CN103182244A - 一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺及装置 - Google Patents
一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103182244A CN103182244A CN2011104560530A CN201110456053A CN103182244A CN 103182244 A CN103182244 A CN 103182244A CN 2011104560530 A CN2011104560530 A CN 2011104560530A CN 201110456053 A CN201110456053 A CN 201110456053A CN 103182244 A CN103182244 A CN 103182244A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tail gas
- yellow phosphoric
- phosphoric tail
- dephosphorization
- catalytic reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus Chemical compound P12P3P1P32 OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 105
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 63
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 42
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 28
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 19
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 8
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 7
- 238000010025 steaming Methods 0.000 claims description 7
- 240000000233 Melia azedarach Species 0.000 claims description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 abstract 2
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 122
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 15
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 8
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 8
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 8
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 5
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 5
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 4
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- GQDHEYWVLBJKBA-UHFFFAOYSA-H copper(ii) phosphate Chemical compound [Cu+2].[Cu+2].[Cu+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GQDHEYWVLBJKBA-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 4
- 235000007144 ferric diphosphate Nutrition 0.000 description 4
- 239000011706 ferric diphosphate Substances 0.000 description 4
- CADNYOZXMIKYPR-UHFFFAOYSA-B ferric pyrophosphate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O CADNYOZXMIKYPR-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 4
- 229940036404 ferric pyrophosphate Drugs 0.000 description 4
