CN112047316A - 一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法 - Google Patents

一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，包括以下步骤：S1)：除杂：利用风机将次磷酸钠生产过程中产生的尾气输送含浓磷酸溶液的洗气设备中，通过洗气设备对次磷酸钠尾气进行洗气处理；S2)：吸收液制备：选取磷酸或磷酸二氢钠将氢氧化钠溶液进行中和，生成磷酸二氢钠和过氧化氢水溶液，然后将水溶液冷却，并在离心分离器中对水溶液混合物进行分离，获得混合液，并将混合液在蒸发器中蒸发，得到含过氧化氢的蒸汽，将蒸汽进行减压分馏，得到过氧化氢产品，并将过氧化氢加入蒸馏水中获得吸收液，并用氢氧化钠调节吸收液的PH值；该次磷酸钠尾气的多相催化处理方法能够提高次磷酸钠的产量，并提高过氧化氢的吸收效率。

Description

一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法
技术领域
本发明涉及工业废气净化处理技术领域，具体为一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法。
背景技术
磷化氢是一种无色、剧毒、易燃的储存于钢瓶内的液化压缩气体，该气体比空气重，在金属磷化物产生磷化氢气体时常带有乙炔味或者大蒜味或者腐鱼味，如果遇到痕量其它磷的氢化物如乙磷化氢，会引起自燃，磷化氢按照高毒性且自燃的气体处理，吸入磷化氢会对心脏、呼吸系统、肾、肠胃、神经系统和肝脏造成影响，在次磷酸钠生产工艺中，其尾气中主要成分为磷化氢气体，若不对其进行处理直接排放在大气中，则会引起大气污染，国内对磷化氢气体的净化技术方法很多，可分为湿法和干法两类，其中湿法主要是利用磷化氢气体的还原性在吸收塔内用氧化剂处理磷化氢气体的液相氧化还原法，它主要包括浓硫酸法、高锰酸钾法、次氯酸钠法、过氧化氢法、磷酸法和漂白精法，而干法是利用磷化氢气体的还原性和可燃性，用固体氧化剂或吸附剂来脱除磷化氢或将其直接燃烧，为了提高次磷酸钠的产量，采用过氧化氢溶液作为吸收液处理次磷酸钠尾气，能够使磷化氢被氧化成次磷酸钠和亚磷酸钠，过氧化氢是近10年来全球工业化学品中生产能力增长最快的产品之一，具有较强的氧化能力和近乎无污染的特性，其作为氧化剂、漂白剂、消毒机、脱氧剂、聚合物引发剂和交联剂，广泛应用于化工、造纸、皮革、环境保护、电子、食品、医药、纺织、等行业，在使用过氧化氢吸收磷化氢时，其反应速度较慢，对次磷酸钠尾气的吸收效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，该次磷酸钠尾气的多相催化处理方法能够提高次磷酸钠的产量，同时提高过氧化氢的吸收效率，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提出：一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，包括以下步骤：
S1)：除杂：利用风机将次磷酸钠生产过程中产生的尾气输送至含浓磷酸溶液的洗气设备中，通过洗气设备对次磷酸钠尾气进行洗气处理；
S2)：吸收液制备：选取磷酸或磷酸二氢钠将氢氧化钠溶液进行中和，生成磷酸二氢钠和过氧化氢水溶液，然后将水溶液冷却，并在离心分离器中对水溶液混合物进行分离，获得混合液，并将混合液在蒸发器中蒸发，得到含过氧化氢的蒸汽，将蒸汽进行减压分馏，得到过氧化氢产品，并将过氧化氢加入蒸馏水中获得吸收液，并用氢氧化钠调节吸收液的PH值；
S3)：催化剂制备：将软锰矿与煤粉混合，经还原焙烧后获得一氧化锰，用硝酸及硫酸浸取，经过过滤、净化，得到硝酸锰溶液，再经浓缩、热分解得到二氧化锰催化剂；
S4)：尾气吸收：将除杂后的次磷酸钠尾气通入混合有吸收液及催化剂的吸收塔内，将尾气中的磷化氢气体吸收，获得次磷酸钠产物，并排放净化后的尾气。
作为本发明的一种优选技术方案：所述洗气设备为气体洗涤器、喷淋塔或文丘里管洗涤机中的一种，吸气设备根据尾气量进行选择。
作为本发明的一种优选技术方案：所述浓磷酸的浓度为75-91wt％，浓磷酸能够除去尾气中的颗粒杂质，降低尾气的温度。
作为本发明的一种优选技术方案：所述吸收液制备步骤中水溶液冷却温度为-5-5℃。
作为本发明的一种优选技术方案：所述吸收液制备步骤中过氧化氢的质量分数为10-30％，10-30％质量分数的过氧化氢适合作为原料制备吸收液。
作为本发明的一种优选技术方案：所述吸收液制备步骤中过氧化氢吸收液的PH值为9-14，碱性环境下过氧化氢的吸收效果好。
作为本发明的一种优选技术方案：所述尾气吸收步骤中吸收塔内的温度为20-25℃，尾气的吸收时间为1-2h，室温温度下二氧化锰的催化效率高。
作为本发明的一种优选技术方案：所述除杂步骤中的浓磷酸溶液通过浓硫酸与磷酸钙、磷矿石反应获取，浓磷酸的制备方式简单，成本低。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本次磷酸钠尾气的多相催化处理方法在进行磷化氢吸收反应前，预先利用洗气设备将次磷酸钠尾气进行洗气处理，能够除去次磷酸钠尾气中的颗粒杂质及水蒸气，避免杂质影响次磷酸钠的提取，同时洗气也能够降低次磷酸钠尾气的气体温度，便于后续反应的进行；
2、本次磷酸钠尾气的多相催化处理方法选用过氧化氢作为吸收液，对磷化氢进行吸收，能够生产次磷酸钠与亚磷酸钠，大大的增加了次磷酸钠的产量，同时吸收了次磷酸钠尾气中的磷化氢，从而有效的保护大气环境，有助于次磷酸钠的生产；
3、本次磷酸钠尾气的多相催化处理方法选用二氧化锰作为过氧化氢的催化剂，二氧化锰具有较强的催化作用，在室温下的稳定性好，不会带入杂质，能够提高过氧化氢的吸收效率，从而能够大大的减小过氧化氢吸收液吸收磷化氢所需要的时间，在实际使用过程中效果好，且成本较低；
4、本次磷酸钠尾气的多相催化处理方法的整体步骤简单，以二氧化锰作为催化剂，催化过氧化氢吸收液对次磷酸钠尾气中的磷化氢进行处理，能够克服过氧化氢吸收液与磷化氢反应速度慢的缺陷，加快了两者的反应速度，提高了吸收效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供以下技术方案：
实施例一：
一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，包括以下步骤：
S1)：除杂：利用风机将次磷酸钠生产过程中产生的尾气输送至含浓磷酸溶液的洗气设备中，浓磷酸的浓度为75％，浓磷酸溶液通过浓硫酸与磷酸钙、磷矿石反应获取，通过洗气设备对次磷酸钠尾气进行洗气处理，洗气设备为气体洗涤器；
S2)：吸收液制备：选取磷酸或磷酸二氢钠将氢氧化钠溶液进行中和，生成磷酸二氢钠和过氧化氢水溶液，然后将水溶液冷却，水溶液冷却温度为-5℃，并在离心分离器中对水溶液混合物进行分离，获得混合液，并将混合液在蒸发器中蒸发，得到含过氧化氢的蒸汽，将蒸汽进行减压分馏，得到过氧化氢产品，过氧化氢的质量分数为10％，并将过氧化氢加入蒸馏水中获得吸收液，并用氢氧化钠调节吸收液的PH值，过氧化氢吸收液的PH值为9；
S3)：催化剂制备：将软锰矿与煤粉混合，经还原焙烧后获得一氧化锰，用硝酸及硫酸浸取，经过过滤、净化，得到硝酸锰溶液，再经浓缩、热分解得到二氧化锰催化剂；
S4)：尾气吸收：将除杂后的次磷酸钠尾气通入混合有吸收液及催化剂的吸收塔内，吸收塔内的温度为20℃，尾气的吸收时间为1h，将尾气中的磷化氢气体吸收，获得次磷酸钠产物，并排放净化后的尾气。
实施例二：
一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，包括以下步骤：
S1)：除杂：利用风机将次磷酸钠生产过程中产生的尾气输送含浓磷酸溶液的洗气设备中，浓磷酸的浓度为83wt％，浓磷酸溶液通过浓硫酸与磷酸钙、磷矿石反应获取，通过洗气设备对次磷酸钠尾气进行洗气处理，洗气设备为喷淋塔；
S2)：吸收液制备：选取磷酸或磷酸二氢钠将氢氧化钠溶液进行中和，生成磷酸二氢钠和过氧化氢水溶液，然后将水溶液冷却，水溶液冷却温度为0℃，并在离心分离器中对水溶液混合物进行分离，获得混合液，并将混合液在蒸发器中蒸发，得到含过氧化氢的蒸汽，将蒸汽进行减压分馏，得到过氧化氢产品，过氧化氢的质量分数为20％，并将过氧化氢加入蒸馏水中获得吸收液，并用氢氧化钠调节吸收液的PH值，过氧化氢吸收液的PH值为11；
S3)：催化剂制备：将软锰矿与煤粉混合，经还原焙烧后获得一氧化锰，用硝酸及硫酸浸取，经过过滤、净化，得到硝酸锰溶液，再经浓缩、热分解得到二氧化锰催化剂；
S4)：尾气吸收：将除杂后的次磷酸钠尾气通入混合有吸收液及催化剂的吸收塔内，吸收塔内的温度为23℃，尾气的吸收时间为1.5h，将尾气中的磷化氢气体吸收，获得次磷酸钠产物，并排放净化后的尾气。
实施例三：
一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，包括以下步骤：
