CN114130152A - 一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置及方法，装置包括积磷槽、冷却塔、列管式冷却器、喷淋装置，所述积磷槽位于冷却塔的下部且对冷却塔下部形成水封，所述列管式冷却器设置在冷却塔内部的上半部分，在冷却塔的下部侧面设置有进气口，冷却塔的顶部设置有出气口，在积磷槽设置有溢流口，在其接近底部的侧面设置有排污口，喷淋装置喷洒少量洗涤水，在列管内壁形成洗涤水膜把冷凝附着在列管壁上的液态黄磷洗涤掉落流入冷却器下面的积磷槽中，积磷槽集中定期排放处理洗涤下来的黄磷，其可以降低尾气温度，回收尾气中的黄磷，提高经济效益；降低尾气中的磷含量，减小尾气脱硫副反应，减小设备堵塞和腐蚀，为尾气脱硫净化打下坚实基础。
Description
技术领域
本发明属于磷化工技术领域，具体涉及一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置。
背景技术
黄磷是一种非常重要的、无法替代的化工原料，用它作原料可以生产出磷酸、农药、洗涤剂、磷肥等数百种产品，广泛使用在肥料工业、食品工业、医药工业、农药工业、电子工业、纺织工业、饲料工业、玻璃工业、冶金工业和陶瓷工业等，在国防工业上也有重要地位；但它的生产过程却是高能耗和高污染的。所谓高能耗，因为每生产一吨黄磷至少要消耗14000千瓦时电和1.6吨焦炭，所以有些地方将它称为“载能工业”，在能源越来越紧的时代，黄磷生产常常作为限产对象；所谓高污染，是它在生产过程中，要产生许多的废气、废水、废渣。
目前我国的黄磷总产量达180万吨，居世界首位。黄磷生产企业约150家，生产装置主要分布在云南、贵州、四川、湖北四省。黄磷生产需要消耗大量的能源，并对周围环境带来极大影响，是典型的资源型产业。黄磷生产能耗大、成本高，已成为制约磷化工发展的主要因素。
目前国内外企业绝大多数都使用电炉法生产黄磷。其生产原理是将磷矿石和还原剂焦丁在电炉的高温下起还原反应，将五氧化二磷中的磷还原成单质磷，同时产生出大量的黄磷尾气。每生产1吨黄磷约产生2500～3000标准立方米的黄磷尾气，排放大量二氧化碳，污染环境。
随着国家环保政策的收紧，黄磷整个行业实行水封闭循环使用，零排放，折流池散点烟气集中收集处理排放，折流池必须封闭，循环水无法散热，导致黄磷生产洗涤循环水温度升高，经常处于60度左右，而黄磷的回收是通过降温冷凝进行的，在这样的生产状况下，黄磷生产洗涤效果差，回收率低，黄磷尾气中带磷严重，通常情况下每标方黄磷尾气含磷2-3克， 对黄磷尾气的利用和深度净化非常不利。
发明内容
为克服上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其可以降低尾气温度，回收尾气中的黄磷，提高经济效益；降低尾气中的磷含量，减小尾气脱硫副反应，减小设备堵塞腐蚀，为尾气脱硫净化打下坚实基础。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置。其包括积磷槽、冷却塔、列管式冷却器、喷淋装置，所述积磷槽位于冷却塔的下部且对冷却塔下部形成水封，所述列管式冷却器设置在冷却塔内部的上半部分，在冷却塔的下部侧面设置有进气口，冷却塔的顶部设置有出气口，在积磷槽设置有溢流口，在其接近底部的侧面设置有排污口。
根据本发明所述的一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其进一步的优选技术方案是：所述溢流口和排污口均设置有阀门。
根据本发明所述的一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其进一步的优选技术方案是：所述溢流口包括上溢流口和中溢流口两个。
根据本发明所述的一种冷却回收黄磷的装置，其进一步的优选技术方案是：所述列管式冷却器连接有进水管和出水管，进水管位于下部，出水管位于上部，水流动方向与尾气流动方向保持一致。
根据本发明所述的一种冷却回收黄磷的装置，其进一步的优选技术方案是：所述列管式冷却器包括列管、上隔板、下隔板，列管在冷却塔中竖向设置，列管的上部通过上隔板固定在冷却塔上，列管的下部通过下隔板固定在冷却塔上，上隔板与下隔板将冷却塔上下密封并只通过列管连通。
根据本发明所述的一种冷却回收黄磷的装置，其进一步的优选技术方案是：所述列管上部超出上隔板，所有列管的上端处于同一水平面。
根据本发明所述的一种冷却回收黄磷的装置，其进一步的优选技术方案是：所述冷却塔、列管式冷却器采用不锈钢材料，通过焊接形成一体结构。
根据本发明所述的一种冷却回收黄磷的装置，其进一步的优选技术方案是：所述溢流口连接折流池，出气口连接尾气处理装置，进水口与出水口均连接循环水冷却装置。
