CN108341405A - 一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黄磷储槽含磷烟气的回收再利用的装置及方法。黄磷储槽与缓冲罐连接，缓冲罐与喷淋塔连通，喷淋塔顶部与静电除雾器连接，静电除雾器底部连接至稀酸槽。喷淋塔上部设有吸收剂进入管道，并通过第一电磁阀控制流量；喷淋塔底部通过管道与循环酸泵连接后再与喷淋塔塔顶连接，循环酸泵出口管道设有磷酸采出管道。该装置结构简单，操作方便，高效回收利用黄磷储槽含磷烟气。本明还公开了一种黄磷储槽含磷烟气的回收再利用的方法，含磷烟气的回收效率高、周期短，整个过程无含磷烟气泄露，吸收剂利用效率高，无新的杂质引入回收磷酸中，解决了含磷烟气污染环境、损害现场操作人员身体健康的问题，变废为宝。

Description

一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置及方法

技术领域

本发明涉及磷化工技术与环境保护领域，特别涉及一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置及方法。

背景技术

磷是重要的生命元素，高纯磷酸食品添加剂作为酸味剂、酵母的营养剂，广泛用于食品工业。随着我国电子行业的迅速发展，高纯磷酸在电子行业也得到了广泛应用。目前，高纯磷酸生产主要采用热法磷酸制取，热法磷酸以黄磷为原料，经氧化、水合等反应而生成磷酸。

黄磷作为重大危险源，由水封储存，由于黄磷熔点为44.1℃，常温储存容易结晶，一般水封温度控制在70℃左右。由于操作和黄磷储槽液位的变化，储槽壁和水下黄磷翻腾与空气接触产生五氧化二磷和磷化氢烟气。磷化氢和五氧化二磷烟气均为有毒气体，不仅污染环境，更对现场作业人员的健康产生威胁。

五氧化二磷烟气通入吸收塔，采用水或者稀磷酸吸收即可脱除。

磷化氢吸收净化方法主要有燃烧法、湿法和变温吸附。其中燃烧法是传统的磷化氢处理方法，通过磷化氢和空气混合在焚化炉内燃烧生成磷酸烟雾，磷酸烟通入吸收塔制得工业级的磷酸，此方法的缺点在于焚化炉采用电加热，属于高能耗设备；湿法处理磷化氢是采用次氯酸钠为吸收剂，生成较稳定的磷酸盐类，缺点是产生大量的反应的副产物氯气造成二次污染，次氯酸的化学性质不稳定，极易分解、失效，需要频繁更换吸收液，增加额外成本；变温吸附技术采用活性炭吸附，试运初期磷化氢脱除率不到20%～30%，运行两个月后，脱除率降低到5%以下。

以上方法无论是化学转换法还是吸附法，主要是针对大量的磷化氢气体，而且大都会造成一定程度的二次污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决黄磷储槽含磷烟气回收再利用在现有技术中存在的问题，提高含磷烟气回收率，简化回收工艺。

本发明公开了一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置及方法，技术方案如下：

本发明之一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置，包括气体集器、缓冲罐、喷淋塔、喷淋器、磷酸浓度传感器、液位传感器、循环酸泵、控制器、静电除雾器、稀酸槽。所述黄磷储槽与缓冲罐连接；所述缓冲罐与喷淋塔联通；所述喷淋塔顶部与静电除雾器连接；所述静电除雾器底部连接至稀酸槽。所述黄磷储槽上设有烟气收集器；所述喷淋塔上部设有吸收剂进入管道，并通过第一电磁阀控制流量，循环酸泵出口管道设有磷酸采出管道；所述喷淋塔底部通过管道与循环酸泵连接、塔顶连接，形成循环管路；所述喷淋塔内部设有磷酸浓度传感器、液位传感器。

上述方案中，所述黄磷储槽烟气出口采用封闭式烟气收集器。

上述方案中，所述缓冲罐出口管道设有阀门。

上述方案中，所述静电除雾器顶部设置有尾气放空管。

所述黄磷储槽上设有烟气收集器；所述喷淋塔上部设有吸收剂进入管道，循环酸泵出口管道设有磷酸采出管道；所述喷淋塔底部通过管道与循环酸泵连接后再与喷淋塔塔顶连接，形成循环管路。

