CN111514701B - 一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中co的方法 - Google Patents

一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中co的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111514701B
CN111514701B CN202010364880.6A CN202010364880A CN111514701B CN 111514701 B CN111514701 B CN 111514701B CN 202010364880 A CN202010364880 A CN 202010364880A CN 111514701 B CN111514701 B CN 111514701B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
adsorption
gas
swing adsorption
psa
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.)
Active
Application number
CN202010364880.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111514701A (zh
Inventor
王学谦
王梦雨
宁平
王郎郎
谢怡冰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202010364880.6A priority Critical patent/CN111514701B/zh
Publication of CN111514701A publication Critical patent/CN111514701A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111514701B publication Critical patent/CN111514701B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8603—Removing sulfur compounds
    • B01D53/8612—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8665—Removing heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8671—Removing components of defined structure not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8668
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/20—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/4002—Production
    • B01D2259/40022—Production with two sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/814—Magnetic fields
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Abstract

本发明涉及一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，属于烟气净化技术领域。本发明在外磁场条件下，将黄磷尾气进行预处理脱除顺磁性杂质得到预处理混合气；将预处理混合气通入变压吸附阶段PSA‑Ⅰ工序的吸附床中，经吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压以脱除吸附性强于CO的杂质得到混合气I；将混合气I通入变压吸附阶段PSA‑Ⅱ工序的吸附床中，其中变压吸附阶段PSA‑Ⅱ工序的吸附床外设磁场，经吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压以脱除吸附性弱于CO的杂质得到高纯CO气体。本发明方法提纯的CO浓度可达95％以上。

Description

一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法
技术领域
本发明涉及一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，属于烟气净化技术领域。
背景技术