提供一种冷却回收黄磷的方法，依据列管式冷却器原理，由耐黄磷尾气腐蚀的材料制成列管式冷却器冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置：将煤气风机出来的60度的黄磷尾气从进气口进入，黄磷尾气沿列管上行并与列管外的同向上行的冷却水进行热交换，黄磷尾气温度下降，黄磷尾气中的黄磷蒸汽冷却成液态黄磷并附着在列管壁上，列管上部的喷淋装置喷洒少量洗涤水，在列管内壁形成洗涤水膜，洗涤水膜沿列管内壁下行把冷凝附着在列管壁上的液态黄磷洗涤掉落流入冷却器下面的积磷槽中，积磷槽集中定期排放处理洗涤下来的黄磷，列管外部冷却水受热后温度升高，温度升高的热水进入凉水塔散热降温后又重新进入列管式冷却器循环使用，洗涤用的水从积磷槽的溢流阀中流出，进入洗涤循环水地槽进行后续净化。
根据本发明所述的一种冷却回收黄磷的方法，其进一步的优选技术方案是：在列管式冷却器的进气口通入高温蒸汽，使得附着在列管壁的黄磷升温融化，脱落在积磷槽中，用于定期维护、停机后再次启动，防止黄磷堆积堵塞列管通道。
相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：
1、本方案采用列管式冷却器进行冷却回收黄磷尾气中黄磷，煤气风机出来的约60度的黄磷尾气进入冷却器下部，沿列管上行与列管外的冷却水进行热交换，黄磷尾气温度下降到40度左右，尾气中的黄磷蒸汽冷却成液态附着列管壁，列管上部喷洒少量洗涤水在列管内壁形成洗涤水膜沿列管内壁下行把冷凝下来附着在列管壁上的黄磷洗涤掉流入冷却器下面的积磷槽集中定期排放处理。
2、收集方便，冷却快，对于黄磷尾气中的黄磷收集彻底，残留量低，列管外部冷却水受热后温度升高，升高的热水进入凉水塔散热降温后又进入冷却器循环使用，循环利用冷却水，水资源利用率高，基本不会排放废水。
3、降低尾气温度，回收黄磷尾气中的黄磷，提高经济效益；降低尾气中的磷含量，减小尾气脱硫副反应，减小设备堵塞腐蚀，为尾气脱硫净化打下坚实基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置的结构示意图。
图中标记分别为：1.积磷槽 2.冷却塔 201.进气口 202.出气口 3.列管式冷却器301.列管 302进水管 303.出水管 304.上隔板 305下隔板 4.喷淋装置 401.喷淋水管 5.溢流口 501.上溢流口 502.中溢流口 6.排污口。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
实施例1：
如图1所示，一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置。其包括积磷槽1、冷却塔2、列管式冷却器3、喷淋装置4，所述积磷槽1位于冷却塔2的下部且对冷却塔2下部形成水封，水封的目的是为了保证尾气向上移动，可以被降温净化，不至于通过下部溢出，所述列管式冷却器3设置在冷却塔2内部的上半部分，在冷却塔2的下部侧面设置有进气口201，冷却塔2的顶部设置有出气口202，在积磷槽1设置有溢流口5，在其接近底部的侧面设置有排污口6，排污口6设置在接近底部位置，可以更好地进行排放。喷淋装置4连接有喷淋水管401，喷淋水管401进行供水，喷淋用水可以是净化后的水，也可以是循环水，当然，喷淋水应当尽量保证清洁，避免堵塞列管。
所述溢流口5和排污口6均设置有阀门，阀门起到开关的作用，并且可以选择性使用溢流口，按照需求开关排污口6。
所述溢流口5包括上溢流口501和中溢流口502两个，根据需要净化的尾气的量选择使用溢流口，大致规则为：当净化的尾气的量较大时，使用上溢流口501，以便储存更多冲刷下来的磷及杂质，当净化的尾气的量较小时，使用中溢流口502即可。
所述列管式冷却器3连接有进水管302和出水管303，进水管302位于下部，出水管303位于上部，水流动方向与尾气流动方向保持一致。
所述列管式冷却器3包括列管301、上隔板304、下隔板305，列管301在冷却塔2中竖向设置，列管301的上部通过上隔板304固定在冷却塔2上，列管301的下部通过下隔板305固定在冷却塔2上，上隔板304与下隔板305将冷却塔2上下密封并只通过列管301连通，该结构即现有的列管式冷却器3的结构，其中列管301为多根并列设置，以便实现更大的热交换面积，能通过更多的尾气，充分利用空间。
所述列管301上部超出上隔板304，所有列管301的上端处于同一水平面，喷淋装置4喷出的水雾一部分直接落入列管301中，另一部分留存在低于列管301上部的上隔板304上，然后随着喷淋装置4不断喷水向列管301内部流出，并且会紧贴列管301壁形成洗涤水膜，由于列管301上端处于同一水平面，所有的列管301内部都会形成均匀的水膜，在必要时还可对形成水膜的方式方法进行对应的修改，如设置多个喷头直接对准列管301上端，在列管301上端设置缺口以便引导列管301内部形成水膜等。
所述冷却塔2、列管式冷却器3采用不锈钢材料，通过焊接形成一体结构，实际上，使用不锈钢的材料是为了抵抗烟气和含有黄磷的水的腐蚀，其他抗腐蚀的材料也可。
所述溢流口连接洗涤循环水低潮，出气口202连接尾气处理装置，进水口与出水口均连接循环水冷却装置，是为了对产生的产物进行无害化处理，实现绿色生产，资源的重复利用，定期排出的积磷槽中的黄磷也可以提纯，增加黄磷产量。