吸收剂经第一电磁阀及喷淋器连接至喷淋塔顶部，所述的第一电磁阀与控制器及液位传感器连接。

循环酸泵至喷淋塔顶部的管线上设置有第二电磁阀，第二电磁阀与控制器及磷酸浓度传感器连接。

本发明所述的一种黄磷储槽含磷烟气的回收再利用的方法，选用上述的含磷烟气的回收

再利用装置，包括以下步骤

（1）通过控制器设定喷淋塔内液位上下限值、喷淋塔内水溶液的磷酸浓度。

（2）由控制器或手动开启吸收剂输送管上的阀门，将吸收剂通入喷淋器，将吸收剂均匀喷洒入塔内；

（3）手动开启缓冲罐出口阀门，使含磷烟气进入吸收塔与吸收剂混合反应；

（4）当喷淋塔塔釜液位达到上限时，第一电磁阀自动关闭；喷淋塔塔釜水溶液磷酸浓度

达到上限时，第二电磁阀自动打开采出；

（5）经吸收后的尾气进入静电除雾装置处理，达标排放；

（6）稀酸槽内收集的尾酸进入吸收剂配置罐，再利用。

上述方法中，所述步骤（1）中喷淋塔塔釜液位在30%～60%，喷淋塔内水溶液的磷酸浓度在30%～55%。

上述方法中，所述步骤（2）中吸收剂配方为：25-60%（质量分数）的过氧化氢、0.1-10%（质量分数）的无机酸，余量为水。

上述方法中，喷淋塔中磷酸与过氧化氢、无机酸与水的混合液的体积比为10000～50000：1。

上述方法中，所述喷淋器材质为316L不锈钢。

上述吸收剂中，所述过氧化氢原料为食品级30-35%的双氧水。

上述吸收剂中，所述无机酸为质量浓度为5-15%的磷酸。

本发明之一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用装置的工作原理是采用黄磷储槽、缓冲罐、喷淋塔的位差和气体微憋压作为气体初始动力，气体进入喷淋塔与吸收剂反应、吸收，喷淋塔呈现微负压，为气体持续进入喷淋塔提供动力，节省动力设备，喷淋塔出来的气体进入静电除雾器处理后，达标排放。整个净化过程在完全密闭的环境中进行，保证了整个过程无含磷烟气泄露，提高吸收剂利用率，且磷化氢和三氧化二磷反应时间短，吸收速度快，缩短含磷烟气回收利用周期。喷淋塔内吸收剂经循环酸泵循环吸收，溶液的磷酸浓度逐渐增大，当磷酸浓度传感器检测的磷酸浓度为上限时，磷酸采出管上的第二电磁阀打开，进入工业酸成品储罐；静电除雾器处产生的稀磷酸经管道输送至吸收剂配制罐，回收再利用。

本发明的有益效果

（1）将食品级双氧水加入磷酸系统产生的尾酸中，一方面回收利用磷酸生产系统中的含磷废水，减轻环保压力；另一方面，双氧水经酸性含磷废水稀释，降低了双氧水的浓度，且在酸性条件下，双氧水分解的速度缓慢，有利于双氧水的存放。

（2）吸收剂中主要成分是双氧水，双氧水吸收反应含磷烟气中的磷化氢、三氧化二磷、五氧化二磷，生产磷酸，微过量的双氧水自行分解，整个过程不会引入其他杂质，保证磷酸的产品品质；

（3）喷淋塔吸收液作为工业磷酸，进入成品储罐，静电除雾器产生的低浓度磷酸回收用于配置吸收液，整个过程无新的三废产生。

（4）合理利用黄磷储槽为地槽，与缓冲罐、喷淋塔的位置高度差，烟气从封闭吸收器自动流向缓冲槽底部，再者含磷烟气在喷淋塔发生水合反应，使喷淋塔内产生微负压，有利于气体收集器中的含磷烟气的流动，节省动力设备与费用；

本发明合理利用化工过程节能减排原理，减少过程中的动力设备，降低能耗，解决了含磷烟气污染环境、损害现场操作人员身体健康的问题，并高效回收利用黄磷储槽含磷烟气，变废为宝。

附图说明

附图1为本发明黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1

一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置及方法，三级黄磷储罐经气体收集器与缓冲罐连接，缓冲罐经手动阀与喷淋塔连通，喷淋塔顶部经管道与静电除雾器连接，静电除雾器底部连接至稀酸槽。喷淋塔上部设有吸收剂进入管道，并通过第一电磁阀控制流量自喷淋器进入；喷淋塔底部通过管道与循环酸泵连接后在于喷淋塔塔顶连接，形成循环管路，循环酸泵出口管道设有磷酸采出管道；喷淋塔内部设有磷酸浓度传感器、液位传感器。

所述缓冲罐出口管道设有阀门。

所述第一电磁阀与控制器、液位传感器连接。

所述磷酸采出管道设有第二电磁阀与控制器、磷酸浓度传感器连接。

所述静电除雾器顶部设置有尾气放空管。

所述喷淋塔塔釜液位在30%～60%，喷淋塔内水溶液的磷酸浓度在30%～55%；

所述吸收剂配方为：25～60%（质量分数）的过氧化氢、0.1～10%的无机酸，余量为水；

本发明之一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用装置的工作原理是，采用黄磷储槽、缓冲罐、喷淋塔的位差和气体微憋压作为气体初始动力，气体进入喷淋塔与吸收剂反应、吸收，喷淋塔呈现微负压，为气体持续进入喷淋塔提供动力，节省动力设备，喷淋塔出来的气体进入静电除雾器处理后，达标排放。整个净化过程在完全密闭的环境中进行，保证了整个过程无含磷烟气泄露，提高吸收剂利用率，且磷化氢和三氧化二磷反应时间短，吸收速度快，缩短含磷烟气回收利用周期。喷淋塔内吸收剂经循环酸泵循环吸收，溶液的磷酸浓度逐渐增大，当磷酸浓度传感器检测的磷酸浓度达到51.4%时，磷酸采出管上的第二电磁阀打开，进入工业酸成品储罐，产品浓度为52%；静电除雾器处产生的3.2%稀磷酸经管道输送至吸收剂配制罐，回收再利用。

本实施例的一种磷烟气回收再利用方法，选用上述的磷烟气回收再利用装置，与黄磷A、B、C地槽排气管采用烟气收集器连接，包括以下步骤：

（1）通过控制器设定喷淋塔液位上限值为35%、喷淋塔内水溶液的磷酸浓度位45%；

（2）由控制器开启吸收剂输送管上的阀门，将吸收剂通入喷淋器，将配方为25%（质量分数）过氧化氢、5%无机酸、70%水的吸收剂均匀喷洒入塔内；

（3）手动开启缓冲罐出口阀门，使含磷烟气进入喷淋塔与吸收剂混合反应；

（4）当喷淋塔塔釜液位达到35%时，第一电磁阀自动关闭；喷淋塔塔釜水溶液磷酸浓度达到45%时，第二电磁阀自动打开采出；

（5）经吸收后的尾气进入静电除雾装置处理，达标排放；

（6）稀酸槽内收集的尾酸进入吸收剂配置罐，再利用。

经检测，工业磷酸成品罐磷酸浓度约为44.8%，其他指标符合标准（易氧化物浓度为32ppm，硫酸根离子浓度小于20ppm）。稀酸槽磷酸浓度约为1.35%，易氧化物浓度为14ppm，硫酸根离子浓度小于10ppm，可用于吸收液的配置。从静电除雾器出口排放的气体符合国家标准。

实施例2

一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置，同实施例1。

本实施例的一种磷烟气回收再利用方法，选用上述的磷烟气回收再利用装置，与黄磷A、B、C地槽排气管采用烟气收集器连接，包括以下步骤：

（1）通过控制器设定喷淋塔液位上限值为40%、喷淋塔内水溶液的磷酸浓度位40%；

（2）由控制器开启吸收剂输送管上的阀门，将吸收剂通入喷淋器，将配方为25%（质量分数）过氧化氢、5%无机酸、70%水的吸收剂均匀喷洒入塔内；

（3）手动开启缓冲罐出口阀门，使含磷烟气进入喷淋塔与吸收剂混合反应；

（4）当喷淋塔塔釜液位达到40%时，第一电磁阀自动关闭；喷淋塔塔釜水溶液磷酸浓度达到40%时，第二电磁阀自动打开采出；

（5）经吸收后的尾气进入静电除雾装置处理，达标排放；

（6）稀酸槽内收集的尾酸进入吸收剂配置罐，再利用。

经检测，工业磷酸成品罐磷酸浓度约为40.8%，其他指标符合标准（易氧化物浓度为28ppm，硫酸根离子浓度小于20ppm）。稀酸槽磷酸浓度约为1.2%，易氧化物浓度为11ppm，硫酸根离子浓度小于10ppm，可用于吸收液的配置。从静电除雾器出口排放的气体符合国家标准。

实施例3

一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置，同实施例1。

本实施例的一种磷烟气回收再利用方法，选用上述的磷烟气回收再利用装置，与黄磷A、B、C地槽排气管采用烟气收集器连接，包括以下步骤：

（1）通过控制器设定喷淋塔液位上限值为45%、喷淋塔内水溶液的磷酸浓度位40%；

（2）由控制器开启吸收剂输送管上的阀门，将吸收剂通入喷淋器，将配方为25%（质量分数）过氧化氢、5%无机酸、70%水的吸收剂均匀喷洒入塔内；

（3）手动开启缓冲罐出口阀门，使含磷烟气进入喷淋塔与吸收剂混合反应；

（4）当喷淋塔塔釜液位达到45%时，第一电磁阀自动关闭；喷淋塔塔釜水溶液磷酸浓度达到40%时，第二电磁阀自动打开采出；

（5）经吸收后的尾气进入静电除雾装置处理，达标排放；

（6）稀酸槽内收集的尾酸进入吸收剂配置罐，再利用。

经检测，工业磷酸成品罐磷酸浓度为39.2%，其他指标符合标准（易氧化物浓度为21ppm，硫酸根离子浓度小于20ppm）。稀酸槽磷酸浓度约为1.06%，易氧化物浓度为13ppm，硫酸根离子浓度小于10ppm，可用于吸收液的配置。从静电除雾器出口排放的气体符合国家标准。

实施例4

一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置，同实施例1。

本实施例的一种磷烟气回收再利用方法，选用上述的磷烟气回收再利用装置，与黄磷A、B、C地槽排气管采用烟气收集器连接，包括以下步骤：

（1）通过控制器设定喷淋塔液位上限值为48%、喷淋塔内水溶液的磷酸浓度位42%；

（2）由控制器开启吸收剂输送管上的阀门，将吸收剂通入喷淋器，将配方为45%（质量分数）过氧化氢、8%无机酸、47%水的吸收剂均匀喷洒入塔内；

（3）手动开启缓冲罐出口阀门，使含磷烟气进入喷淋塔与吸收剂混合反应；

（4）当喷淋塔塔釜液位达到42%时，第一电磁阀自动关闭；喷淋塔塔釜水溶液磷酸浓度达到42%时，第二电磁阀自动打开采出；

（5）经吸收后的尾气进入静电除雾装置处理，达标排放；

（6）稀酸槽内收集的尾酸进入吸收剂配置罐，再利用。

经检测，工业磷酸成品罐磷酸浓度约为46.5%，其他指标符合标准（易氧化物浓度为24.5ppm，硫酸根离子浓度小于16ppm）。稀酸槽磷酸浓度约为1.12%，易氧化物浓度为9.9ppm，硫酸根离子浓度小于10ppm，可用于吸收液的配置。从静电除雾器出口排放的气体符合国家标准。

实施例5

一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置，同实施例1。

本实施例的一种磷烟气回收再利用方法，选用上述的磷烟气回收再利用装置，与黄磷A、B、C地槽排气管采用烟气收集器连接，包括以下步骤：

（1）通过控制器设定喷淋塔液位上限值为58%、喷淋塔内水溶液的磷酸浓度位45%；

（2）由控制器开启吸收剂输送管上的阀门，将吸收剂通入喷淋器，将配方为38%（质量分数）过氧化氢、6%无机酸、58%水的吸收剂均匀喷洒入塔内；

（3）手动开启缓冲罐出口阀门，使含磷烟气进入喷淋塔与吸收剂混合反应；

（4）当喷淋塔塔釜液位达到54%时，第一电磁阀自动关闭；喷淋塔塔釜水溶液磷酸浓度达到43%时，第二电磁阀自动打开采出；

（5）经吸收后的尾气进入静电除雾装置处理，达标排放；

（6）稀酸槽内收集的尾酸进入吸收剂配置罐，再利用。

经检测，工业磷酸成品罐磷酸浓度为45.5%，其他指标符合标准（易氧化物浓度为18ppm，硫酸根离子浓度小于17ppm）。稀酸槽磷酸浓度约为1.15%，易氧化物浓度为12.1ppm，硫酸根离子浓度小于9ppm，可用于吸收液的配置。从静电除雾器出口排放的气体符合国家标准。

Claims (10)

1.一种黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置，其特征在于，包括气体收集器、缓冲罐、喷淋塔、喷淋器、磷酸浓度传感器、液位传感器、循环酸泵、控制器、静电除雾器、稀酸槽，所述黄磷储槽与缓冲罐连接；所述缓冲罐与喷淋塔连通；所述喷淋塔顶部与静电除雾器连接；所述静电除雾器底部连接至稀酸槽，静电除雾器顶部设置有尾气放空管。

2.根据权利要求1所述的黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置，其特征在于，所述黄磷储槽上设有气体收集器；所述喷淋塔上部设有吸收剂进入管道，循环酸泵出口管道设有磷酸采出管道；所述喷淋塔底部通过管道与循环酸泵连接后再与喷淋塔塔顶连接，形成循环管路。

3.根据权利要求1所述的黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置，其特征在于，吸收剂经第一电磁阀及喷淋器连接至喷淋塔顶部，所述的第一电磁阀与控制器及液位传感器连接。

4.根据权利要求1所述的黄磷储槽含磷烟气回收再利用的装置，其特征在于，循环酸泵至喷淋塔顶部的管线上设置有第二电磁阀，第二电磁阀与控制器及磷酸浓度传感器连接。

5.一种黄磷储槽含磷烟气的回收再利用的方法，选用如权利要求1～4任一项所述的黄磷储槽含磷烟气的回收再利用装置，包括以下步骤：

（1）黄磷烟气经缓冲罐吸收后得到的磷酸水溶液打入喷淋塔；

（2）由控制器开启吸收剂输送管上的阀门，将吸收剂经喷淋器均匀喷洒入塔内；

（3）开启缓冲罐出口阀门，使含磷烟气进入吸收塔与吸收剂混合反应；

（4）当喷淋塔塔釜液位达到上限时；喷淋塔塔釜水溶液磷酸浓度达到上限时，收集吸收后的尾气进入静电除雾装置处理，达标排放，剩余的尾酸进入稀酸槽内收集后再利用。

6.如权利要求5所述黄磷储槽含磷烟气的回收再利用的方法，其特征在于，步骤（1）中喷淋塔塔釜液位在30%～60%，喷淋塔内水溶液的磷酸浓度在30%～55%。

7.如权利要求6所述黄磷储槽含磷烟气的回收再利用的方法，其特征在于，步骤（2）中吸收剂配方为：质量分数为25-60%的过氧化氢、质量分数为0.1-10%的无机酸，余量为水。

8.如权利要求5所述黄磷储槽含磷烟气的回收再利用的方法，其特征在于，喷淋塔中磷酸与过氧化氢、无机酸与水的混合液的体积比为10000～50000：1。

9.如权利要求5所述黄磷储槽含磷烟气的回收再利用的方法，其特征在于，所述过氧化氢原料为食品级30-35%的双氧水。

10.权利要求5所述黄磷储槽含磷烟气的回收再利用的方法，其特征在于，所述无机酸为质量浓度为5-15%的磷酸。