CN203196509U - 一种黄磷尾气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及黄磷尾气净化利用领域，具体涉及一种黄磷尾气净化装置，包括黄磷尾气净化站(I)和循环水站(II)，所述黄磷尾气净化站(I)由碱洗装置(I-1)、水洗装置(I-2)、水环真空泵(9)、文丘里洗涤装置(I-3)、重力气液分离器(13)、阻汽排水水封(14)、尾气缓冲罐(15)和U型水封(16)通过管道依次连接组成，所述循环水站(II)包括黄磷沉渣池(1)、污水处理站(2)，所述黄磷沉渣池(1)与污水处理站(2)相连通，所述阻汽排水水封(14)与污水处理站(2)相连通。本实用新型实现黄磷尾气的净化处理；工艺简单，操作控制方便，投资小；减少污水排放量，实现了污水平衡，节能减排效果显著。
Description
技术领域
本实用新型涉及到黄磷尾气净化利用领域，具体涉及到一种黄磷尾气净化装置，净化后的黄磷尾气用于蒸汽锅炉燃烧发电。
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20万吨，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，同时产生出大量的尾气。每生产1吨黄磷约产生2500～3000标准立方米的黄磷尾气，除了20％～25％的黄磷尾气用于烘干原料外，大部分都放空燃烧掉。这种生产方式除了浪费大量的能源外，还排放大量二氧化碳，污染环境。目前黄磷的吸收系统都无法将烟气里的磷吸收干净，总有少量的磷、硫化氢和磷化氢在排空后燃烧成五氧化二磷、二氧化硫，遇水后变成磷酸、硫酸，形成酸雨，对环境造成危害，同时造成CO资源严重浪费。
在当前资源短缺、能源紧张、环境污染严重的情况下，黄磷尾气的净化与综合利用，是黄磷生产实现节能减排、清洁生产的一个重要途径。黄磷尾气中含有85％～95％的CO，既可作为燃料，也可作为化工原料，综合利用的途径很广，但由于黄磷尾气中含有磷、硫、砷、氟等有害、腐蚀成分。把它当发电燃气利用，会燃烧生成CO2、SO2、H2S、PH3、P2O5等，其中P2O5和SO2遇到空气会生成腐蚀性极强的磷酸和硫酸，而且PH3和H2S使金属材料发生严重的高温硫化、磷化及氧化等多种腐蚀，导致发电装置部件材料腐蚀失效，设备寿命大大缩短。如四川川投公司，曾以黄磷尾气作为燃料用于两台4t锅炉，但使用40天就将两台锅炉都烧穿了；江苏南京化工研究院，用黄磷尾气作为换热器的换热介质，在间歇操作状态下，不到一个月换热管也发生腐蚀穿孔。
要解决黄磷尾气综合利用中腐蚀性强的问题，必须对黄磷尾气进行净化处理，除去其中的有害腐蚀成分。对黄磷尾气的净化处理，是黄磷尾气应用中的关键技术。目前，国内常用的净化方法有水洗、碱洗、脱硫、次氯酸钠洗涤、深冷分离、变压吸附、变温吸附、催化氧化等。
黄磷尾气水洗净化工艺为黄磷尾气在洗涤塔内经循环喷淋水粗洗，通过气液充分接触，除去尾气中的粉尘和一部分元素磷。经多级喷淋洗涤后，尾气再由水环真空泵加压，进入文丘里洗涤器进行精洗。最后经重力气液分离器和旋风分离器除去尾气中由于洗涤而带来的水分。该流程工艺简单、投资小，但只能除去黄磷尾气中的灰尘、砷及部分氟。
黄磷尾气碱洗净化工艺与水洗流程大同小异，只是将水改为6～8％(质量百分数)的碱液(主要为碳酸钠)，能除去尾气中的灰尘、硫、部分氟、部分磷等杂质，效果比水洗好些，但成本远比水洗高，以除去气体中的单质磷、硫及其化合物、酸性气体和灰尘。该流程的缺点是碱液消耗量大，废碱液排放造成污水处理量大，同时有机硫及磷化氢很难脱除。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对碱洗净化工艺中碱液消耗量大，废碱液排放造成污水处理量大的问题提供一种结构简单、投资小、能实现废水和废碱液循环利用的黄磷尾气净化装置。
本实用新型的技术方案是：
一种黄磷尾气净化装置，其中：包括黄磷尾气净化站和循环水站，所述黄磷尾气净化站由碱洗装置、水洗装置、水环真空泵、文丘里洗涤装置、重力气液分离器、阻汽排水水封、尾气缓冲罐和U型水封通过管道依次连接组成，所述循环水站包括黄磷沉渣池、污水处理站，所述黄磷沉渣池与污水处理站相连通，所述阻汽排水水封与污水处理站相连通。
本实用新型黄磷尾气净化装置采用“碱洗+水洗”的净化工艺。碱洗装置中所需碱液在现场配制，将外购碳酸钠和新鲜水在碱液配制槽中混合至所需碱液浓度。黄磷尾气在碱洗装置中经循环喷淋碱液洗涤，通过气液充分接触，除去尾气中的灰尘、硫、部分氟、部分磷等杂质。碱洗后，黄磷尾气再经过水洗装置，进一步去除尾气中的粉尘和磷。经喷淋洗涤后，尾气再由水环真空泵加压，进入文丘里洗涤器进行精洗。最后经重力气液分离器和旋风分离器除去尾气中由于洗涤而带来的水分。该流程工艺简单、投资小，能除去黄磷尾气中的灰尘、硫化氢、二氧化碳、硫、磷、氟等腐蚀性介质。
所述碱洗装置包括碱洗塔、碱液循环槽和碱液循环泵，下侧设有黄磷尾气入口，上侧设有黄磷尾气出口，所述碱洗塔底部与碱液循环槽顶部连通，所述碱洗塔上侧通过所述碱液循环泵与所述碱液循环槽下侧连通，所述碱液循环槽与所述黄磷沉渣池相连通。
所述水洗装置包括水洗塔、水循环槽和水循环泵，下侧设有黄磷尾气入口，上侧设有黄磷尾气出口，所述水洗塔底部与所述水循环槽顶部连通，所述水洗塔上侧通过水循环泵与水循环槽下侧连通，所述水循环槽与所述黄磷沉渣池相连通。
所述文丘里洗涤装置包括文丘里洗涤器、喷淋水槽和喷淋水泵，所述文丘里洗涤器下侧设有黄磷尾气入口，上侧设有黄磷尾气出口，所述文丘里洗涤器底部与所述喷淋水槽顶部连通，所述文丘里洗涤器上侧通过喷淋水泵与喷淋水槽下侧连通，所述喷淋水槽与所述阻气排水水封相连通。
所述碱洗塔内设置两段填料环。
所述水洗塔内设置两段填料环。
为了增强气液接触，保证黄磷尾气的净化效果，碱洗塔和水洗塔内各设置两段填料环。
所述黄磷尾气净化站采用常规盘装仪表和现场就地检测仪表。
尾气净化站所需循环喷淋水大部分循环使用，补充水来自厂区的循环水或新鲜水。喷淋水从喷淋水槽经喷淋水泵打入文丘里洗涤器喷淋液进口，用以喷淋洗涤黄磷尾气。喷淋水经文丘里洗涤器、重力气液分离器后，汇入阻气排水水封，溢流入地沟，汇同由阻汽排水水封溢流出来的洗涤液和地坪冲洗水，流入污水处理站。经澄清后，溢流入水循环槽。水循环槽中的循环洗涤水经水循环泵打入水洗塔中，用于喷淋洗涤黄磷尾气，洗涤水经水洗塔后，流入水循环槽循环利用。水的浊度增加后，部分洗涤液溢流至黄磷沉渣池。碱液循环槽中碱液经碱液循环泵打入碱洗塔用于喷淋洗涤黄磷尾气，洗涤后的碱液流入碱液循环槽循环利用。碱液的浊度增加后，部分废碱液溢流至黄磷沉渣池。黄磷沉渣池中的污水经过澄清后流入污水处理站。该黄磷尾气净化装置通过循环水站实现了黄磷尾气净化站所用洗涤用水的循环利用，减少污水排放量，实现装置的污水平衡。
经过该黄磷尾气净化装置处理过的尾气净化后用送至锅炉的黄磷尾气参数如下：温度：25～35℃；压力：15kPa；热值：10000～11500KJ/Nm3；成分：CO2：～1.0％(V％)、O2：0.1～0.9％、CO：～90％、H2：～0.3％、CH4：～0.2％、N2：0.1～0.5％、F：7～38mg/Nm3、P2O5：100～150mg/Nm3、SO2：500～1000mg/Nm3、H2S：0.6～10mg/Nm3、粉尘：微量。完全能够满足黄磷尾气锅炉燃烧发电所需标准。
本实用新型具有的优点和积极效果是：
1、采用“碱洗+水洗”的净化工艺，工艺简单、投资小，能除去黄磷尾气中的灰尘、硫化氢、二氧化碳、硫、磷、氟等腐蚀性介质。
2、循环水站实现了洗涤用水的循环利用，减少污水排放量，保护环境，实现装置的污水平衡。
综上所述：由于采用上述技术方案，实现黄磷尾气的净化处理；工艺简单，操作控制方便，投资小；减少污水排放量，实现装置的污水平衡，节能减排效果显著。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图中：
I、黄磷尾气净化站 II、循环水站
I-1、碱洗装置 I-2、水洗装置 I-3、文丘里洗涤装置
1、黄磷沉渣池 2、污水处理站 3、碱洗塔
4、碱液循环槽 5、碱液循环泵 6、水洗塔
7、水循环槽 8、水循环泵 9、水环真空泵
10、文丘里洗涤器 11、喷淋水槽 12、喷淋水泵
13、重力气液分离器 14、阻汽排水水封 15、尾气缓冲罐
16、U型水封
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括黄磷尾气净化站I和循环水站II，所述黄磷尾气净化站I由碱洗装置I-1、水洗装置I-2、水环真空泵9、文丘里洗涤装置I-3、重力气液分离器13、阻汽排水水封14、尾气缓冲罐15和U型水封16通过管道依次连接组成，所述循环水站II包括黄磷沉渣池1、污水处理站2，所述黄磷沉渣池1与污水处理站2相连通，所述阻汽排水水封14与污水处理站2相连通。
所述碱洗装置I-1包括碱洗塔3、碱液循环槽4和碱液循环泵5，下侧设有黄磷尾气入口，上侧设有黄磷尾气出口，所述碱洗塔3底部与碱液循环槽4顶部连通，所述碱洗塔3上侧通过所述碱液循环泵5与所述碱液循环槽4下侧连通，所述碱液循环槽4与所述黄磷沉渣池1相连通。
所述水洗装置I-2包括水洗塔6、水循环槽7和水循环泵8，下侧设有黄磷尾气入口，上侧设有黄磷尾气出口，所述水洗塔6底部与所述水循环槽7顶部连通，所述水洗塔6上侧通过水循环泵8与水循环槽7下侧连通，所述水循环槽7与所述黄磷沉渣池1相连通。
所述文丘里洗涤装置I-3包括文丘里洗涤器10、喷淋水槽11和喷淋水泵12，所述文丘里洗涤器10下侧设有黄磷尾气入口，上侧设有黄磷尾气出口，所述文丘里洗涤器10底部与所述喷淋水槽11顶部连通，所述文丘里洗涤器10上侧通过喷淋水泵12与喷淋水槽11下侧连通，所述喷淋水槽11与所述阻气排水水封14相连通。
所述碱洗塔3内设置两段填料环。
所述水洗塔6内设置两段填料环。
所述黄磷尾气净化站I采用常规盘装仪表和现场就地检测仪表。
本实例的工作过程：黄磷尾气经外管送入碱洗塔3，由碱洗塔3送出后进入水洗塔6，经喷淋洗涤，通过气液充分接触，除去尾气中的灰尘、硫、部分氟、部分磷等杂质。洗涤后，尾气经水环真空泵9加压，进入文丘里洗涤器10进行精洗。然后经重力气液分离器13除去尾气中由于洗涤而带来的水分。单系列经过净化的尾气通过阻气排水水封14进入尾气缓冲罐15，经U型水封16后送至黄磷尾气锅炉1。
尾气净化站I所需循环喷淋水大部分循环使用，补充水来自厂区的循环水或新鲜水。喷淋水从喷淋水槽11经喷淋水泵12打入文丘里洗涤器10喷淋液进口，用以喷淋洗涤黄磷尾气。喷淋水经文丘里洗涤器10、重力气液分离器13后，汇入阻气排水水封14，溢流入地沟，汇同由阻汽排水水封14溢流出来的洗涤液和地坪冲洗水，流入污水处理站2。经澄清后，溢流入水循环槽7。水循环槽7中的循环洗涤水经水循环泵8打入水洗塔6中，用于喷淋洗涤黄磷尾气，洗涤水经水洗塔6后，流入水循环槽7循环利用。水的浊度增加后，部分洗涤液溢流至黄磷沉渣池1。碱液循环槽4中碱液经碱液循环泵5打入碱洗塔3用于喷淋洗涤黄磷尾气，洗涤后的碱液流入碱液循环槽4循环利用。碱液的浊度增加后，部分废碱液溢流至黄磷沉渣池1。黄磷沉渣池1中的污水经过澄清后流入污水处理站2。
以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种黄磷尾气净化装置，其特征在于：包括黄磷尾气净化站(I)和循环水站(II)，所述黄磷尾气净化站(I)由碱洗装置(I-1)、水洗装置(I-2)、水环真空泵(9)、文丘里洗涤装置(I-3)、重力气液分离器(13)、阻汽排水水封(14)、尾气缓冲罐(15)和U型水封(16)通过管道依次连接组成，所述循环水站(II)包括黄磷沉渣池(1)、污水处理站(2)，所述黄磷沉渣池(1)与污水处理站(2)相连通，所述阻汽排水水封(14)与污水处理站(2)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种黄磷尾气净化装置，其特征在于：所述碱洗装置(I-1)包括碱洗塔(3)、碱液循环槽(4)和碱液循环泵(5)，下侧设有黄磷尾气入口，上侧设有黄磷尾气出口，所述碱洗塔(3)底部与碱液循环槽(4)顶部连通，所述碱洗塔(3)上侧通过所述碱液循环泵(5)与所述碱液循环槽(4)下侧连通，所述碱液循环槽(4)与所述黄磷沉渣池(1)相连通。
3.根据权利要求1所述的一种黄磷尾气净化装置，其特征在于：所述水洗装置(I-2)包括水洗塔(6)、水循环槽(7)和水循环泵(8)，下侧设有黄磷尾气入口，上侧设有黄磷尾气出口，所述水洗塔(6)底部与所述水循环槽(7)顶部连通，所述水洗塔(6)上侧通过水循环泵(8)与水循环槽(7)下侧连通，所述水循环槽(7)与所述黄磷沉渣池(1)相连通。
4.根据权利要求1所述的一种黄磷尾气净化装置，其特征在于：所述文丘里洗涤装置(I-3)包括文丘里洗涤器(10)、喷淋水槽(11)和喷淋水泵(12)，所述文丘里洗涤器(10)下侧设有黄磷尾气入口，上侧设有黄磷尾气出口，所述文丘里洗涤器(10)底部与所述喷淋水槽(11)顶部连通，所述文丘里洗涤器(10)上侧通过喷淋水泵(12)与喷淋水槽(11)下侧连通，所述喷淋水槽(11)与所述阻气排水水封(14)相连通。
5.根据权利要求1所述的一种黄磷尾气净化装置，其特征在于：所述碱洗塔(3)内设置两段填料环。
6.根据权利要求1所述的一种黄磷尾气净化装置，其特征在于：所述水洗塔(6)内设置两段填料环。
7.根据权利要求1所述的一种黄磷尾气净化装置，其特征在于：所述黄磷尾气净化站(I)采用常规盘装仪表和现场就地检测仪表。
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