專利名稱：黃磷爐尾氣中膦的氧化去除方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及黃磷爐尾氣中膦(PH3)的去除方法及其裝置，尤其是用液體 吸收塔結(jié)合強(qiáng)氧化劑選擇性地吸收、氧化尾氣中的膦，實(shí)現(xiàn)黃磷爐尾氣中膦的有 歲文去除方法。
二背景技術(shù)：
黃磷裝置在生產(chǎn)運(yùn)行過程中有大量的黃磷爐尾氣，它的主要成份為 一 氧化 碳，放散后對(duì)人類健康的危害性很大，人員吸入后輕則頭昏腦脹，重則中毒死 亡。因此國(guó)家在《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)CO濃度有明確限制(二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域 的濃度限值為10mg/M3)。雖然放散的黃磷爐尾氣經(jīng)過空氣的擴(kuò)散稀釋，但在低 空風(fēng)向不穩(wěn)定時(shí)仍有可能局部超過極限濃度，造成人員的危害。使用黃磷爐尾氣 燒鍋爐，可以將尾氣中的CO幾乎100%地燃燼，從而避免了 CO排放對(duì)人體的危 害，同時(shí)黃磷爐尾氣中的低熱值熱能也得到了充分利用。為此很多公司曾進(jìn)行將 黃磷裝置放空的黃磷爐尾氣用于燒鍋爐生產(chǎn)蒸汽的嘗試，但由于尾氣中的黃磷、 膦等還原性物質(zhì)燃燒后的次生氣體對(duì)鍋爐的強(qiáng)腐蝕作用，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)困 難，因此有效去除對(duì)鍋爐設(shè)備具強(qiáng)腐蝕性的雜質(zhì)氣體如膦PH3，實(shí)現(xiàn)黃磷爐尾氣 的熱能綜合利用，對(duì)于黃磷企業(yè)污染廢棄物的資源化綜合利用以及節(jié)能降耗和減 少對(duì)周圍環(huán)境的污染是完全必要的，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。
目前還沒有成熟的PH3去除方法可供黃磷爐尾氣工業(yè)使用，少數(shù)專利技術(shù)利 用重金屬鹽和PH3的反應(yīng)
PH3+8CuS04+4H20- 4Cu2S04+H3P04+4H2S04
2PH3+3Cu2S04 - 2Cu3P + 3H2S04
PH3+4Cu2S04+4H20- 8Cu+H3P04+4H2S04
3通過將CuS04固定在多孔硅等載體上，實(shí)現(xiàn)去除氣體污染物PH3的目的，并 已在半導(dǎo)體工業(yè)上得到廣泛使用，但該技術(shù)僅適合處理低含量/少量的氣體膦，而 大規(guī)模工業(yè)化使用由于催化劑價(jià)格昂貴及再生困難等原因而受到限制。同時(shí)由于
黃磷爐尾氣中含有大量的CO,它能與亞銅鹽能發(fā)生如下配合反應(yīng)
Cu2S04 + 2CO + 4H20- Cu2S04 (CO)2 2H20
由于形成配合物，消耗了第一步反應(yīng)生成的亞銅鹽，使催化劑難以被用于深 度脫膦，導(dǎo)致脫膦效率下降，成本升高。因此開發(fā)新的黃磷爐尾氣中PH3的去除 方法，實(shí)現(xiàn)黃磷爐尾氣的資源化綜合利用，對(duì)于降低環(huán)境污染、能源消耗和企業(yè) 生產(chǎn)成本，提高整體社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是為黃磷生產(chǎn)企業(yè)提供一種黃磷爐尾氣中PH3的去 除方法及裝置，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)黃磷爐尾氣的資源化綜合利用。該方法利用液體噴 淋塔設(shè)備簡(jiǎn)單、易于控制的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性以及一定條件下高錳 酸鉀與黃磷爐尾氣主成份CO不發(fā)生反應(yīng)而與膦發(fā)生快速吸收反應(yīng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn) 黃磷爐尾氣中PH3的去除，為黃磷爐尾氣的資源化綜合利用提供新途徑。
技術(shù)方案 一種黃磷爐尾氣中PH3的去除方法，用高錳酸鉀溶液噴淋黃磷爐 尾氣，以吸收黃磷爐尾氣中的PH3。
一種黃磷爐尾氣中PH3的去除方法，工藝步驟為將黃磷爐尾氣通入除塵除 磷槽，利用除塵除磷槽中的液體除去黃磷爐尾氣中少量的單質(zhì)黃磷和五氧化二 磷；再將經(jīng)除塵除磷后的黃磷爐尾氣通入堿吸收塔，利用脫硫劑除去黃磷爐尾氣 中的S02、 HF等酸性氣體；最后將堿吸收塔處理后的黃磷爐尾氣通入脫膦塔，經(jīng) 脫膦塔內(nèi)的脫膦劑噴淋，所述除塵除磷槽中的液體為水，所述脫硫劑為20%wt的 Na2C03，所述脫膦劑為10%wt高錳酸鉀溶液。
一種去除黃磷爐尾氣中PH3的裝置，包括除塵除磷槽、堿吸收塔和脫膦塔， 所述除塵除磷槽內(nèi)盛有除塵除磷液體，液面下設(shè)有布?xì)夤?，黃磷爐尾氣由布?xì)夤?進(jìn)入除塵除磷槽，除塵除磷槽頂部設(shè)有尾氣出口，所述尾氣出口通過導(dǎo)氣管與堿 吸收塔塔底的尾氣入口連接，堿吸收塔塔頂設(shè)有脫硫劑噴淋裝置和尾氣出口，所 述堿吸收塔尾氣出口與脫膦塔塔底的尾氣進(jìn)口連接，脫膦塔塔頂設(shè)有脫磷劑噴淋 裝置和尾氣出口 ，黃磷爐尾氣經(jīng)脫磷劑噴淋后由脫磷塔頂?shù)奈矚獬隹谳敵觥?br> 有益效果本發(fā)明利用高錳酸鉀吸收劑和黃磷爐尾氣中的PH3以及S02發(fā)生 選擇性氧化反應(yīng)，而主成分CO與吸收劑在控制條件下不發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)凈化和處理后的黃磷爐尾氣可用作供熱和火力發(fā)電的原料氣體，對(duì)于減緩這些物質(zhì)對(duì)設(shè)備 (鍋爐)的腐蝕作用，確保設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，具有重要的意義。同時(shí) 本發(fā)明針對(duì)黃磷爐尾氣的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)了水洗除塵除磷4堿液脫硫4氧化劑脫 膦工藝流程，利用液體噴淋塔使磷爐尾氣與各吸收劑充分接觸，從而實(shí)現(xiàn)高效脫 膦。黃磷爐尾氣通過堿液吸收塔脫矽u后，可去除95%以上的SCh以及HF等酸性 氣體。然后通過脫膦塔可有效去除PH3、 AsH3等還原性氣體，去除率可達(dá)到95 %。經(jīng)上述步驟處理后，黃磷爐尾氣中膦的含量大大降低，可減少對(duì)鍋爐設(shè)備的 腐蝕作用，延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命，實(shí)現(xiàn)黃磷爐尾氣在供熱工程中的應(yīng)用。