黄磷是一种重要的化工产品，制取方法通常为电炉法，尾气中可能含有CO、PH3、H2S、硫化物、少量的AsH3、HCN、CO2、H2、N2及微量O2。其中，CO是尾气的主要成分，含量一般为85％-95％。CO既可以作为燃料，也是碳一化学的重要原料，可用于甲酸、草酸、丙烯酸酯、光气等多种有机化学品的生产及合成。尾气中的其他杂质，如磷、硫、AsH3、HCN等则是对羟基合成有害的污染物，因此，要实现黄磷尾气的综合利用，就要将尾气中的磷、硫、砷、氰等杂质除去，实现CO的净化、分离。由于黄磷尾气具有很高的热值，某些黄磷生产厂家将黄磷尾气用作燃料或者直接燃烧放空，有效利用率不足40％，造成资源的极大浪费。其中含有的有害杂质易造成设备腐蚀，寿命大大缩短，有害成分放空后对环境造成极大污染。为了实现黄磷尾气的治理，必须开发高效的提纯CO的方法。
变压吸附(PSA)是一种高效的从多种混合气中分离提纯一种或多种目标气体的方法。吸附剂有效吸附强吸附质，弱吸附质经过吸附剂床层得到富集，强吸附质则在随后的脱附过程中得到富集。经过变压吸附过程，强弱吸附质得到有效分离，通过多床吸附操作使系统连续进行。但是已有的二段法变压吸附提纯CO工艺，对黄磷尾气中各种杂质的去除效率不高，不能保证CO的有效提纯。
发明内容
本发明针对提纯黄磷尾气中CO中杂质的去除效率不高的技术问题，提供一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，本发明利用不同气体的磁性差异，提高气体在吸附剂上的吸附或解吸效率，从而提高杂质的脱除效率和CO的提纯浓度。
本发明磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法在磁场作用下，催化剂高效率地脱除顺磁性气体组分，再通过利用CO的抗磁性性质，使CO更高效地从吸附剂上解吸，获得纯度更高的CO。
一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，具体步骤如下：
(1)在外磁场条件下，将黄磷尾气进行预处理脱除顺磁性杂质得到预处理混合气；
(2)将步骤(1)预处理混合气通入变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附床中，经吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压以脱除吸附性强于CO的杂质得到混合气I；
(3)将步骤(2)混合气I通入变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床中，其中变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床外设磁场，经吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压以脱除吸附性弱于CO的杂质得到高纯CO气体。
所述步骤(1)外磁场的强度为0.3～5.0T。
所述步骤(1)预处理的吸附剂为金属催化剂，金属催化剂的载体为活性炭、活性氧化铝或HZSM-5分子筛，金属催化剂的活性组分为铁盐、锰盐、镍盐、钴盐、铜盐中的一种或两种。
所述步骤(2)PSA-Ⅰ工序吸附床内的吸附剂为硅胶、活性炭、活性氧化铝中的一种或多种。
进一步的，所述步骤(2)变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附步骤压力为0.3～1.9MPa。
所述步骤(3)PSA-Ⅱ工序吸附床内的吸附剂为活性炭、沸石分子筛、碳分子筛中的一种或多种。
进一步的，所述步骤(2)变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附步骤压力为0.3～1.9MPa，置换步骤的压力为0.1～1.9MPa，抽真空步骤的压力为-0.07～-0.095MPa。
优选的，所述步骤(1)预处理采用混合气气固反应器，在磁场的作用下，PH3、AsH3、HCN及H2S形成磁化气，与吸附剂进行结合，可磁化气不断通过吸附剂床层，产生磁性凝聚作用，形成磁性相吸的联合体，使上述气体在吸附剂上的吸附量增大，达到提高杂质脱除效率的目的。
步骤(1)在预处理工序和变压吸附过程的脱附工序中，施加由永久磁铁或电磁铁产生的磁场强度恒定的均匀磁场，磁场方向与气流方向平行，不同物质的分子在磁场中表现出不同的磁性质，多数的物质在磁场中会产生一个对着外磁场方向的磁矩，有的成为抗磁性物质，有的成为顺磁性物质；如果一种物质中的电子都已经配对，没有未成对的电子，这样的物质就是抗磁性物质，例如CO一种物质中存在未成对的电子，在磁场中能顺着磁场的方向产生一个磁矩的物质就成为顺磁性物质，例如O2、PH3、AsH3、HCN、H2S等。顺磁性物质能被磁场吸引，而抗磁性物质则被磁场排斥。在磁场的作用下，顺磁性气体(如AsH3)流经气固反应器，与外磁场相互吸引，从而被磁化，磁化后的气体被吸附在吸附剂的固相微孔中，使吸附剂形成局部磁化区域。新进入的顺磁性气体经过床层，与吸附剂发生磁性凝聚作用，气体在吸附剂上的均布能力大大增强，提高了顺磁性气体在吸附剂上的吸附效率，从而达到脱除杂质的目的；抗磁性气体(如CO)则与外磁场相斥，在脱附时更易从吸附剂上解吸，达到提纯CO的目的。
