摘要：氯乙烷是一种重要的化学品，毒性较低，但极易燃烧，在农药、染料和石油化工等行业作为产品或原料。氯乙烷由乙醇和氯化氢按照一定的工艺流程制得，在生产过程中会产生含有部分原料的工艺水，如果工艺水处理不当，不仅会造成原料和水资源的浪费，还会使得废水不符合排放标准。因此，必须科学有效地处理氯乙烷生产中的工艺水。本文简单介绍了氯乙烷的生产工艺，并深入讨论了氯乙烷生产中工艺水的处理方法。
关键词：氯乙烷；生产工艺；工艺水；处理方法
引言
目前，我国通常采用以乙醇和氯化氢的亲核取代反应为原理的工艺制取氯化氢，主要的合成原料为盐酸和酒精。反应产生大量含有盐酸和酒精的工艺水，为了使工艺水在回收利用后能达标排放，已有不少研究人员对工艺水的处理方法进行研究和设计。现已有合理的氯乙烷工艺水处理方法，不仅使废水符合排放标准，还能回收利用部分原料乙醇并得到氯化钙副产物，有利于实现经济和环境的良好效应。
一、氯乙烷生产工艺
氯乙烷的生产工艺主要是乙醇-盐酸法和乙醇-氯化氢法，两种工艺中氯化氢原料的形态不同，因而具体流程也有所不同。
（一）乙醇-盐酸法
乙醇-盐酸法是比较常用的氯乙烷生产工艺，原料为乙醇（质量比为91%）和盐酸（质量比为31%），以ZnCl2作为反应的催化剂，在145℃左右的温度下进行反应[1]。该反应是可逆反应，方程式为：
高温条件下产生的混合气体含有氯乙烷、水蒸气、乙醇和氯化氢等，先使其通过碱液中和掉部分氯化氢，再通过浓硫酸去除水蒸气和少量乙醚，冷凝后得到氯乙烷粗品。该工艺原料消耗高，去除杂质的过程也会产生酸和碱的废液，工艺水中也含有较多的乙醇和氯化氢。为了减少原料的浪费，对此工艺进行改进。比如，浓缩含有ZnCl2的溶液再进行循环套用；向工艺水中通入氯化氢使其变为浓盐酸原料得到重新利用等等。
（二）乙醇-氯化氢法
乙醇-氯化氢法则是用氯化氢气体代替盐酸，一般的工艺流程是先加入ZnCl2催化剂，再将反应釜加热至85℃，向反应釜中通入氯化氢气体和乙醇，继续加热使原料在120～135℃的温度下进行反应，冷凝气体产物，得到氯乙烷粗品，再依次通过蒸馏水、稀碱和浓硫酸去除杂质，得到氯乙烷[2]。冷凝还得到水和乙醇，收集冷凝的废水待处理，而将乙醇回收原料再利用。该工艺比乙醇－盐酸法减少了氯化氢的消耗量，而且排出更少的废水。也可改进此工艺，比如先加热乙醇使其变为气态，再加入氯化氢气体混合，然后在100～160℃、0. 01～0. 2 MPa的条件下使两者反应，对得到的气体产物进行除杂、冷凝、提纯，最终得到氯乙烷。
二、氯乙烷生产中工艺水的处理方法
氯乙烷生产过程中产生的工艺水中含有未反应的乙醇和氯化氢，为了符合废水排放标准以及减少原料的浪费，需要对工艺水进行处理回收。接下来对以下处理工艺水的几种方法进行探讨。
（一）出售给回收单位
比较简单的处理氯乙烷工艺水的方法就是出售给回收单位。乙醇-盐酸法产生的工艺水中盐酸含量可高达8%，可以出售给稀盐酸加工的单位。然而市场上稀盐酸积压过量，工艺水的运输成本高，加工效益不大，一般企业并不回收稀盐酸。因此该处理方法已很少被采用。
（二）蒸馏乙醇并利用盐酸生产氯化钙
工艺水利用率较高的一种处理方法就是蒸馏出乙醇并利用工艺水中的盐酸生成氯化钙。将氯乙烷生产中的工艺水移至蒸馏塔进行蒸馏，得到乙醇蒸气和残液。其中蒸气冷凝回收为乙醇，并可为原料再次利用；而残液中含有较多氯化氢，可进行中和反应或作为稀盐酸参与其他反应。如果简单地向残液中加入稀碱中和后排放，虽然废水比较清洁且符合排放标准，但是浪费了残液中的氯化氢，增加了处理成本。更好的处理残液的方法是利用氯化氢生产氯化钙。按5:1的质量比混合残液和氧化钙，不断搅拌使两者发生反应生成氯化钙。再向反应后的酸性氯化钙溶液中加入氢氧化钙调节pH值为8左右，然后进行过滤，得到氯化钙溶液。氯化钙溶液经过蒸发、浓缩、结晶后变为氯化钙晶体，蒸发出的冷凝水也符合排放标准。蒸馏乙醇和利用氯化氢的工艺流程如图1所示。
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图1.蒸馏和利用工艺水的流程图
氯化钙用途比较广，可用作冷冻剂、饲料钙等，该种处理方法的经济效益大。然而乙醇蒸馏耗能大，回收率不高，而且该方法的整体工序繁琐，处理成本高，可操作性不强。
（三）分级冷凝工艺水
分级冷凝工艺水的目的是降低排放废水的化学需氧量（COD）。排放废水的COD主要由乙醇贡献，所以以乙醇的沸点为参考对工艺水进行分级冷凝，解决以往工艺水中乙醇回收率不高的问题。第一级回收少量的乙醇，以高于乙醇沸点的温度进行蒸馏，得到的冷凝液中乙醇含量在20%以下，将此低浓度的乙醇溶液作为回流液再次进行冷凝处理，这样产生的排放废水的乙醇含量很低，COD指标符合排放标准。第二级则按照乙醇沸点蒸馏出乙醇，冷凝后的回收液中乙醇浓度高于60%，重回一级工序开始。该工艺水处理方法科学、环保，操作比较方便，但是耗能较大。
（四）循环套用氯化氢
有的工艺水处理方法以循环利用为原则，既降低工艺水中氯化氢的含量，也增加原料的利用率。比如前文提到的乙醇-盐酸法改进方法中向工艺水直接通入氯化氢，使其变为31 %左右的浓盐酸，使其作为原料，达到循环利用工艺水的目的。该方法减少了原料的消耗，降低了生产成本，但维持系统平衡的难度较大。
三、结束语
总而言之，氯乙烷作为重要的化工原料，我国染料、农药等行业对氯乙烷的需求量很大，在改进氯乙烷生产工艺、提高氯乙烷生产效率的同时，也要对氯乙烷生产中工艺水的处理方法进行改进和创新，减少工艺水中原料的浪费，避免废水排放不达标的情况，真正提高氯乙烷生产过程的环境、经济和社会效益。
参考文献：
[1]袁遥,赵莹,胡仁杰,熊远福,谭晓燕.氯乙烷的生产技术状况及其发展趋势[J].现代化工,2019,39(08):64-68.
[2]徐万福,赵莹,唐智勇,刘伟,傅伟松,余泽华.合成氯乙烷新工艺的研究及其产业化[J].现代化工,2020,40(02):215-218+221.