四

圖1為黃磷爐尾氣脫膦工藝流程圖2為除塵除膦槽的示意圖。圖中1為密布均勻小孔的氣體分布器；2為水 泵；3為液體壓濾裝置；4為泥磷，可利用虹吸定期移去。圖中箭頭標(biāo)示流體運(yùn) 動(dòng)方向；
圖3為堿吸收塔、脫膦塔結(jié)構(gòu)示意圖。圖中5 - 1、 5 - 2為檢修出入口 ； 6為 氣體分布器；S1-S6為塔板。圖中箭頭標(biāo)示流體運(yùn)動(dòng)方向。
五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
黃磷爐尾氣中PH3的去除方法，工藝步驟為將黃磷爐尾氣通入除塵除磷 槽，利用除塵除磷槽中的液體除去黃磷爐尾氣中少量的單質(zhì)黃磷和五氧化二磷； 再將經(jīng)除塵除磷后的黃磷爐尾氣通入堿吸收塔，利用脫^5危劑除去黃磷爐尾氣中的 S02、 HF等酸性氣體；最后將堿吸收塔處理后的黃磷爐尾氣通入脫膦塔，經(jīng)脫膦 塔內(nèi)的脫膦劑噴淋，所述除塵除磷槽中的液體為水，脫硫劑為20%wt的 Na2C03,所述脫膦劑為10 % wt高錳酸鉀溶液。
實(shí)施例2:
去除黃磷爐尾氣中PH3的裝置，包括除塵除磷槽、堿吸收塔和脫膦塔，所述 除塵除磷槽內(nèi)盛有除塵除磷液體，液面下設(shè)有布?xì)夤埽S磷爐尾氣由布?xì)夤苓M(jìn)入 除塵除磷槽，除塵除磷槽頂部設(shè)有尾氣出口，所述尾氣出口通過導(dǎo)氣管與堿吸收 塔塔底的尾氣入口連接，堿吸收塔塔頂設(shè)有脫硫劑噴淋裝置和尾氣出口 ，所述堿 吸收塔尾氣出口與脫膦塔塔底的尾氣進(jìn)口連接，脫膦塔塔頂設(shè)有脫磷劑噴淋裝置 和尾氣出口 ，黃磷爐尾氣經(jīng)脫磷劑噴淋后由脫磷塔頂?shù)奈矚獬隹谳敵?。?shí)施例3
濕法氧化脫膦工藝系統(tǒng)由除塵除磷槽、堿吸收塔和脫膦塔等組成，如圖1所示。
黃磷爐尾氣由黃磷爐裝置總管進(jìn)來，其壓力在40-60mbar,經(jīng)水封罐按壓力 要求調(diào)節(jié)水封水位，將壓力調(diào)至微正壓，從出口進(jìn)入除塵除磷槽，除塵除磷槽充 滿一定的液位，保證氣管浸沒在水中，磷爐氣從均布的小孔鼓出。除塵除磷槽的 水由泵供給，溢流水由溢流水槽收集循環(huán)使用。沉積在溢流水槽中的泥磷，定期 虹吸抽出回收，其間的水可間斷經(jīng)系統(tǒng)過濾機(jī)過濾后循環(huán)使用，也可匯入磷爐廢 水處理站處理。
經(jīng)除塵除磷的磷爐尾氣進(jìn)入堿吸收塔進(jìn)行脫硫，用脫硫劑20%wt Na2C03由泵 從塔頂噴淋，噴淋液可經(jīng)過濾后循環(huán)使用，也可匯入黃磷企業(yè)廢水處理站處理。
經(jīng)脫硫后的磷爐尾氣進(jìn)入脫膦塔進(jìn)行脫膦，用脫膦劑由泵從塔頂噴淋，噴淋 液可經(jīng)過過濾后循環(huán)使用，也可匯入黃磷企業(yè)廢水處理站處理。
經(jīng)凈化處理后的磷爐尾氣送到鍋爐站或其它用戶，部分氣循環(huán)作為系統(tǒng)平衡 用氣。本黃磷爐尾氣凈化處理工藝流程系統(tǒng)所形成的壓力和流量，系由水循環(huán)真 空泵調(diào)節(jié)達(dá)到，不會(huì)影響工廠總管壓力和其它用氣單元，也不會(huì)造成安全隱患。
實(shí)施例4:
某黃磷爐裝置產(chǎn)氣量為3300m3/h (標(biāo)況)，氣體中含有CO: 90-94% (體 積)；S02:8-ll g/m3; PH3: 600-650卯m; 總磷320 g/m3以及其他雜質(zhì)氣 體，采用本發(fā)明方法及其裝置脫膦。設(shè)計(jì)的氣體流速為5-10m/s, 氣體空塔速 度為1.5 m/s, 氣體經(jīng)過除塵除膦槽后總磷降為45 - 80 g/m3，去除率達(dá)到75 - 86 %;堿吸收塔和脫膦塔直徑均為1米，塔板數(shù)為20,層高0.5 m,空塔氣速為1.5 m/s,液相為20%wt的碳酸鈉溶液或者10%wt的高錳酸鐘溶液，液體噴淋密度 為15~25m3/h,氣體塔內(nèi)總停留時(shí)間大于10秒。經(jīng)除塵除膦槽流出的黃磷爐氣 體經(jīng)堿吸收塔3和4后，脫硫及HF效率分別高達(dá)93 %和98 % ,然后經(jīng)過脫膦塔 后膦的去除率可達(dá)95%。
權(quán)利要求
1.一種黃磷爐尾氣中PH3的去除方法，其特征在于用高錳酸鉀溶液噴淋黃磷爐尾氣，以吸收黃磷爐尾氣中的PH3。
2. —種黃磷爐尾氣中PH3的去除方法，其特征在于工藝步驟為將黃磷爐 尾氣通入除塵除磷槽，利用除塵除磷槽中的液體除去黃磷爐尾氣中少量 的單質(zhì)黃磷和五氧化二磷；再將經(jīng)除塵除磷后的黃磷爐尾氣通入堿吸收 塔，利用脫硫劑除去黃磷爐尾氣中的酸性氣體；最后將堿吸收塔處理后 的黃磷爐尾氣通入脫膦塔，經(jīng)脫膦塔內(nèi)的脫膦劑噴淋，所述除塵除磷槽 中的液體為水，所述脫錄u劑為20%wt的Na2C03，所述脫膦劑為10%wt 高錳酸鉀溶液。
3. —種去除黃磷爐尾氣中PH3的裝置，其特征在于包括除塵除磷槽、堿吸 收塔和脫膦塔，所述除塵除磷槽內(nèi)盛有除塵除磷液體，液面下設(shè)有布?xì)?管(1)，黃磷爐尾氣由布?xì)夤苓M(jìn)入除塵除磷槽，除塵除磷槽頂部設(shè)有尾 氣出口，所述尾氣出口通過導(dǎo)氣管與堿吸收塔塔底的尾氣入口連接，堿 吸收塔塔頂設(shè)有脫硫劑噴淋裝置和尾氣出口 ，所述堿吸收塔尾氣出口與 脫膦塔塔底的尾氣進(jìn)口連接，脫膦塔塔頂設(shè)有脫磷劑噴淋裝置和尾氣出 口 ，黃磷爐尾氣經(jīng)脫磷劑噴淋后由脫磷塔頂?shù)奈矚獬隹谳敵觥?br> 全文摘要
一種黃磷爐尾氣中PH₃的去除方法，工藝步驟為將黃磷爐尾氣通入除塵除磷槽，利用除塵除磷槽中的液體除去黃磷爐尾氣中少量的單質(zhì)黃磷和五氧化二磷；再將經(jīng)除塵除磷后的黃磷爐尾氣通入堿吸收塔，利用脫硫劑除去黃磷爐尾氣中的酸性氣體；最后將堿吸收塔處理后的黃磷爐尾氣通入脫膦塔，經(jīng)脫膦塔內(nèi)的脫膦劑噴淋，所述除塵除磷槽中的液體為水，所述脫硫劑為20％wt的Na₂CO₃，所述脫膦劑為10％wt高錳酸鉀溶液。經(jīng)上述步驟處理后，黃磷爐尾氣中膦的含量大大降低，可減少對(duì)鍋爐設(shè)備的腐蝕作用，延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命，實(shí)現(xiàn)黃磷爐尾氣在供熱工程中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01D53/18GK101564637SQ20091002686
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者劉松琴 申請(qǐng)人:東南大學(xué)