优选的，预处理工序所用吸附剂为采用浸渍法制得的金属催化剂，载体活性炭、活性氧化铝、HZSM-5分子筛或它们的改性产品可满足机械强度较大的要求，活性组分采用可磁化的金属组分，如铁盐、锰盐、镍盐、钴盐、铜盐中的一种或两种，可使吸附剂形成可磁化区域，与气体更高效的结合。
优选的，步骤(2)变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序，多个吸附床串联，吸附床的个数视混合气性质、气体吸附效率而定；每个吸附床依次完成吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压的步骤，因此多个吸附床内交替完成上述步骤，具体的，混合气流入吸附床，混合气中的CO2和硫化物被吸附剂吸附，留在吸附床中，吸附性较弱的CO、H2、N2则流出床层，进入PSA-Ⅱ工序；待吸附过程接近饱和，停止进料；将完成吸附过程的吸附床向待完成均压升压的吸附床放压，完成均压降压步骤，此步骤可以回收吸附床内的有用组分；将完成均压降压的吸附床逆向放压，令吸附床压力降低，将吸附的杂质解吸排放；接下来进入冲洗步骤，用不含杂质组分的气体冲洗吸附床，使杂质组分充分解吸；用均压降压的吸附床的气体对本吸附床进行均压升压；将完成均压升压的吸附床进行最终升压，该过程使用半成品气返回一部分使本吸附床压力升到吸附压力；上述过程在每一个吸附床内循环完成，连续分离混合气中的杂质气体。
优选的，步骤(3)吸附性较弱的含CO、H2、N2的混合气体进入PSA-Ⅱ工序，在吸附床中，CO被选择性吸附，H2、N2则从床层中流出，返回PSA-Ⅰ工序用作吸附剂再生的冲洗气，多个吸附床串联，吸附床的个数视混合气性质、气体吸附效率而定；每个吸附床依次完成吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压的步骤，因此多个吸附床交替完成以上步骤，具体的，PSA-Ⅰ工序输出的半成品气被送入PSA-Ⅱ工序的吸附床，CO被吸附剂选择性吸附，其他杂质组分被排出，返回PSA-Ⅰ工序，实现CO和杂质气体的分离，吸附结束后，吸附床内除CO外，还残留一定量的H2、N2，用部分CO气体返回吸附床进行置换；吸附床串联，可对不同吸附床进行逐一置换，降低床层内杂质含量，获得高纯度CO；置换结束后，对吸附床进行逆向放压，接近常压时，启动真空系统，对吸附剂上的CO进行真空脱附；同时，打开电磁发生器，抗磁性的CO与磁场相斥，从吸附剂上脱附，减少了CO在吸附剂上的残余量，提高了CO的提纯浓度；完成抽真空和磁助脱附步骤后，吸附床层可以在一定流量的进料物流下进行升压，升压后继续进行重复吸附步骤，以此循环往复。
磁场发生器为永久磁铁或电磁铁产生。永久磁铁可选用钕铁硼材料、铝镍钴材料、钐钴材料等，可在外包裹防腐、机械强度大的材料，以免在工作中产生损耗。永久磁铁的排布方式为轴向排布的磁铁磁极方向相同，相邻磁铁磁极不同。电磁铁可选用交流电磁铁或直流电磁铁，在铁芯外部缠绕线圈以产生磁场。
本发明的有益效果是：
(1)针对黄磷尾气净化的目的，在变压吸附系统前增加脱除杂质气体的气固反应器，并在反应器外施加磁场，利用PH3、AsH3、HCN及H2S可被磁化的特性，通过磁助催化，提高杂质气体在吸附剂上的均布能力，两者更高效的结合，加强了气固相反应，增大了吸附剂的吸附容量，提高了杂质的脱除效率；
(2)本发明针对CO提纯的目的，在变压吸附阶段增加磁助脱附步骤，利用CO的抗磁性性质，在脱附时施加磁场，CO与磁场相斥，最大限度的从吸附剂上脱附，提高了CO的提纯浓度及效率，有利于黄磷尾气的资源化。
附图说明
图1为实施例1磁助变压吸附系统示意图；
图2为实施例2磁助变压吸附系统示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例黄磷尾气的组分见表1，
表1黄磷尾气组分
Figure BDA0002476403380000041
本实施例的磁助变压吸附系统如图1所示，由预处理工序、PSA-Ⅰ工序和PSA-Ⅱ工序组成，采用两个规模为Φ300mm×500mm的气固反应器和八个规模为Φ350mm×600mm的吸附床；
磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，具体步骤如下：