提供一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的方法，依据列管式冷却器原理，由耐黄磷尾气腐蚀的材料制成列管式冷却器冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置：将煤气风机出来的60度的黄磷尾气从进气口201进入，60℃左右的黄磷尾气沿列管301上行并与列管301外的同向上行的冷却水进行热交换，黄磷尾气温度下降，黄磷尾气中的黄磷蒸汽冷却成液态黄磷并附着在列管301壁上，列管301上部的喷淋装置4喷洒少量洗涤水，在列管301内壁形成洗涤水膜，洗涤水膜沿列管301内壁下行把冷凝附着在列管301壁上的液态黄磷洗涤掉落流入冷却器下面的积磷槽中，积磷槽集中定期排放处理洗涤下来的黄磷，列管301外部冷却水受热后温度升高，温度升高的热水进入凉水塔散热降温后又重新进入列管式冷却器3循环使用，洗涤用的水从积磷槽的溢流阀中流出，进入洗涤循环水地槽进行后续净化。
在列管式冷却器3的进气口201通入高温蒸汽，使得附着在列管301壁的黄磷升温融化，脱落在积磷槽中，用于定期维护、停机后再次启动，防止黄磷堆积堵塞列管301通道，导致尾气通行不畅，热交换效率降低等。
该方法和装置主要用于对黄磷尾气中的黄磷进行冷却回收，避免后续尾气的利用和深度净化过程中黄磷含量过高，无法实现净化，解决折流池封闭，循环水无法散热降温提取黄磷的问题。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其特征在于，其包括积磷槽、冷却塔、列管式冷却器、喷淋装置，所述积磷槽位于冷却塔的下部且对冷却塔下部形成水封，所述列管式冷却器设置在冷却塔内部的上半部分，在冷却塔的下部侧面设置有进气口，冷却塔的顶部设置有出气口，在积磷槽设置有溢流口，在其接近底部的侧面设置有排污口。
2.根据权利要求1所述的一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其特征在于，所述溢流口和排污口均设置有阀门。
3.根据权利要求2所述的一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其特征在于，所述溢流口包括上溢流口和中溢流口两个。
4.根据权利要求1所述的一种冷却回收黄磷的装置，其特征在于，所述列管式冷却器连接有进水管和出水管，进水管位于下部，出水管位于上部，水流动方向与尾气流动方向保持一致。
5.根据权利要求1所述的一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其特征在于，所述列管式冷却器包括列管、上隔板、下隔板，列管在冷却塔中竖向设置，列管的上部通过上隔板固定在冷却塔上，列管的下部通过下隔板固定在冷却塔上，上隔板与下隔板将冷却塔上下密封并只通过列管连通。
6.根据权利要求5所述的一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其特征在于，所述列管上部超出上隔板，所有列管的上端处于同一水平面。
7.根据权利要求1所述的一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其特征在于，所述冷却塔、列管式冷却器采用不锈钢材料，通过焊接形成一体结构。
8.根据权利要求1所述的一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的装置，其特征在于，所述溢流口连接洗涤循环水地槽，出气口连接尾气处理装置，进水口与出水口均连接循环水冷却装置。
9.一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的方法，其特征在于，依据列管式冷却器原理，由耐黄磷尾气腐蚀的材料制成列管式冷却器冷却回收黄磷的装置：将煤气风机出来的60度的黄磷尾气从进气口进入，黄磷尾气沿列管上行并与列管外的同向上行的冷却水进行热交换，黄磷尾气温度下降，黄磷尾气中的黄磷蒸汽冷却成液态黄磷并附着在列管壁上，列管上部的喷淋装置喷洒少量洗涤水，在列管内壁形成洗涤水膜，洗涤水膜沿列管内壁下行把冷凝附着在列管壁上的液态黄磷洗涤掉落流入冷却器下面的积磷槽中，积磷槽集中定期排放处理洗涤下来的黄磷，列管外部冷却水受热后温度升高，温度升高的热水进入凉水塔散热降温后又重新进入列管式冷却器循环使用，洗涤用的水从积磷槽的溢流阀中流出，进入洗涤循环水地槽进行后续净化。
10.根据权利要求9所述的一种冷却回收黄磷尾气中黄磷的方法，其特征在于，在列管式冷却器的进气口通入高温蒸汽，使得附着在列管壁的黄磷升温融化，脱落在积磷槽中，用于定期维护、停机后再次启动，防止黄磷堆积堵塞列管通道。
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