CN109911871B - 一种含磷尾气中单质磷变温相变分离方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含磷尾气中单质磷变温相变分离方法及系统，所述含磷尾气中单质磷变温相变分离方法是先将含磷尾气加热至250~310℃，然后进行除尘处理，再将除尘后的含磷尾气极速降温至40℃以下，使除尘尾气中的单质磷蒸汽凝结成单质磷固体颗粒，然后收集单质磷固体颗粒，排出净化尾气；本发明方法回收得到可利用的单质磷，单质磷分离效率高达90%以上，单质磷分离过程无二次污染产生。所述系统包括依次顺序连接的加热升温系统、粉尘除尘系统、快速冷却系统、磷回收系统；本发明系统具有节能环保、单质磷分离效率高、避免污染工作环境的优点。
Description
技术领域
本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及一种含磷尾气中单质磷变温相变分离方法及系统。
背景技术
黄磷是热法制取磷酸的重要原料，在国民经济中占有重要地位，黄磷冶炼过程中会产生大量富含CO高热值的黄磷尾气，但由于黄磷尾气成分复杂净化难度大，阻碍了黄磷尾气的有效利用。若将黄磷尾气直接放空燃烧，一方面造成资源和能源的浪费；另一方面会造成环境污染，不符合国家节能环保和发展循环经济的要求。黄磷尾气中主要成分是CO，黄磷尾气中多数磷以还原态形式（单质磷、磷化氢）存在。黄磷尾气是优质的一碳化工原料气，但黄磷尾气中的单质磷不仅限制了CO的羰基化合成，造成催化剂中毒，单质磷本身的自燃性还会给黄磷尾气净化工艺带来重大的安全隐患。为了减少黄磷尾气的危害，提高黄磷尾气的利用率，研发一种含磷尾气中单质磷变温相变分离方法及系统是十分必要的。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种含磷尾气中单质磷变温相变分离方法。
本发明的第二目的在于提供一种含磷尾气中单质磷变温相变分离方法的系统。
本发明的第一目的是这样实现的，是先将含磷尾气加热至250~310℃，然后进行除尘处理，再将除尘后的含磷尾气极速降温至40℃以下，使除尘尾气中的单质磷蒸汽凝结成单质磷固体颗粒，然后收集单质磷固体颗粒，排出净化尾气。
本发明的第二目的是这样实现的，包括依次顺序连接的加热升温系统、粉尘除尘系统、快速冷却系统、磷回收系统，所述粉尘除尘系统包括袋式除尘器以及设置于袋式除尘器底部粉尘出料口的排尘阀，所述快速冷却系统包括干式骤冷塔以及设于干式骤冷塔外的冷却剂储液槽，所述干式骤冷塔内设有自下而上或自上而下螺旋排列的冷却剂喷射管组，冷却剂喷射管组与冷却剂储液槽通过管道连接。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明方法将含磷尾气进行升温、除尘、干法骤冷降温、单质磷分离，回收得到可利用的单质磷，单质磷分离效率高达90%以上，单质磷分离过程无二次污染产生；而净化后的尾气可用于后续一碳化工的富CO净化原料气；
2、本发明系统的加热升温系统起到对含磷尾气加热的作用，而袋式除尘器可对含磷尾气进行除尘净化；干式骤冷塔螺旋排列的冷却剂喷射管组喷出的冷却剂，可极速冷却上行的含磷尾气，从而使除尘尾气中的单质磷蒸汽凝结成单质磷固体颗粒，单质磷沉入受磷槽中便于统一回收；本发明系统具有节能环保、单质磷分离效率高、避免污染工作环境的优点。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图；
图中：1-加热升温系统，2-袋式除尘器，3-粉尘出料口，4-排尘阀，5-干式骤冷塔，6-冷却剂储液槽，7-冷却剂喷射管组，8-受磷槽，9-排磷阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明方法是先将含磷尾气加热至250~310℃，然后进行除尘处理，再将除尘后的含磷尾气极速降温至40℃以下，使除尘尾气中的单质磷蒸汽凝结成单质磷固体颗粒，然后收集单质磷固体颗粒，排出净化尾气。
优选地，所述极速降温是使用液态干冰和/或液氮进行降温。
优选地，所述净化尾气的磷含量小于等于未处理含磷尾气的磷含量的1/10。
如附图1所示本发明系统包括依次顺序连接的加热升温系统1、粉尘除尘系统、快速冷却系统、磷回收系统，所述粉尘除尘系统包括袋式除尘器2以及设置于袋式除尘器2底部粉尘出料口3的排尘阀4，所述快速冷却系统包括干式骤冷塔5以及设于干式骤冷塔5外的冷却剂储液槽6，所述干式骤冷塔5内设有自下而上或自上而下螺旋排列的冷却剂喷射管组7，冷却剂喷射管组7与冷却剂储液槽6通过管道连接。
优选地，所述加热升温系统1为独立加热锅炉或热循环加热锅炉组。
优选地，所述袋式除尘器2为高温布袋除尘器或陶瓷膜袋式除尘器。
优选地，所述冷却剂储液槽6中的冷却剂为液态干冰和/或液氮。
优选地，所述冷却剂喷射管组7沿干式骤冷塔5塔内壁以30°的角度进行自下而上或自上而下螺旋排列。
优选地，所述磷回收系统包括设于干式骤冷塔5塔底的受磷槽8，所述受磷槽8的出料口设有排磷阀9。
优选地，所述受磷槽8内设有单质磷储存液。
优选地，所述单质磷储存液为水，防止单质磷氧化。
本发明系统工作原理和工作过程：含磷尾气先进入加热升温系统中升温至250~310℃，然后进入粉尘除尘系统的袋式除尘器2中，将粉尘分离，粉尘沉入袋式除尘器2底部灰斗，可打开排尘阀4将粉尘排出；经过除尘后的尾气进入干式骤冷塔5，冷却剂储液槽6内的冷却剂从冷却剂喷射管组7喷出，将尾气极速降温至40℃以下，，使除尘尾气中的单质磷蒸汽凝结成单质磷固体颗粒，单质磷固体颗粒沉到干式骤冷塔8塔底，进入受磷槽8中收集，可打开排磷阀9将单质磷排出；经过净化后的尾气从干式骤冷塔5塔顶排出。
下面结合实施例1~实施例3对本发明作进一步说明。
实施例1
含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，是先将含磷尾气加热至250℃，然后进行除尘处理，再将除尘后的含磷尾气极速降温至40℃以下，使除尘尾气中的单质磷蒸汽凝结成单质磷固体颗粒，然后收集单质磷固体颗粒，排出净化尾气。单质磷分离效率达到92%。
实施例2
含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，是先将含磷尾气加热至310℃，然后进行除尘处理，再将除尘后的含磷尾气极速降温至20℃以下，使除尘尾气中的单质磷蒸汽凝结成单质磷固体颗粒，然后收集单质磷固体颗粒，排出净化尾气。单质磷分离效率达到97%。
实施例3
含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，是先将含磷尾气加热至280℃，然后进行除尘处理，再将除尘后的含磷尾气极速降温至30℃以下，使除尘尾气中的单质磷蒸汽凝结成单质磷固体颗粒，然后收集单质磷固体颗粒，排出净化尾气。单质磷分离效率达到95%。
Claims (7)
1.一种含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，其特征在于是先将含磷尾气加热至250~310℃，然后进行除尘处理，再将除尘后的含磷尾气极速降温至40℃以下，使除尘尾气中的单质磷蒸汽凝结成单质磷固体颗粒，然后收集单质磷固体颗粒，排出净化尾气；实现所述含磷尾气中单质磷变温相变分离方法的系统，包括依次顺序连接的加热升温系统（1）、粉尘除尘系统、快速冷却系统、磷回收系统，所述粉尘除尘系统包括袋式除尘器（2）以及设置于袋式除尘器（2）底部粉尘出料口（3）的排尘阀（4），所述快速冷却系统包括干式骤冷塔（5）以及设于干式骤冷塔（5）外的冷却剂储液槽（6），所述干式骤冷塔（5）内设有自下而上或自上而下螺旋排列的冷却剂喷射管组（7），冷却剂喷射管组（7）与冷却剂储液槽（6）通过管道连接，所述冷却剂储液槽（6）中的冷却剂为液态干冰和/或液氮。
2.根据权利要求1所述含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，其特征在于所述净化尾气的磷含量小于等于未处理含磷尾气的磷含量的1/10。
3.根据权利要求1所述含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，其特征在于所述加热升温系统（1）为独立加热锅炉或热循环加热锅炉组。
4.根据权利要求1所述含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，其特征在于所述袋式除尘器（2）为高温布袋除尘器或陶瓷膜袋式除尘器。
5.根据权利要求1所述含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，其特征在于所述冷却剂喷射管组（7）沿干式骤冷塔（5）塔内壁以30°的角度进行自下而上或自上而下螺旋排列。
6.根据权利要求1所述含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，其特征在于所述磷回收系统包括设于干式骤冷塔（5）塔底的受磷槽（8），所述受磷槽（8）的出料口设有排磷阀（9）。
7.根据权利要求6所述含磷尾气中单质磷变温相变分离方法，其特征在于所述受磷槽（8）内设有单质磷储存液。
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