工生产过程中溴素损失较大的问题，通过采取优化吸收工艺参数、改进吸收设备和添加化学助剂等措施，建立了一套高效的溴素回收系统。研究表明，采用新型填料塔替代传统板式塔，将吸收液的pH值控制在2.8～3.2范围内，溴素吸收率可提高至96.8％。添加特定浓度的表面活性剂，可使气液两相充分接触，进一步提升吸收效果。采用高效溴素回收技术，每年可减少溴素损失85 t，折合价值323万元，实现了经济效益与环境效益的双赢。

       关键词：溴化工；溴素回收；吸收工艺；过程优化；经济效益

　　0引言

　　溴素作为化工生产中不可或缺的原料，广泛应用于阻燃剂、医药、农业和电子工业等领域。随着化工产业的快速发展，有限的溴素资源与日益增长的需求之间的矛盾逐渐凸显。在化工生产过程中，由于蒸发、泄漏和不完全反应等因素导致的溴素损失不仅造成了直接经济损失，而且可能引发环境污染问题。传统的溴素回收工艺存在吸收效率低、能耗高等缺陷，亟需开发更高效的回收技术。针对这一现状，开展了系统的溴素回收技术研究，从工艺优化、设备改进和化学助剂应用等多个角度，建立了一套完整的解决方案。

       1工程概况

　　1.1项目背景

　　某化工企业溴素年产量达15 000t，是国内重要的溴素生产基地。在溴化工生产过程中，废气中的溴素质量浓度高达280mg/m，年损失溴素约145t，造成巨大的经济损失。同时，溴素废气的排放对周边环境和职工的健康构成了严重威胁，环保部门多次督查要求企业整改。2022年以来，国家相继出台多项环保政策，对溴素等特征污染物排放提出更严格的要求。针对上述问题，企业投资2800万元建设溴素回收工程，采用新型高效溴素回收技术对废气中的溴素进行回收利用，实现提质增效和清洁生产的双重目标。该工程设计处理废气的能力为8000 m/h，溴素回收率达到95%以上。工程建设过程中，充分考虑了工艺先进性、设备可靠性和运行经济性，为后续同类项目提供了示范。

　　1.2工艺流程

　　溴索回收工艺流程如图1所示，王要包括预处理、吸收和解析三个环节[1]。废气首先经过除雾器去除液滴和颗粒物，采用玻璃纤维除雾网，去除效率达99%。随后，进入换热器降温至40℃以下。预处理后的废气进入填料吸收塔，采用pH值为2.8-3.2的硫酸溶液作为吸收剂，在塔内与废气逆流接触。吸收塔采用新型高效陶瓷填料，比表面积为850 m/m³，空隙率为92%，显著提高了气液传质效率。吸收液定期排入解析塔进行气提再生，解析出的溴素气体经冷凝后返回生产工序循环利用。系统配备了在线监测设备，包括溴素浓度分析仪、pH计和温度传感器等，实时监控关键参数，确保系统稳定运行。工艺过程采用DCS集中控制，实现了系统的智能化运行。

　　2技术应用

　　2.1吸收设备改进

　　采用新型球形陶瓷填料替代传统板式塔板，填料直径为Φ25 mm，空隙率为92％，比表面积为850 m2/m3，提高了气液接触面积。对塔体结构进行优化设计，塔径为Φ1.2 m，填料层高为3.5 m，采用FDMP流场模拟技术对气液分布器进行优化，实现气液均匀分配。

　　气体分布器采用多孔板式结构，开孔率为15％，孔径为Φ8 mm，确保气体均匀进入填料层[2]。液体分布器选用格栅型，开孔直径为Φ12 mm，布置密度为28个/m2，实现液体均匀喷淋。在塔底设置高效气液分离装置，采用折流板结构，降低液体夹带。填料支承结构采用格栅板，开孔率为65％，承托能力≥1 500 kg/m2[3]。系统阻力的计算公式如式（1）：

　　式中：Δp为压降，Pa；ξ为阻力系数；ρ为气体密度，kg/m3；v为气体速度，m/s；ε为填料空隙率。

　　2.2工艺参数优化

　　通过正交试验确定最优工艺参数组合。控制吸收温度在35～40℃范围内，降低温度，会导致吸收液黏度增大，提高泵耗。采用在线pH计实时监测，通过加酸泵自动调节pH值，将pH值控制在2.8～3.2范围内。液气比优化为2.8 L/m3[4]。溴素吸收速率r的计算公式如式（2）：

      式中：r为吸收速率，mol/（m3·s）；kL为液膜传质系数，m/s；a为气液接触比表面积，m2/m3；C*为界面浓度，mol/m3；C为液相浓度，mol/m3。

　　当吸收温度为38℃、pH值为3.0、液气比为2.8 L/m3时，溴素吸收率达到96.8％。系统配备DCS控制系统，采用PID调节算法，实现温度、pH值和液位等参数的自动调节，控制精度分别为±1℃、±0.1、±50 mm。吸收液在塔内的停留时间控制在25 s以上，确保充分吸收。循环泵选用耐腐蚀磁力泵，流量为15 m3/h，扬程为35 m，电机功率为5.5 kW。

　　2.3化学助剂应用

　　筛选实验表明，十二烷基苯磺酸钠具有良好的增效作用。在吸收液中添加质量分数为0.15％的十二烷基苯磺酸钠，可降低表面张力，增加气液接触面积。表面活性剂对气液界面传质的影响可用公式（3）表示：

　　式中：E为增效因子；kL'为添加表面活性剂后的传质系数，m/s；kL为原传质系数，m/s；β为活性剂特征常数；C为活性剂浓度，mol/m3；t为接触时间，s；τ为表面更新时间，s。

　　实验数据表明，添加表面活性剂后，传质系数提高了35％。同时，考察了表面活性剂的稳定性，在pH值为2.8～3.2、温度为35～40℃条件下，系统性能保持稳定，且对后续解析过程无不利影响。每月补加一次表面活性剂，可保持回收系统稳定运行。

　　3技术应用效果评估

　　3.1溴素回收率分析

　　运用高效溴素回收系统对废气进行处理，经过三个月的工业化运行，系统性能保持稳定。定期采集系统进出口气体样品进行检测，采用碘量法测定溴素含量，如表1所示。进口废气中的溴素质量浓度在235～286 mg/m3范围内波动，出口质量浓度稳定在8.5 mg/m3以下，溴素回收率达到96.8％，远高于设计指标95％。填料吸收塔压降稳定在780～820 Pa范围内，低于设计限值1 200 Pa，系统运行平稳。吸收液循环系统运行稳定，pH值控制在2.8～3.2范围内。溴素解析效果良好，解析液质量浓度可达280 g/L，解析效率在92％以上，满足生产需求。通过在线监测系统对系统运行参数进行24 h实时监控，建立了完善的运行台账。每班对关键设备进行巡检，确保设备完好率达到98％以上。系统可实现远程监控和故障诊断，大大提高了运行管理水平。

　　3.2经济效益评估

　　高效溴素回收技术的应用显著降低了溴素损失，创造了可观的经济效益。项目总投资2 800万元，年运行成本为142.6万元，包括电费、蒸汽费、化学品费用和人工成本等。回收系统每年可回收溴素85 t，按照溴素市场价格3.8万元/t计算，每年可增加323万元的经济效益。考虑到设备折旧和维护费用，项目静态投资回收期设定为4.2 a，内部收益率为18.5％，具有良好的经济可行性。项目实施以来，不仅提高了企业的自动化水平，而且减少了6个操作人员，可以节省人工成本28.8万元/a。系统运行能耗低，与传统工艺相比，每吨产品综合能耗降低了15％，每年可节约85 t标煤，如表2所示。通过回收利用溴素，不仅减少了原料采购成本，而且提高了资源利用效率，实现了经济效益与环境效益的双赢。

　　3.3环境影响分析

　　根据环境监测站连续监测数据可知，应用溴素回收技术后，企业周边环境质量得到了显著改善，如表3所示。项目实施后，厂界溴素质量浓度由原来的0.12 mg/m3降至0.02 mg/m3以下，远低于《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）规定的0.4 mg/m3限值。工作场所的空气中，溴素质量浓度降至0.15 mg/m3以下，符合《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ 2.1—2019）要求。周边居民投诉次数从每年15次降至零，员工职业病发病率显著下降。废水中的溴素质量浓度降低了85％，减轻了废水处理负荷。设备密闭性能良好，监测期间未发生溴素泄漏事故。

　　4结语

　　通过系统研究和工业实践，建立了一套适用于溴化工生产的高效溴素回收技术体系。研究结果表明，通过设备改进、工艺优化和化学助剂的协同应用，能够显著提升溴素回收效率。研究成果为溴化工行业节能减排和可持续发展提供了新的技术路径，具有重要的推广应用价值。未来进行后续研究，建议在自动化控制和智能化运行方面进行深入探索，进一步提升系统的稳定性和可靠性。

　参考文献

　　[1]蔡利新.化工生产过程的溴素损失与资源利用研究[J].清洗世界，2024，40（8）：76-78.

　　[2]姚风浩，王泽尧，冯忠祥，等.溴化氢资源化用于四溴双酚A合成工艺[J].化学工程，2023，51（5）：8-12.

　　[3]肖洪涛.佰仕邦攻克PTA工厂溴回收技术[J].聚酯工业，2022，35（6）：68.

　　[4]詹国平，李天秀，马晨，等.溴甲烷回收再利用设施的现状与展望[J].植物检疫，2017，31（5）：1-9.