S1)：除杂：利用风机将次磷酸钠生产过程中产生的尾气输送含浓磷酸溶液的洗气设备中，浓磷酸的浓度为91wt％，浓磷酸溶液通过浓硫酸与磷酸钙、磷矿石反应获取，通过洗气设备对次磷酸钠尾气进行洗气处理，洗气设备为文丘里管洗涤机；
S2)：吸收液制备：选取磷酸或磷酸二氢钠将氢氧化钠溶液进行中和，生成磷酸二氢钠和过氧化氢水溶液，然后将水溶液冷却，水溶液冷却温度为5℃，并在离心分离器中对水溶液混合物进行分离，获得混合液，并将混合液在蒸发器中蒸发，得到含过氧化氢的蒸汽，将蒸汽进行减压分馏，得到过氧化氢产品，过氧化氢的质量分数为30％，并将过氧化氢加入蒸馏水中获得吸收液，并用氢氧化钠调节吸收液的PH值，过氧化氢吸收液的PH值为14；
S3)：催化剂制备：将软锰矿与煤粉混合，经还原焙烧后获得一氧化锰，用硝酸及硫酸浸取，经过过滤、净化，得到硝酸锰溶液，再经浓缩、热分解得到二氧化锰催化剂；
S4)：尾气吸收：将除杂后的次磷酸钠尾气通入混合有吸收液及催化剂的吸收塔内，吸收塔内的温度为25℃，尾气的吸收时间为2h，将尾气中的磷化氢气体吸收，获得次磷酸钠产物，并排放净化后的尾气。
本发明好处：本发明中吸收液选用过氧化氢溶液，过氧化氢溶液的制备方法简单，且具有较强的氧化能力和近乎无污染的特性，能够与次磷酸钠尾气中的磷化氢反应，生成次磷酸钠和亚磷酸钠，从而提高了次磷酸钠的产量，降低了次磷酸钠尾气对大气环境的污染，反应中添加的催化剂选用二氧化锰，二氧化锰属于两性氧化物，在常温下稳定性非常强，利用二氧化锰作为催化剂使用，其成本低，便于生产，能够显著的加快过氧化氢与磷化氢的反应速度，提高过氧化氢吸收液的吸收效率，该次磷酸钠尾气的处理方法能够提高磷单质的转化率，减低环境污染。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1)：除杂：利用风机将次磷酸钠生产过程中产生的尾气输送至含浓磷酸溶液的洗气设备中，通过洗气设备对次磷酸钠尾气进行洗气处理；
S2)：吸收液制备：选取磷酸或磷酸二氢钠将氢氧化钠溶液进行中和，生成磷酸二氢钠和过氧化氢水溶液，然后将水溶液冷却，并在离心分离器中对水溶液混合物进行分离，获得混合液，并将混合液在蒸发器中蒸发，得到含过氧化氢的蒸汽，将蒸汽进行减压分馏，得到过氧化氢产品，并将过氧化氢加入蒸馏水中获得吸收液，并用氢氧化钠调节吸收液的PH值；
S3)：催化剂制备：将软锰矿与煤粉混合，经还原焙烧后获得一氧化锰，用硝酸及硫酸浸取，经过过滤、净化，得到硝酸锰溶液，再经浓缩、热分解得到二氧化锰催化剂；
S4)：尾气吸收：将除杂后的次磷酸钠尾气通入混合有吸收液及催化剂的吸收塔内，将尾气中的磷化氢气体吸收，获得次磷酸钠产物，并排放净化后的尾气。
2.根据权利要求1所述的一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，其特征在于：所述洗气设备为气体洗涤器、喷淋塔或文丘里管洗涤机中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，其特征在于：所述浓磷酸的浓度为75-91wt％。
4.根据权利要求1所述的一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，其特征在于：所述吸收液制备步骤中水溶液冷却温度为-5-5℃。
5.根据权利要求1所述的一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，其特征在于：所述吸收液制备步骤中过氧化氢的质量分数为10-30％。
6.根据权利要求1所述的一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，其特征在于：所述吸收液制备步骤中过氧化氢吸收液的PH值为9-14。
7.根据权利要求1所述的一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，其特征在于：所述尾气吸收步骤中吸收塔内的温度为20-25℃，尾气的吸收时间为1-2h。
8.根据权利要求1所述的一种次磷酸钠尾气的多相催化处理方法，其特征在于：所述除杂步骤中的浓磷酸溶液通过浓硫酸与磷酸钙、磷矿石反应获取。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201208

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