(1)在外磁场条件下，将黄磷尾气进行预处理脱除顺磁性杂质得到预处理混合气；具体的，预处理工序由两个串联的气固反应器1、气固反应器2及与反应器相配合的线圈组成，经原料气管道1将原料气(黄磷尾气)通入反应器中，对黄磷尾气的PH3、AsH3、HCN及H2S进行催化氧化净化；其中磁场强度为0.5T，磁场由自制线圈通以直流电流产生，线圈框架由环氧玻璃纤维材料制成，为环形工字结构，环内径为330mm，外径为520mm；线圈用直径为1mm的聚酯漆包圆铜线以上述框架为核心绕制而成，线圈内径为340mm，厚度为20mm，高度为150mm；反应器1中的催化剂是将活性炭置于0.1％mol/L的氯化锰溶液中浸渍24h后，在温度为110℃烘箱里干燥12h，并在温度为400℃的马弗炉内活化4h后制得；反应器2中的催化剂是将HZSM-5分子筛置于0.1％mol/L的氯化铁溶液中浸渍24h后，在温度为110℃烘箱里干燥12h，并在温度为400℃的马弗炉内活化4h后制得；原料气(黄磷尾气)以1000mL/min的流速通入反应器1内，在磁场的作用下，顺磁性的PH3、AsH3、HCN及H2S气体被Mn/Ac催化剂催化氧化，从而富集在反应器中，一部分未被选择性吸附的顺磁性杂质经控制阀2流入反应器2，进行二次催化氧化净化；未被吸附的CO、H2、N2、硫化物和CO2被送入PSA-Ⅰ工序；
(2)将步骤(1)预处理混合气通入变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附床中，经吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压以脱除吸附性强于CO的杂质得到混合气I；具体的，PSA-Ⅰ工序由四个串联而成的吸附床A、B、C、D，压缩机3、废气管道4、半成气管道5、冲洗气管道6及与吸附床A相配合的程控阀a1、a2、a3、a4、a5，与吸附床B相配合的程控阀b1、b2、b3、b4、b5，与吸附床C相配合的程控阀c1、c2、c3、c4、c5，与吸附床D相配合的程控阀d1、d2、d3、d4、d5等组成；吸附床内填充的吸附剂为活性炭和活性氧化铝；混合气在0.5MPa的压力下流入吸附床A，依次完成以下步骤：1)吸附：此时吸附压力为0.5MPa，混合气中CO2和硫化物被吸附，CO、H2、N2未被吸附流出床层，待吸附剂接近饱和时停止吸附过程；2)均压降压：将吸附床A顶部放压，回收有用组分；3)逆向放压：将吸附床A逆向放压，使吸附的CO2和硫化物解吸；4)冲洗：用不含杂质的气体冲洗吸附床，使CO2和硫化物充分解吸；5)均压升压：将吸附床A进行均压升压；6)最终升压：将吸附床A进行最终升压，压力升至0.5MPa；其它吸附床进行的操作与吸附床A相同，只是时间相互错开，每一个吸附床都循环进行以上六个步骤，并保证在任意时间段内都有一个或一个以上的吸附床进行吸附步骤；PSA-Ⅰ工序除去吸附性能强于CO的CO2和硫化物，剩余未被吸附的CO、H2、N2混合物被送入PSA-Ⅱ工序；
(3)将步骤(2)混合气I通入变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床中，其中变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床外设磁场，经吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压以脱除吸附性弱于CO的杂质得到高纯CO气体；具体的，PSA-Ⅱ工序由四个串联而成的吸附床D、E、F、G，半成品管道5、冲洗器管道6、接管10、置换气管道15、排放气管道16、成品气管道17、真空泵11、压缩机12、控制阀7、8、9、13、14及与吸附床E相配合的程控阀e1、e2、e3、e4、e5，与吸附床F相配合的程控阀f1、f2、f3、f4、f5，与吸附床G相配合的程控阀g1、g2、g3、g4、g5，与吸附床H相配合的程控阀h1、h2、h3、h4、h5及与各吸附床相配合的线圈等组成；吸附床内填充的吸附剂为沸石分子筛和碳分子筛；吸附床外缠绕线圈以产生磁场，线圈框架的内径为390mm，外径为550mm。线圈内径为400mm，厚度为20mm，高度为150mm；以吸附床E为例叙述操作步骤，F、G、H吸附床步骤与E相同，时间相互错开；吸附床E的操作步骤包括1)吸附：在0.5MPa的压力下，混合气中的CO被吸附剂吸附，而吸附性弱的H2、N2被排出，流回PSA-Ⅰ工序做冲洗步骤的冲洗气；2)置换：吸附完成后，吸附床内仍残留一部分H2和N2，用部分CO气体返回吸附床进行置换，降低吸附床内杂质含量，这一步骤的压力保持在0.2MPa；3)均压降压：对吸附床E进行降压；4)逆向放压：将吸附床E逆向放压至接近常压；5)抽真空：对吸附床E抽真空，使吸附剂上的CO脱附，这一步骤的压力为-0.08MPa；6)磁助脱附：在0.7T的磁场强度下，使抗磁性的CO从吸附剂上快速脱附，以上脱附的一部分CO，流回吸附床E做置换气；7)均压升压：在1000ml/min的流量下，用进料物流对吸附床E进行升压，并使压力保持在0.5MPa；以上七个步骤在每一个吸附床内循环进行；经抽真空和磁助脱附步骤获得的CO为本系统的产品气，输出后可进行资源化利用；
本磁助变压吸附提纯黄磷尾气中的CO方法，净化提纯后尾气组分见表2：
表2净化提纯后尾气组分
Figure BDA0002476403380000061
从表2中可知，CO的纯度达到了98.7％。
实施例2：本实施例黄磷尾气的组分见表3，
表3黄磷尾气组分
Figure BDA0002476403380000062
本实施例的磁助变压吸附系统如图2所示，由预处理工序、PSA-Ⅰ工序和PSA-Ⅱ工序组成，采用两个规模为Φ300mm×500mm的气固反应器和十二个规模为Φ400mm×700mm的吸附床；
一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，黄磷尾气经预处理工序，在磁场作用下脱除顺磁性的PH3、AsH3、HCN及H2S，CO、H2、N2、CO2和剩余硫化物被送入PSA-Ⅰ工序，CO2和硫化物被脱除，CO、H2、N2则流入PSA-Ⅱ工序，CO被吸附富集，H2、N2则流出吸附床，经过置换和磁助脱附步骤使CO从吸附剂上解吸出来，输出系统从而实现CO的提纯；具体步骤如下：
(1)在外磁场条件下，将黄磷尾气进行预处理脱除顺磁性杂质得到预处理混合气，；具体的，预处理工序由两个气固反应器串联而成，反应器外环绕由公称直径1mm的聚酯漆包圆铜线制成的亥姆霍兹线圈，线圈采用环形工字结构，框架由环氧玻璃纤维材料制成；线圈内径为330mm，厚度为20mm，高度为150mm；框架内径为340mm，外径为530mm；反应器1采用Cu/Ac催化剂，制备方法如下：取10.0g活性炭置于50mL浓度为0.2mol/L的Cu(NO3)2溶液中，在搅拌条件下浸渍24h后，将催化剂从浸渍溶液中过滤出来，放入温度为110℃烘箱里干燥12h，随后在温度为500℃的马弗炉内焙烧6h；反应器2采用Fe-Cu/HZSM-5催化剂，制备方法如下：将HZSM-5分子筛置于0.1mol/LFeCl3和0.1mol/LCuCl2混合溶液中，在搅拌条件下浸渍24h后，放入温度为110℃烘箱里干燥12h，并在温度为400℃的马弗炉内焙烧4h；
原料气以1000mL/min的流速经原料气管道1通入反应器1内，接通直流电源，线圈产生磁场，将磁场强度设定为1T，顺磁性的PH3、AsH3、HCN及H2S气体被Cu/Ac催化剂选择性吸附，残留的顺磁性杂质流入反应器2，进行二次催化氧化净化，从而达到脱除杂质的目的；而未被吸附的CO、H2、N2、硫化物和CO2被送入PSA-Ⅰ工序；
(2)将步骤(1)预处理混合气通入变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附床中，经吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压以脱除吸附性强于CO的杂质得到混合气I；具体的，PSA-Ⅰ工序由串联的吸附床A、B、C、D、E、F，压缩机3、废气管道4、半成气管道5、冲洗气管道6及与吸附床A相配合的程控阀a1～a5，与吸附床B相配合的程控阀b1～b5，与吸附床C相配合的程控阀c1～c5，与吸附床D相配合的程控阀d1～d5，与吸附床E相配合的程控阀e1～e5，与吸附床F相配合的程控阀f1～f5等组成；吸附床内填充的吸附剂为活性炭和活性氧化铝；每一时刻，每个吸附床进行不同的变压吸附操作，现就吸附床A进行变压吸附过程的描述；将混合气压缩至0.7MPa，送入吸附床A，依次完成以下步骤：1)吸附：此时吸附压力为0.7MPa，混合气中CO2和硫化物被吸附，CO、H2、N2未被吸附流出床层，待吸附剂接近饱和时停止吸附过程；2)均压降压：将吸附床A顶部放压，回收有用组分；3)逆向放压：将吸附床A逆向放压，使吸附的CO2和硫化物解吸；4)冲洗：用不含杂质的气体冲洗吸附床，使CO2和硫化物充分解吸；5)均压升压：将吸附床A进行均压升压；6)最终升压：将吸附床A进行最终升压，压力升至0.7MPa。吸附剂的再生通过均压降压、逆向放压和冲洗步骤完成，每个吸附床循环进行(1)～(6)的操作，完成杂质的脱除，未被吸附的CO、H2、N2混合物被送入PSA-Ⅱ工序；
(3)将步骤(2)混合气I通入变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床中，其中变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床外设磁场，经吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压以脱除吸附性弱于CO的杂质得到高纯CO气体；具体的，PSA-Ⅱ工序由串联的吸附床G、H、I、J、K、L，半成品管道5、冲洗器管道6、接管10、置换气管道15、排放气管道16、成品气管道17、真空泵11、压缩机12、控制阀7、8、9、13、14及与吸附床G相配合的程控阀g1～g5，与吸附床H相配合的程控阀h1～h5，与吸附床I相配合的程控阀i1～i5，与吸附床J相配合的程控阀j1～j5，与吸附床K相配合的程控阀k1～k5，与吸附床L相配合的程控阀l1～l5及与各吸附床相配合的线圈等组成。吸附床内填充的吸附剂为5A分子筛；磁场由通以直流电的亥姆霍兹线圈产生。线圈框架的内径为430mm，外径为600mm。线圈内径为440mm，厚度为20mm，高度为200mm。每个吸附床进行的操作相同，但时间相互错开，现以吸附床G为例叙述操作步骤：1)吸附：吸附压力为0.7MPa，CO被吸附剂吸附，而吸附性弱于CO的H2、N2被排出，流回PSA-Ⅰ工序做冲洗步骤的冲洗气；2)置换：吸附完成后，吸附床内仍残留一部分H2和N2，用部分CO气体返回吸附床进行置换，降低吸附床内杂质含量，这一步骤的压力为0.3MPa；3)均压降压：对吸附床G进行降压；4)逆向放压：将吸附床G逆向放压至接近常压；5)抽真空：对吸附床G抽真空，使吸附剂上的CO脱附，这一步骤的压力为-0.07MPa；6)磁助脱附：在1T的磁场强度下，使抗磁性的CO从吸附剂上快速脱附，以上脱附的一部分CO，流回本吸附床做置换气；7)均压升压：在1000ml/min的流量下，用进料物流对吸附床G进行升压，并使压力保持在0.7MPa；循环进行(1)～(7)的操作，经抽真空和磁助脱附步骤最终实现CO的提纯，得到浓度较高的CO；
本磁助变压吸附提纯黄磷尾气中的CO方法，净化提纯后尾气组分见表4：
表4净化提纯后尾气组分
Figure BDA0002476403380000081
从表2中可知，CO的纯度达到了98.0％。

Claims (7)

1.一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）在外磁场条件下，将黄磷尾气进行预处理脱除顺磁性杂质得到预处理混合气；
（2）将步骤（1）预处理混合气通入变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附床中，经吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压以脱除吸附性强于CO的杂质得到混合气
Figure 476629DEST_PATH_IMAGE001
；
（3）将步骤（2）混合气
Figure 934155DEST_PATH_IMAGE001
通入变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床中，其中变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床外设磁场，经吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压以脱除吸附性弱于CO的杂质得到高纯CO气体。
2.根据权利要求1所述磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于：步骤（1）外磁场的强度为0.3~5.0T。
3.根据权利要求1或2所述磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于：步骤（1）预处理的吸附剂为金属催化剂，金属催化剂的载体为活性炭、活性氧化铝或HZSM-5分子筛，金属催化剂的活性组分为铁盐、锰盐、镍盐、钴盐、铜盐中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于：步骤（2）PSA-Ⅰ工序吸附床内的吸附剂为硅胶、活性炭、活性氧化铝中的一种或多种。
5.根据权利要求1或4所述磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于：步骤（2）变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附步骤压力为0.3~1.9MPa。
6.根据权利要求1所述磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于：步骤（3）PSA-Ⅱ工序吸附床内的吸附剂为活性炭和/或沸石分子筛。
7.根据权利要求1或6所述磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于：步骤（2）变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附步骤压力为0.3~1.9MPa，置换步骤的压力为0.1~1.9MPa，抽真空步骤的压力为-0.07~-0.095MPa。
CN202010364880.6A 2020-04-30 2020-04-30 一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中co的方法 Active CN111514701B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010364880.6A CN111514701B (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中co的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010364880.6A CN111514701B (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中co的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111514701A CN111514701A (zh) 2020-08-11
CN111514701B true CN111514701B (zh) 2021-07-27

Family

ID=71905352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010364880.6A Active CN111514701B (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中co的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111514701B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1345620A (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、硫化物并回收磷的方法
CN104319054A (zh) * 2014-10-11 2015-01-28 昆明理工大学 一种纳米磁流体及其净化污染物的应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1345620A (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、硫化物并回收磷的方法
CN104319054A (zh) * 2014-10-11 2015-01-28 昆明理工大学 一种纳米磁流体及其净化污染物的应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111514701A (zh) 2020-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6982318B2 (ja) タリウム含有廃水処理方法
TWI421345B (zh) 高爐氣體之分離方法及裝置
JPS5922625A (ja) 一酸化炭素ガス及び窒素ガスを含む混合ガスより窒素ガスを吸着法により除去する方法
KR900001537B1 (ko) 고순도 일산화탄소의 분리방법
CN1004788B (zh) 改进的变压吸附方法和系统
JP5498661B2 (ja) 高炉ガスの分離方法
CN111514701B (zh) 一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中co的方法
KR101935069B1 (ko) 목적 가스 분리방법 및 목적 가스 분리장치
CN109173669B (zh) 一种净化黄磷尾气的方法
KR830008537A (ko) 혼합가스의 흡착 분리 방법
JP5534972B2 (ja) 圧力スイング吸着法によるガス分離方法
CN1210562A (zh) 炼钢方法与设备
EP0813211B1 (en) Enrichment of krypton in oxygen/nitrogen mix gas
CN109316900B (zh) 一种转炉尾气的综合利用方法
CN111689606B (zh) 一种异丁酸钠废水的处理方法
CN110642448B (zh) 一种养殖废水再生利用的净化方法
JP3631376B2 (ja) 空気から酸素を分離する方法および装置並びに火力発電システム
CN109160491B (zh) 一种双氧水的纯化方法
US20220001324A1 (en) Installation and method for recovering gaseous substances from gas flows
JPS6022919A (ja) ３塔式圧力スイング法における吸着塔の昇圧方法
JPS59227701A (ja) 水素ガスの選択的濃縮および分離精製法
CN109205572B (zh) 一种纯化双氧水的方法
CN210291918U (zh) 一种新型吸脱附催化燃烧装置
US20080196589A1 (en) Gas Separating and/or Purifying Gel and Associated Devices
KR100228239B1 (ko) 제품질소 농도에 따른 압력변동흡착식 질소제조장치와 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant