黄磷尾气净化方法的探讨

Ｐ４ ０ ， ＋３ ２ Ｏ Ｐ，
，
Ｐ４ ０２化剂２ ＋５ 催 ￣ Ｐ
Ｏ
（ 适合 于尾气 中杂质含量较高或尾气量较大 的情况 ｂ ）
２ Ｈ ３ Ｐ ｏ
ＰＨ ， ＋２ｏ
ＰＯ ３ Ｏ ２ Ｈ２
Ｈ３ ４ ＰＯ
图 ３ 变温和变压吸附净化黄磷尾 气流程 变 温吸附脱磷 工序是 在常温下 直接 吸附杂质
２ 小 结
黄磷尾气 的净化方法有 多种 ，各 种特点不一 ， 其 中催化氧化法与传统的净化工艺相 比，具有 以下
几个优点 ：
广价值 。 参考文献
（］ 曾之平 ，等 ． 生产尾 气净 化现状 与改进 建议 ， １ 黄磷
无机 盐工 业 ，１９ （） ８ ３ ． ９２５：２ － ０
２ １ 正 ０１
新 疆 有 色 金 属
黄磷尾气净化方法 的探讨
吴 鹏
（ 新疆有 色金属研究所 鸟鲁木 齐 ８００） ３００
摘 要 黄磷尾气 中富含一氧化碳 ，直接排放 不仅造 成污染还浪费资源 。如能将黄磷尾气中的主要杂质硫化氢 和磷化氢去 除，则 可
成 为碳化 工的原气 。
１３ 催 化氧 化 法【 ． ” １
催化剂表面。经净化后的尾气经冷却塔 ９ 冷却后送
碳化工工段使用。
２ １ 年 ０１
新 疆 有 色 金 属
图 ５黄磷尾 气催化氧化净化工艺流程
１ ．安全水封 ；２ 环 真空泵 ；３ 水 ． 碱洗塔 ；４ ． 旋风除雾器 ；５ ． 钠氏泵 ；６ ． 预热器；７ ． 反应器 ；８ ． 抽风机 ；９ ． 水洗冷却塔
１９ （） ６ ４ ． ９ ４ ３ ：４－ ７
［０ １］宁平 ，Ｈ ｎ Ｊｒ Ｂｒ ａｓ ｏ ａ ，王 学谦 等．催化氧化净化 － ｇ ｔ ［１ 满昌 ，宁平， ． １］吴 等 黄磷尾气净化方法探讨 ， 磷肥与
碱洗的去除效率为 ８ ． ９％，单一 的催化氧化的 黄磷尾气 中的磷和硫． 中国工程科学 ，２０ ，７６：２ —３． ８１ ％～ ０ ０５ （ ７ ４ ）
入变压吸附装置进行脱硫处理 ，同时将硫脱除到微 如前 ，碱洗后的尾气经过除雾装置后 ，送人引射式
量 。当硫含量较高时，仅靠变压吸附脱碳 、脱硫装 比例调节器 ，空气按一定的比例加入 ，使得尾气中 ％左右 ，经预热器加 热至 １０ Ｃ。 １ ｏ 置不能完全脱除硫杂质 ，同时由于变压 吸附仅是物 氧含量大约在 １
黄磷尾气催化 氧化净化工艺流程如 图 ５ 所示 。
除去二氧化碳 和部分磷 ， 热值与尾气处理前相当。当解吸气杂质含量较高无 待净化 的尾气经碱洗塔 ３ 加热至一定温度 ，并 自下而上经 法达到环保 要求时 ，需 增加碱洗工 序脱除其 中的 接着通过预热器 ６
硫、磷 、氟等。解吸气经碱洗脱除酸性气体后可用 过反应器 ７中。在此 ，磷 、硫被催化氧化 ，氧化后 的产物五氧化二磷 、三氧化二磷 、硫单质被吸附在 作燃料或直接放空。
０１ ６ － ４ ６ （ 催化氧化脱磷过程 中的反应温度及气体中的 净化回收一氧化碳 ，天然气化工 ，２ ０ ，２ 卷 ：２ ２ ． ３ ） ［］周振戎 ． 吸附制纯氧 富氧连续气化初 探 ，化肥 ８ 变压 氧含量是影 响净化效率的关键因素 ，增加气体 中的
氧含量或 提高反应温度可显著提高净化效率 ，但增
磷 ，无需 将磷 催 化 氧化 ，省 去 了原 料 气加 热 和 配氧
２ ２ ＋Ｏ Ｈ Ｓ
ｓ Ｈ ＋２ Ｏ
催化 剂再生 反应 ：
Ｐ２ ３ ｏ ＋ｏ Ｐ２ ｏ
过程 ，变温吸附再生时需要加热。对（ 流程 ，可将 ａ ）
本工序处理后 的部分净化气返回用作再生气 ；对 ）
流程 ，可用变 压吸附脱硫 工序 的解 吸气 作为再生
化剂进行 了选择和改进 ，使用寿命大大延长 ，而且
（ ａ ）适合于尾气中硫含量 不高或尾气量不大的情况
克服了催化剂不易再生 的缺点 ，失效后的催化剂可 再生 ，以重新使用 ，再生过程 中可回收硫磺副产品
和纯 度为 ２％ 以上 的磷 酸 副产 品 。反应 原理 如下 ： ０ 催 化 氧化反 应 ：
１净化方法介绍
１１ 吸收 法 ．
１１ 水 洗 法 【 ．． １
两端作为尾气净化一次洗气管 ；来 自气柜 、经稳压
水 洗是用水洗涤除去粉尘 等机 械杂质和 Ｓ ４ 后 的原料气 ，先用浓烧碱液（ ｉ， Ｆ 质量分数 ３％ 预处理 ０） 及部分 ＨＳ Ｆ ２、Ｈ 、部分 Ｐ，粗略去除焦油 、泥 巴磷 后 ，气体从一次洗气管底部鼓泡通过次氯酸钠吸收 等杂质 ，水洗还具有冷却作用 ，但是对于磷化氢没 液层 ，然后再通过 串联 的直 径 ２ ｌ ０ｉｎ的相同洗 气 ｒ ｌ
可达 ９％，效果最佳 ，达到碳 化工艺对原料气 的要 复肥． ９ 求 ，优点突 出，顺应当代发展 需求 ，均有更好的推
收稿 ：０ １ ０ － ８ ２ １ － ３ ０
工业 ． ０ （） ９ ３ ． ２ １６： ￣ ２ ０ ２
（］冯 孝庭 ． ４ 吸附分离 技术 ，北京 ：化学 工业 出版社 ，
２０ ，第一版 ：３－ ５ ００ ４５． ［］张建军 ，等． ５ 变压吸附二 氧化硅 的实验研 究 ，无机
盐工 业 ，２ ０ （） １ ． ００６： － ２ １ １
１１ 水洗碱 洗 串联 法Ⅲ ．． ２
ｌ 羹 ｌ ３ ｌ Ｉ
图 ２黄磷尾气净化装置图
１ ． Ｕ型管压力 ２ 计 碱洗瓶 ３ ． 一次洗气瓶 ４ 二次洗气 ５ 瓶 ． 湿式气体流量计
９ ８
１２ 吸 附法 ｑ ．
吴
鹏： 黄磷尾气净化方法的探讨
增刊 ２
吸附法气体分离和提纯工艺的关键是待处理气 体各组分能够有效地进行吸附和再生。把变压吸附 技术利用 在脱除黄磷 尾气 中二 氧化 碳 中，可以将
工艺的利进行 ；
［］熊辉 ，杨 晓利 ，等 ． 酸钠氧化脱 除黄磷尾气 中 ２ 次氯
２ ２２ ０ ２ ３ １ －６ ． ）６ 达到碳化工产 品对原料气 的要求 ，而采用碱洗 一催 的硫 、磷杂质 ，化工环保， ０ ， 卷 （ ： １ １４ ［］魏玺群 ，等． 尾气净化 回收新工艺探讨 ，化肥 ３ 黄磷
有作 用 。水 洗一般都 有两至 三道工序 进行重 复冲 管 ，用次氯酸钠吸收液二次净化 。净化气经湿式气
洗 ，还 可 以用 高压 水 洗 。黄 磷 尾气 用 作 燃料 气 只 须 体流量计计量后 ，放空。净化的实验装置见图 ２ 。
经过水洗净化即可 ，无须进行复杂 的净 化处理 。一
来 的
自原 气料
般都建一个气柜作为缓 冲、储气装置 ，投资较省 。
水洗后 的尾气可用于磷矿石 的预处理—烧结磷矿石
上
柜 气
及泥磷制酸 的燃料 。也可用在硫磺制酸 中作燃料 。 但燃料气燃烧后易造成二次污染 ，尾气 中的杂质如
硫 、氟 、砷等氧化生成有毒气体 ，而且硫化氢和磷 化氢也不能有效的去除，从而污染环境。
效净化 ，只能作为磷泥蒸馏 、磷矿 和焦炭干燥时 的
水洗 的作 用是 降温 、除尘 ，同时可除去 部分
２。碱洗是黄磷尾气经水洗后 ，在填料塔 中 低级燃料使用 。 目前黄磷尾气的利用率仅为 ２％～ Ｈ 及 Ｈ Ｓ ０ Ｆ ０ ５ ａ Ｈ溶液进行洗涤 ，除去尾 ２％，多余气体 点火放空 ，对 环境造成极 大污染 。 用浓度 １％～１％的 Ｎ Ｏ ５ 由于尾气中一氧化碳资源没有得到合理利用 ，造成 气中大量的硫化氢 、二氧化碳 ，使尾气净化基本达
再气 生
因碱洗波动而溢 出的硫化氢等杂质被氧化 ，保证得 到稳定的尾气。催化剂的使用寿命为每千克可净化
尾气 ７ ０ ０ 。 ０ ～１ ０ ，相 当于每净化 １ 的黄磷尾气 ０ ｍ ｔ 需 消耗 ２ ～４ ｇ ． 催化剂（ ５ ｋ 不考虑再生） 。催化氧化后 的气体可根据需要在经水洗冷却 或碱洗。由于对催
黄磷生产能耗大、成本高 ，已成为制约磷化工发展 到要求 。碱洗 的脱硫效率在 ８ ％～ ９ ０ ９％，脱氟效率
９ Ｏ 的效率在 ５％ ０ 左右。可见 ， 碱 的主要因素 。磷 、硫等主要杂质易使 Ｃ Ｏ羰基合成 也高达 ９％，脱 Ｃ ： 催化剂中毒 ，如能去除黄磷尾气 中的这些杂质 ，使 洗塔的净化效率相当高。
关键 词 黄磷尾气
Ｃ Ｏ 杂质
净化方法
黄磷尾 气 除含有 ８％－０ ０ ， ％的 Ｃ 外 ，还含 有 ９ Ｏ
磷 、硫 、砷 、氟等杂质 ，其 中砷 、氟通过水洗和碱
洗较易除去。磷 主要以 Ｐ 。 Ｐ 形式存在 ，硫主要 Ｈ和 以 ＨＳ ２ 形式存在。由于黄磷尾气中的磷 、硫难 以高
图 １水 洗碱 洗流程
（ 采用碱洗 一催化氧化的方法能够同时有效的 ２ ）
毒或失效后的催化剂易于再生 ，可重复利用；
［ 陈平 ，等 ，变压吸附技术应用小结 ， 肥工业 ， ７ ６ ］ 化 ２ ［］陈 中明 ，武立新等 ． 和变温吸附法从 黄磷尾气 ７ 变压
脱磷 、脱硫 、脱氟 ，整个工艺简单 、高效 ，并且 中 卷 （） ７ ２ ． ２ ：２ － ９
Ｃ ： 除 到 ０ ％ 以下 ，而 Ｃ 回收率 可保 持 在 Ｏ脱 ． ２ Ｏ
９％ 以上。变压吸附脱硫所用吸附剂对硫有一定 的 ２
图 ４ 催 化氧 化流程
为提高对尾气 中磷 、硫的脱 除效果 ，一般用催
承受能力 ，当原料气 中硫含量不高时 ，可以直接进 化剂进行催化氧化。如图 ４ 所示 ，水洗 、碱洗操作
Ｐ ｏ５ Ｈ２ — ３ｏ ２ ＋ ｏ ＨＰ
气 ：再生气加热后进人吸附塔将 吸附剂加热再生 ， 杂质随解 吸气流出吸附塔 ，解吸气可用作燃料 ，其
（ ） ｎ — ＮＨ４ ￣＋ Ｓ （ ） ｎ ＮＨ４Ｓ十 ２ １ （ ） ｎ蒸 ＮＨ４Ｓ＋ （ ） ＋ Ｓ ２ ＮＨ４Ｓ ｎ ２