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- PEVJCYPAFCUXEZ-UHFFFAOYSA-J dicopper;phosphonato phosphate Chemical compound [Cu+2].[Cu+2].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O PEVJCYPAFCUXEZ-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 229960000074 biopharmaceutical Drugs 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 125000001741 organic sulfur group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- -1 phosphide Chemical compound 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明提供了一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺及装置。所述工艺包括：向经过滤粉尘并增压至预设气压值的黄磷尾气，按照预设的体积百分比注入液态水或水蒸气，形成气水混合物；将所述气水混合物经预热转变为气态后在预设温度下进行催化反应，生成的磷氧化物遇水蒸气生成磷酸，在预设的床层温度下脱附，以气态形式随反应尾气流出。本发明可以使黄磷尾气净化连续地进行，催化剂无需再生。
Description
技术领域
本发明涉及催化反应工艺，特别是涉及一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺及装置。
背景技术
磷在洗涤剂、农药、生物制药等行业中有着广泛的用途。从天然磷矿每提炼1吨黄磷产生2500～3000m3尾气，其典型组成见下表。
| 成分 | 含量 | 成分 | 含量 |
| CO | 85％～95％ | CH4 | ～0.3％ |
| N2 | 2～5％ | 总硫(H2S、有机硫) | 500～3000ppm |
| H2O | ～5％ | 总磷(PH3+P4) | 500～1500ppm |
| H2 | 1～8％ | HF | ～100ppm |
| CO2 | 1～4％ | AsH3 | ～50ppm |
| O2 | ～1％ |
黄磷尾气中的污染物种类多、毒性大，不能直接排放，其主要杂质为总磷及总硫。早期国外主要用含有重金属如Hg、Cr、Cu盐的酸性溶液来氧化黄磷尾气中的还原性组分尤其是总磷(DE2213483；SU570386；SU618124)以达到排放要求，但这种液相氧化的方式又将带来重金属污染的问题。
随着高能耗、高污染的黄磷产业向欠发达国家的转移，我国成为了黄磷生产大国，集中了全世界80％以上的黄磷产量。各企业对黄磷尾气简单粗放的点火炬燃烧(俗称“点天灯”)相当普遍，这种处理方式不仅白白浪费大量热能，总磷、总硫转化成磷氧化物和SO2还引起酸气污染。近年来我国环保要求日益严格，对黄磷尾气净化后的再利用迫在眉睫。以云南省为例，2006年全省磷产量29万吨，排放的黄磷尾气中净含9.6亿m3CO，若能利用其中包含的热能甚至提纯CO作为羰基合成的原料气都将带来巨大的经济和环保价值。但黄磷尾气的组成复杂，净化难度大，尤以总磷的脱除最为关键，相关的具有可行性的净化技术屈指可数。
如中国专利申请号为CN1128000C，名称为从黄磷尾气中脱除磷、磷化物、硫化物的方法，公开日在2002年4月24日的专利申请披露了一种变温变压吸附净化工艺。经碱洗脱除酸性组分并用炭质吸附剂脱除单质磷后，利用变温变压吸附脱除磷化氢及硫化氢获得净化后气体。吸附剂的再生通过逆向放压、加热冲洗、冷吹、充压等一系列步骤实现。
如中国专利申请号为CN1398658A，名称为黄磷尾气固定床催化氧化净化的方法，公开日在2003年2月26日的专利申请披露了一种固定床催化氧化净化工艺。黄磷尾气经碱洗初步除去少部分磷、硫及几乎全部氟化物杂质后，再经过一个催化氧化固定床将其余的大部分磷、硫化物分别转变为磷氧化物及硫磺后吸着在催化剂床层上。一段时间后失效的催化剂经热空气活化、蒸汽活化、水洗、干燥后得以再生。
以上这些具体代表性的现有技术存在以下的问题：吸附剂或催化剂在使用一段时间失效后需要进行再生，再生过程不仅增加了设备和操作的复杂性，同时对于催化剂来说，反复再生还会引起催化活性中心的逐渐流失以至于最终失活。
因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：提供一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，使黄磷尾气净化可以连续的进行，催化剂也无需再生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，使黄磷尾气净化可以连续的进行，催化剂无需再生。
相应的，本发明还提供了黄磷尾气的脱磷催化反应装置，用以保证上述方法在实际中的实现及应用。
为了解决上述问题，本发明公开了一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，包括：
向经过滤粉尘并增压至预设气压值的黄磷尾气，按照预设的体积百分比注入液态水或水蒸气，形成气水混合物；
将所述气水混合物经预热转变为气态后进行催化反应。
优选的，所述催化反应包括：
按预设空速将所述经预热的黄磷尾气通过催化剂，其中的总磷被催化氧化生成磷氧化物，遇水蒸气生成磷酸后，在预设的床层温度下脱附，以气态形式随反应尾气流出。
优选的，所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，还包括：
将所述经催化反应后的黄磷尾气冷凝为磷酸溶液。
优选的，所述注入液态水或水蒸气的方式为，经注水设备注入液态水或经注水蒸汽设备直接注入水蒸气；所述液态水包括蒸馏水。
优选的，所述预设气压值为0.05MPa～0.5MPa中任一值。
优选的，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设体积百分比为10∶90～50∶50中任一值。
优选的，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设体积百分比为30∶70。
优选的，所述对气水混合物进行预热的温度为300～500℃中任一值。
优选的，所述催化反应中预设的床层温度为300～500℃中任一值。
优选的，所述催化反应中预设的床层温度为380℃。
优选的，所述催化反应中预设的空速为500～10000h-1中任一值。
优选的，所述催化反应中预设的空速为5000h-1。
优选的，所述催化剂为经表面处理的活性炭负载型催化剂。
优选的，所述冷凝所采用的温度为0～60℃中任一值。
本发明还提供了一种黄磷尾气的脱磷催化反应装置，包括：
顺次连接的过滤器、气体增压设备、固定床催化反应器；以及，连接在所述气体增压设备和固定床催化反应器之间的预热器，所述预热器外接有注水管；
黄磷尾气进入所述过滤器经过滤粉尘后，经气体增压设备增压至预设气压值；按照预设的体积百分比从注水管注入液态水或水蒸气，所述增压后的黄磷尾气和液态水或水蒸气形成气水混合物；所述气水混合物进入预热器转化为气态后，进入固定床催化反应器进行催化反应。
优选的，所述注水管为注水设备或注水蒸汽设备，所述液态水包括蒸馏水。
优选的，所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，还包括：
与所述固定床催化反应器连接的冷凝器；
所述经催化反应后的黄磷尾气在冷凝器被冷凝为磷酸溶液。
优选的，所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，还包括：
连接在所述气体增压设备与预热器之间的缓冲罐；
所述被增压至预设气压值的黄磷尾气经所述缓冲罐稳定气流后进入预热器。
优选的，所述预设气压值为0.05MPa～0.5MPa中任一值。
优选的，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设的体积百分比为10∶90～50∶50中任一值。
优选的，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设的体积百分比为30∶70。
优选的，所述预热器所采用的预热的温度为300～500℃中任一值。
优选的，所述固定床催化反应器所采用的床层温度为300～500℃中任一值。
优选的，所述固定床催化反应器所采用的床层温度为380℃。
优选的，所述固定床催化反应器所采用的空速为500～10000h-1中任一值。
优选的，所述固定床催化反应器所采用的空速为5000h-1。
优选的，所述固定床催化反应器所采用的催化剂为活性炭负载型催化剂。
优选的，所述冷凝器所采用的温度为0～60℃中任一值。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明实施例提供了一种用于黄磷尾气净化的连续催化脱磷工艺，通过向黄磷尾气中加入一定比例的液态水或水蒸气，使黄磷尾气中的总磷经催化氧化生成的磷氧化物以气态磷酸的形式移出，从而使得催化反应可以连续进行，因此催化剂不需再生，使用寿命大大延长。该工艺的设备和操作都更为简单，节约了固定设备投资以及运行成本。
另外，本发明中总磷杂质和总硫杂质分开处理，总磷杂质以稀磷酸溶液的形式直接收集，可浓缩后回用，解决了二次污染的问题；经过脱磷后的黄磷尾气中主要杂质仅为硫化物，可以容易地被各种成熟的脱硫工艺除去。
附图说明
图1是本发明的一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺实施例1的步骤流程图；
图2是本发明的一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺实施例2的步骤流程图；
图3是本发明的一种黄磷尾气的脱磷催化反应装置实施例的结构框图。
图4是本发明的一种黄磷尾气的脱磷催化反应装置实施例的一个示例的结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
对于现有技术而言，对黄磷尾气进行脱磷催化反应时，催化产物附着在催化剂上，使得催化剂使用一段时间后需要进行再生，反应不能连续进行，增加设备和操作的复杂性。有鉴于此，本专利发明人创造性地提出本发明实施例的核心构思之一在于，在经过过滤增压后的黄磷尾气中注入液态水或水蒸气，形成气水混合物后经预热转变为气体，再进行催化反应，反应生成的磷氧化物与水反应转变为磷酸，在一定温度下从催化剂表面脱附后以气态形式转移出床层，从而使得黄磷尾气净化反应可以连续的进行，催化剂也无需再生。
参考图1，示出了本发明的一种实施例1的流程图，具体可以包括以下步骤：
步骤101、向经过滤粉尘并增压至预设气压值的黄磷尾气，按照预设的体积百分比注入液态水或水蒸气，形成气水混合物；
作为本发明实施例具体应用的一种优选示例，所述液态水可以为蒸馏水。
步骤102、将所述气水混合物经预热转变为气态后进行催化反应。
在具体应用中，过滤粉尘是为了除去黄磷尾气中的固态杂质颗粒，防止其堵塞床层或吸附到催化剂上影响催化活性；增压是为了让黄磷尾气和水蒸气或液态水在一定压力下更好的混合均匀，同时能够使气体克服工艺过程中的阻力而顺利流过各工序。
采用本发明实施例，需要向黄磷尾气中注入液态水或水蒸气，形成气水混合物，转变为气态后，形成的气体中包括黄磷尾气和水，对气态混合物进行催化后黄磷尾气中的总磷经催化氧化后，生成的磷氧化合物吸附在催化剂上，同时会和气态混合物中的水结合生成磷酸。在一定温度下，磷酸可以从催化剂床层脱附后以气态形式进入尾气中。这样，黄磷尾气中的总磷生成的磷氧化合物从催化剂床层中转移出去，不会影响催化剂的活性，从而也就免去了催化剂再生的步骤，实现了催化反应的连续进行，同时使得催化剂的使用寿命大大延长。
在本发明实施例中，向黄磷尾气注入的可以是蒸馏水或水蒸气，或是其他形式的水，比如：超纯水，软化水、去离子水等，或者以不同的状态存在，比如：气态，液态，气液混合态。可以经注水设备注入液态水或经注水蒸汽设备直接注入水蒸气，注水设备可以为柱塞泵，注水蒸汽设备可以为蒸汽管线，本发明对此不作限定。
参考图2，示出了本发明的一种实施例2的流程图，具体可以包括以下步骤：
步骤201、向经过滤粉尘并增压至预设气压值的黄磷尾气，按照预设的体积百分比注入液态水或水蒸气，形成气水混合物；
作为本发明实施例具体应用的一种优选示例，所述液态水可以为蒸馏水。
在本发明的一种优选的实施例中，所述预设气压值可以为0.05MPa～0.5MPa中任一值。
在本发明的一种优选的实施例中，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设体积百分比可以为10∶90～50∶50中任一值。在具体的示例中，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的最佳预设体积百分比为30∶70。
步骤202、将所述气水混合物经预热转变为气态后进行催化反应。
在本发明实施例中，所述催化反应可以为，按预设空速将所述经预热的黄磷尾气通过催化剂，其中的总磷被催化氧化生成磷氧化物，遇水蒸气生成磷酸后，在预设的床层温度下脱附后以气态形式流出。
在本发明优选的实施例中，固定床催化反应器中装填的催化剂为经表面处理的活性炭负载型催化剂。本发明涉及的催化剂正在专利申请中。作为具体应用中的一种示例，所述活性炭载体可以为经过表面处理的煤质炭或椰壳炭，所述负载的活性组分可以为磷酸铜、焦磷酸铜、磷酸铁或焦磷酸铁。
在本发明的一种优选的实施例中，所述对气水混合物进行预热的温度可以为300～500℃中任一值。
在本发明的一种优选的实施例中，所述催化反应中预设的床层温度可以为300～500℃中任一值。在具体的示例中，最佳床层温度为380℃。
在本发明的一种优选的实施例中，所述催化反应中预设的空速可以为500～10000h-1中任一值。在具体的示例中，最佳空速为5000h-1。
步骤203、将所述经催化反应后的黄磷尾气中的磷酸蒸汽冷凝为磷酸溶液。
磷酸脱附后随着反应尾气被带出反应床层，在冷凝器中可以冷凝为磷酸，收集磷酸并进行浓缩，可以再次利用，不会产生二次污染。
本发明涉及的催化剂显示出良好的耐硫能力。上述催化反应中黄磷尾气中硫物种的存在对催化脱磷没有影响，而且总硫在此反应条件下自身几乎不发生反应，全部随反应尾气流出床层，反应尾气中主要杂质只剩下总硫。总硫可以被各种成熟的脱硫工艺脱除。
在本发明的一种优选的实施例中，所述冷凝所采用的温度为0～60℃中任一值。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下提供一个例子来说明黄磷尾气的脱磷催化反应工艺的具体实现过程。
在本示例中催化剂的负载活性组分采用磷酸铜，活性炭载体为经表面处理的煤质炭，将200g此种煤质炭负载磷酸铜催化剂装填在固定床催化反应器中。用柱塞泵进蒸馏水，气化后的水蒸气与黄磷尾气的体积百分比设定在40∶60；预设气压值为增压至0.2MPa；预热器温度设定在390℃；固定床催化反应器温度设定在380℃；空速设定在6000h-1；冷凝器置于室温环境。
向经过滤粉尘并增压至0.2MPa的黄磷尾气，按照水蒸气与黄磷尾气的体积百分比为40∶60，注入蒸馏水或水蒸气，形成气水混合物；在预热器中390℃的温度下转变为气态，然后在6000h-1的空速，380℃温度下，进行催化反应。经催化反应后的黄磷尾气在室温下冷凝为磷酸溶液。
净化前，黄磷尾气中总磷检测出的含量为770mg/m3，总硫为3500mg/m3。通入固定床反应器净化后，黄磷尾气中总磷的含量为18mg/m3，总硫的含量基本不变。连续反应500h，催化活性无变化，不需要对催化剂再生，实现了黄磷尾气的连续净化。
作为本发明实施例的另一种示例，催化剂的负载活性组分采用焦磷酸铁，活性炭载体为经表面处理的椰壳炭，具体的净化工艺为：
将200g椰壳炭负载焦磷酸铁催化剂装填在固定床反应器中。用锅炉蒸汽管线向黄磷尾气中引入水蒸气，水蒸气与黄磷尾气的体积百分比设定在30∶70；预设气压值为增压至0.2MPa；预热器温度设定在400℃；反应器温度设定在420℃；空速设定在5000h-1；冷凝器置于室温环境。
向经过滤粉尘并增压至0.2MPa的黄磷尾气，按照水蒸气与黄磷尾气的体积百分比为30∶70，注入蒸馏水或水蒸气，形成气水混合物；在预热器中400℃的温度下转变为气态，然后在5000h-1的空速，420℃温度下，进行催化反应。经催化反应后的黄磷尾气中的磷酸蒸汽在室温下冷凝为磷酸溶液。
净化前，黄磷尾气中总磷检测出的含量为890mg/m3，总硫为3000mg/m3。通入固定床反应器净化后，黄磷尾气中总磷的含量为15mg/m3，总硫的含量基本不变。连续反应365h，催化活性无变化，不需要对催化剂再生，实现了黄磷尾气的连续净化。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。
参考图3，示出了本发明的一种实施例的结构框图，具体可以包括：
顺次连接的过滤器301、气体增压设备302、固定床催化反应器304；以及，连接在所述气体增压设备302和固定床催化反应器304之间的预热器303，所述预热器外接有注水管305；
黄磷尾气进入所述过滤器经过滤粉尘后，经气体增压设备增压至预设气压值；被增压至预设气压值的黄磷尾气经所述缓冲罐稳定气流后进入预热器，按照预设的体积百分比从注水管注入液态水或水蒸气，所述增压后的黄磷尾气和液态水或水蒸气形成气水混合物；所述气水混合物进入预热器转化为气态后，进入固定床催化反应器进行催化反应。
在本发明的一种优选的实施例中，所述装置可以还包括，与所述固定床催化反应器连接的冷凝器，所述冷凝器将经催化反应后的黄磷尾气中的磷酸蒸汽冷凝为磷酸溶液。
在本发明的一种优选的实施例中，所述装置还可以包括，连接在所述气体增压设备与预热器之间的缓冲罐，用于使加压后的黄磷尾气以平稳的气流进入预热器。具体的实现中，可以在缓冲罐和预热器之间加入流量计，用于检测黄磷尾气的流量，以监控气流的状态。
在本发明的一种优选的实施例中，所述注水管可以为注水设备或注水蒸汽设备。
在本发明的一种优选的实施例中，所述预设气压值可以为0.05MPa～0.5MPa中任一值，气体增压设备可以为增压泵。
在本发明的一种优选的实施例中，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设的体积百分可以比为10∶90～50∶50中任一值。具体的实现中，最佳体积百分比为30∶70。
在本发明的一种优选的实施例中，所述预热器所采用的预热的温度可以为300～500℃中任一值。
在本发明的一种优选的实施例中，所述固定床催化反应器所采用的床层温度可以为300～500℃中任一值。具体的实现中，最佳床层温度为380℃。
在本发明的一种优选的实施例中，所述固定床催化反应器所采用的空速可以为500～10000h-1中任一值。具体的实现中，最佳空速为5000h-1。
在本发明的一种优选的实施例中，所述固定床催化反应器所采用的催化剂可以为经表面处理的活性炭负载型催化剂。具体的实现中，所述活性炭负载型催化剂所采用的活性炭载体可以为经表面处理的煤质炭或椰壳炭，所述催化剂所采用的负载的活性组分可以为磷酸铜、焦磷酸铜或磷酸铁、焦磷酸铁。
在本发明的一种优选的实施例中，所述冷凝器所采用的温度可以为0～60℃中任一值。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下结合图4所示的黄磷尾气的脱磷催化反应装置图，通过一个具体示例进一步说明本发明。
在本例中，所述黄磷尾气的脱磷催化反应装置包括：
顺次连接的过滤器401、增压泵402、缓冲罐403、预热器404、固定床催化反应器405、冷凝器406；以及连接在所述预热器外的柱塞泵407。
黄磷尾气从进口进入，经过过滤器过滤粉尘，然后进入增压泵增压至预设气压值，增压后的黄磷尾气进入缓冲罐稳定气流后进入预热器，同时由柱塞泵向黄磷尾气注入液态水，与黄磷尾气形成气水混合物，在预热器中转化为气体，然后进入固定床催化反应器进行催化反应。经催化后的尾气进入冷凝器中冷凝为磷酸溶液。
本示例中，还可以向预热器中注入工业水蒸汽，与黄磷尾气形成气水混合物，通过水蒸气减压阀减小注入的水蒸气的压力。
本示例中在过滤器中对尾气进行过滤除尘和进入缓冲罐后对应有排污装置；缓冲罐和预热器之间还有一个放空口、流量计、压力表和检测口，放空口是用于通过气体的排放控制气流的压力；流量计用于监测黄磷尾气的流量，压力表用于监测黄磷尾气的压力状况，检测口用于检测黄磷尾气中原本总磷和总硫的含量。连接在柱塞泵和预热器之间有个流量计，是为了控制注入的蒸馏水的量；冷凝器出口还有一个检测口，对尾气净化的结果进行检测，计算总磷总硫的含量，以与净化前进行对比得到尾气净化的效果，尾气进入另一条支路进行后续的除硫过程。
本示例所述尾气净化装置还包括多个压力表，是为了监测各处黄磷尾气的压力状况。
由于所述装置实施例基本相应于前述方法所示的方法实施例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此就不赘述了。
以上对本发明所提供的一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺和一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (28)
1.一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，包括：
向经过滤粉尘并增压至预设气压值的黄磷尾气，按照预设的体积百分比注入液态水或水蒸气，形成气水混合物；
将所述气水混合物经预热转变为气态后进行催化反应。
2.根据权利要求1所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述催化反应包括：
按预设空速将所述经预热的黄磷尾气通过催化剂，其中的总磷被催化氧化生成磷氧化物，遇水蒸气生成磷酸后，在预设的床层温度下脱附，以气态形式随反应尾气流出。
3.根据权利要求1或2所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，还包括：
将所述经催化反应后的黄磷尾气冷凝为磷酸溶液。
4.根据权利要求3所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述注入液态水或水蒸气的方式为，经注水设备注入液态水或经注水蒸汽设备直接注入水蒸气；所述液态水包括蒸馏水。
5.根据权利要求1、2或4所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述预设气压值为0.05MPa～0.5MPa中任一值。
6.根据权利要求1、2或4所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设体积百分比为10∶90～50∶50中任一值。
7.根据权利要求6所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设体积百分比为30∶70。
8.根据权利要求1所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述对气水混合物进行预热的温度为300～500℃中任一值。
9.根据权利要求2所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述催化反应中预设的床层温度为300～500℃中任一值。
10.根据权利要求9所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述催化反应中预设的床层温度为380℃。
11.根据权利要求2所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述催化反应中预设的空速为500～10000h-1中任一值。
12.根据权利要求11所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述催化反应中预设的空速为5000h-1。
13.根据权利要求2所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述催化剂为经表面处理的活性炭负载型催化剂。
14.根据权利要求3所述的黄磷尾气的脱磷催化反应工艺，其特征在于，所述冷凝所采用的温度为0～60℃中任一值。
15.一种黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，包括：
顺次连接的过滤器、气体增压设备、固定床催化反应器；以及，连接在所述气体增压设备和固定床催化反应器之间的预热器，所述预热器外接有注水管；
黄磷尾气进入所述过滤器经过滤粉尘后，经气体增压设备增压至预设气压值；按照预设的体积百分比从注水管注入液态水或水蒸气，所述增压后的黄磷尾气和液态水或水蒸气形成气水混合物；所述气水混合物进入预热器转化为气态后，进入固定床催化反应器进行催化反应。
16.根据权利要求15所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，所述注水管为注水设备或注水蒸汽设备，所述液态水包括蒸馏水。
17.根据权利要求15或16所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，还包括：
与所述固定床催化反应器连接的冷凝器；
所述经催化反应后的黄磷尾气在冷凝器被冷凝为磷酸溶液。
18.根据权利要求15所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，还包括：
连接在所述气体增压设备与预热器之间的缓冲罐；
所述被增压至预设气压值的黄磷尾气经所述缓冲罐稳定气流后进入预热器。
19.根据权利要求15所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述预设气压值为0.05MPa～0.5MPa中任一值。
20.根据权利要求15所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设的体积百分比为10∶90～50∶50中任一值。
21.根据权利要求20所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述液态水或水蒸气与黄磷尾气的预设的体积百分比为30∶70。
22.根据权利要求15所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述预热器所采用的预热的温度为300～500℃中任一值。
23.根据权利要求15所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述固定床催化反应器所采用的床层温度为300～500℃中任一值。
24.根据权利要求23所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述固定床催化反应器所采用的床层温度为380℃。
25.根据权利要求15所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述固定床催化反应器所采用的空速为500～10000h-1中任一值。
26.根据权利要求25所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述固定床催化反应器所采用的空速为5000h-1。
27.根据权利要求15所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述固定床催化反应器所采用的催化剂为经表面处理的活性炭负载型催化剂。
28.根据权利要求17所述的黄磷尾气的脱磷催化反应装置，其特征在于，所述冷凝器所采用的温度为0～60℃中任一值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110456053.0A CN103182244B (zh) | 2011-12-30 | 2011-12-30 | 一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110456053.0A CN103182244B (zh) | 2011-12-30 | 2011-12-30 | 一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103182244A true CN103182244A (zh) | 2013-07-03 |
| CN103182244B CN103182244B (zh) | 2015-04-29 |
Family
ID=48673841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110456053.0A Active CN103182244B (zh) | 2011-12-30 | 2011-12-30 | 一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103182244B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110193256A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-09-03 | 郑州机械研究所有限公司 | 一种铜磷钎料生产用两级烟尘回收装置及方法 |
| CN110813081A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-21 | 北京敬科科技发展有限公司 | 一种用于燃烧发电的黄磷尾气的净化工艺 |
| CN114588734A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-06-07 | 杨光华 | 一种电炉黄磷尾气净化的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1345619A (zh) * | 2000-09-29 | 2002-04-24 | 四川天一科技股份有限公司 | 从黄磷尾气中脱除磷、磷化物、硫化物的方法 |
| CN101352653A (zh) * | 2008-08-12 | 2009-01-28 | 昆明理工大学 | 一种脱除黄磷尾气中有害气体的低温微氧净化方法 |
| CN101648133A (zh) * | 2009-09-03 | 2010-02-17 | 昆明理工大学 | 一种载磷催化剂的氨再生方法 |
-
2011
- 2011-12-30 CN CN201110456053.0A patent/CN103182244B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1345619A (zh) * | 2000-09-29 | 2002-04-24 | 四川天一科技股份有限公司 | 从黄磷尾气中脱除磷、磷化物、硫化物的方法 |
| CN101352653A (zh) * | 2008-08-12 | 2009-01-28 | 昆明理工大学 | 一种脱除黄磷尾气中有害气体的低温微氧净化方法 |
| CN101648133A (zh) * | 2009-09-03 | 2010-02-17 | 昆明理工大学 | 一种载磷催化剂的氨再生方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 任占冬等: "催化氧化法脱除黄磷尾气中PH3、H2S催化剂的性能与再生", 《天然气化工》 * |
| 宁平等: "催化氧化净化黄磷尾气中的磷和硫", 《中国工程科学》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110193256A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-09-03 | 郑州机械研究所有限公司 | 一种铜磷钎料生产用两级烟尘回收装置及方法 |
| CN110813081A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-21 | 北京敬科科技发展有限公司 | 一种用于燃烧发电的黄磷尾气的净化工艺 |
| CN114588734A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-06-07 | 杨光华 | 一种电炉黄磷尾气净化的方法 |
| CN114588734B (zh) * | 2022-01-28 | 2023-09-29 | 杨光华 | 一种电炉黄磷尾气净化的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103182244B (zh) | 2015-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101422689B (zh) | 一种循环流化床氮氧化物储存还原烟气的脱硝方法及其装置 | |
| CN103421566B (zh) | 一种天然气脱出硫回收工艺及装置 | |
| CN105032152A (zh) | 一种化学吸收结合微生物燃料电池同步烟气脱硫脱硝的工艺 | |
| CN104043326A (zh) | 一种新型工业气体超重力脱除硫化氢的装置及工艺 | |
| JPS5843224A (ja) | 乾式排煙脱硫脱硝方法 | |
| CN101791506A (zh) | 工业有机废气活性炭床等离子体集成净化技术及装置 | |
| CN105174432A (zh) | 一种升流式臭氧曝气生物滤池装置及石化废水处理方法 | |
| CN103182244B (zh) | 一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺及装置 | |
| CN102989302A (zh) | 一种烟气湿式氧化脱硝方法 | |
| CN104910048A (zh) | 车用尿素溶液制备系统及车用尿素溶液的制备方法 | |
| CN104190226B (zh) | 一种络合吸收结合好氧反硝化烟气脱硝工艺 | |
| CN103120893A (zh) | 脱除烟气中元素态汞的方法 | |
| CN103055655A (zh) | 一种环己烷氧化尾气处理装置及处理方法 | |
| CN106039957B (zh) | 一种烟气净化系统及烟气净化方法 | |
| CN101961603A (zh) | 一氧化碳还原脱除高温烟气中NOx的工艺及反应器 | |
| CN103230743A (zh) | 一种氮氧化物尾气减排方法 | |
| CN204865481U (zh) | 类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统 | |
| CN103432889B (zh) | 超重力络合亚铁烟气脱硝的方法 | |
| CN111073717A (zh) | 一种天然气净化剂及净化天然气的方法 | |
| CN109939531A (zh) | 一种利用离子液体同时脱除SO2与NOx的方法及装置 | |
| CN206391847U (zh) | 一种化工废气净化装置 | |
| CN107855121A (zh) | 一种烟气脱硝用sco脱硝催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104069734B (zh) | 一种黄磷尾气的脱磷催化反应工艺和催化剂 | |
| CN210934466U (zh) | 一种针对含氧氩尾气的除杂质系统 | |
| CN209740718U (zh) | 一种氩气的纯化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 100080 401, Yanyuan resources building, 151 Zhongguancun North Street, Haidian District, Beijing Patentee after: Beijing Beida Pioneer Technology Co.,Ltd. Address before: 100080 Beijing City, Haidian District Zhongguancun No. 151 North Street Yanyuan Resources Building Room 401 Patentee before: BEIJING PEKING UNIVERSITY PIONEER TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |