CN210261105U

CN210261105U - 一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置

Info

Publication number: CN210261105U
Application number: CN201921153847.8U
Authority: CN
Inventors: 肖华送; 杨泳涛; 王渝; 江辉; 张凯妍
Original assignee: Chengdu General Engineering Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu General Engineering Technology Co ltd
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2019-07-22
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2029-07-22

Abstract

本实用新型公开了一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置，包括依次连通的收集罐、洗涤塔、粗脱硫塔、粗脱磷塔、压缩机、变换器、一次净化塔组、二次脱硫塔、脱碳塔、精脱硫塔、二次净化塔，黄磷尾气从所述收集罐的进气口进入，合成气从所述二次净化塔的净化出气口流出。本实用新型对黄磷尾气中的磷、硫、砷、氯、氟、氧实现了脱除或者部分脱除，满足了多种合成气的要求，同时整个结构及工艺设计很巧妙、紧凑，有利于使黄磷尾气的利用实现工业化，无论从资源有效利用，还是环境保护角度来说，都具有较高的社会价值和意义。

Description

一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置

技术领域

本实用新型涉及黄磷尾气利用领域，具体是一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置。

背景技术

黄磷尾气，指的是从磷矿石中提取磷元素的过程中产生的尾气，其主要成分为一氧化碳，另外还有氮气、氢气、二氧化碳、磷化氢、硫化氢、二氧化硫、砷化氢等杂质。我国每年要产生大量的黄磷尾气，由于黄磷尾气中的一氧化碳体积分数高达85%以上，理论上黄磷尾气可作为碳一化工的原料气使用，但黄磷尾气中含有磷、硫、氟等有害杂质，不能直接使用，且黄磷尾气的净化分离难度大，基于此，目前大部分黄磷生产企业直接将尾气燃烧后放空，这样不仅会对大气环境造成一定的污染，而且黄磷尾气的有效利用率几乎为零，即使将黄磷尾气燃烧后的热量用作其他热交换，如锅炉热水、发电，由于其含有较多的有害杂质，其尾气腐蚀性及杂质可能带来的堵塞，使得黄磷尾气的有效利用率很低，且使用成本较高。因此，如何高效回收和综合利用黄磷尾气，无论从资源有效利用，还是环境保护角度来说，都是值得关注的问题。另外，目前还没有利用黄磷尾气制备多种合成气的设备。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置，解决黄磷尾气难净化、难利用、污染环境的问题。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：

一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置，包括依次连通的收集罐、洗涤塔、粗脱硫塔、粗脱磷塔、压缩机、变换器、一次净化塔组、二次脱硫塔、脱碳塔、精脱硫塔以及二次净化塔，黄磷尾气从所述收集罐的进气口进入，合成气从所述二次净化塔的净化出气口流出。

进一步地，作为优选技术方案，所述变换器为等温变换反应器，所述等温变换反应器内设有耐硫催化剂。

进一步地，作为优选技术方案，所述一次净化塔组包括依次连通的脱磷塔、脱砷塔、脱氯塔、脱氧塔、脱硫塔、脱氟塔以及脱氰化氢塔，所述脱磷塔、脱砷塔、脱氯塔、脱氧塔、脱硫塔、脱氟塔以及脱氰化氢塔内分别对应设有脱磷剂、脱砷剂、脱氯剂、脱氧剂、脱硫剂、脱氟剂以及脱氰化氢剂。

进一步地，作为优选技术方案，所述二次脱硫塔为干法脱硫塔或者湿法脱硫塔。

进一步地，作为优选技术方案，还包括气柜，所述气柜的进气口与粗脱磷塔的出气口连通，所述气柜的出气口与压缩机的进气口连通。

本实用新型相比于现有技术，具有以下有益效果是：

（1）本实用新型通过采用洗涤塔、粗脱硫塔、粗脱磷塔、变换器、一次净化塔组、二次脱硫塔、脱碳塔、精脱硫塔、二次净化塔，对黄磷尾气中的磷、硫、砷、氯、氟、氧实现了脱除或者部分脱除，使得到的气体满足了多种合成气的要求，同时整个结构及工艺设计很巧妙、紧凑，有利于使黄磷尾气的利用实现工业化。

（2）本实用新型通过采用等温变换反应器实现一氧化碳与水的变换反应，能够及时移除热量并副产蒸汽，相对于传统的绝热反应器能够减小蒸汽耗量的同时，无需配置多个反应器；另外，采用耐硫催化剂无需在进行变换反应之前将原料气所有的硫脱除掉，从而使整个工艺不会产生冷热交替，使能耗相对于传统的非耐硫催化剂更低。

（3）本实用新型相较于传统的将黄磷尾气燃烧后的热量用作其他热交换，如锅炉热水、发电来说，黄磷尾气的有效利用率更高，且能够产生更高附加值的产品，无论从资源有效利用，还是环境保护角度来说，本实用新型都具有较高的社会价值和意义。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的装置结构示意图；

图2为本实用新型的实施例2的装置结构示意图。

附图中附图标记对应的名称为：1、收集罐，2、洗涤塔，3、粗脱硫塔，4、粗脱磷塔，5、气柜，6、压缩机，7、变换器，8、一次净化塔组，9、二次脱硫塔，10、脱碳塔，11、精脱硫塔，12、二次净化塔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，本实用新型较佳实施例所示的一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置，包括依次连通的收集罐1、洗涤塔2、粗脱硫塔3、粗脱磷塔4、压缩机6、变换器7、一次净化塔组8、二次脱硫塔9、脱碳塔10、精脱硫塔11、二次净化塔12，黄磷尾气从收集罐1的进气口进入，合成气从二次净化塔12的净化出气口流出。

在本实施例中，由于黄磷尾气可能来自不同的零散地，先用收集罐1将黄磷尾气聚集起来，进行集中处理，然后送入洗涤塔2，洗涤塔2将黄磷尾气中的灰尘和单质磷去除掉；将洗涤后的黄磷尾气送入粗脱硫塔3，粗脱硫塔3采用现有的湿法脱硫工艺，将黄磷尾气中的硫进行粗脱，一般将硫化氢脱至约50ppm，然后将粗脱硫后的黄磷尾气送入粗脱磷塔4，粗脱磷塔4采用现有的变温变压吸附或催化法工艺，将黄磷尾气中的磷进一步脱除，总磷含量将至20ppm及以下；压缩机6用于增大气体的压力，以达到压缩气体体积，缩小设备尺寸，减小设备占地面积的目的；变换器7用于实现一氧化碳与水发生变换反应生成二氧化碳和氢气；一次净化塔组8包括多个脱除塔，比如脱磷塔、脱砷塔、脱氯塔、脱氧塔、脱硫塔、脱氟塔以及脱氰化氢塔，脱磷塔、脱砷塔、脱氯塔、脱氧塔、脱硫塔、脱氟塔以及脱氰化氢塔内分别对应设有脱磷剂、脱砷剂、脱氯剂、脱氧剂、脱硫剂、脱氟剂以及脱氰化氢剂，可以实现磷、砷、氯、氧、硫、氟、氰化氢的脱除或者部分脱除，将磷、砷、氯的总含量脱至0.1ppm以下，将氧气脱至0.1ppm以下，将有机硫全部转化为硫化氢；二次脱硫塔9可采用干法或者湿法脱硫，当气体流量较大时，采用湿法脱硫较为经济，其余时候可采用干法脱硫，干法脱硫采用固定床脱硫剂，而湿法脱硫采用PDS、MEA等溶剂法，二次脱硫塔9用于进一步脱除硫，一般将硫化氢脱至约20ppm；脱碳塔10采用变压吸附或湿法脱碳（活化MDEA法）脱除部分二氧化碳以及部分硫化氢；精脱硫塔11中，采用常温或中温脱硫剂将硫化氢脱至0.1ppm以下；在二次净化塔12中，采用脱氯剂，使精脱硫后的混合气体中氯含量降至0.03ppm以下，经二次净化塔12处理后，可得到即可得到多种合成气，比如甲醇合成气、费托合成气、乙二醇等。为了得到甲醇合成气，需要控制黄磷尾气经过变换的比例，得到合成气氢碳比【（H₂-CO₂）/（CO+CO₂）】≈2.0~2.1；而为了得到费托合成气，同样需要控制黄磷尾气经过变换器7的变换比例，得到合成气氢碳比（H₂/CO）≈1.5~2.0；而如果需要得到乙二醇合成气，则需要将经过二次净化塔处理后的黄磷尾气进行变压吸附分离装置，分别分离出一氧化碳和氢气，氢气与一氧化碳的流量比约为2.0~2.1，其中，一氧化碳的纯度大于等于99.9%（其中氢气含量小于500ppm），氢气纯度大于等于99.9%（其中一氧化碳与二氧化碳的浓度之和小于等于20ppm），总硫浓度小于等于0.1ppm，氯浓度小于等于0.01ppm，水分含量小于0.01%。无论是何种合成气，经二次净化塔12处理后的气体中，P、As、F总含量小于0.1ppm，氯含量小于0.03ppm。

上述实施例中，变换器7的变换比例控制对本领域技术人员来说是已知技术，无需付出创造性劳动即可实现。

在本实施例中，变换器7优选采用等温变换反应器，由于一氧化碳与水发生变换反应生成二氧化碳和氢气，属于放热反应，因原料气中一氧化碳含量高，而传统的绝热反应器若用于高含量一氧化碳的变换反应，则需要配置多个绝热反应器，增加了整体的设备体积及数量，而本实施例通过设计考虑，采用等温变换反应器，可及时移除热量并副产蒸汽，同时无需配置多个等温变换反应器；另外，传统的变换反应采用的是非耐硫催化剂，在进行变换反应之前，需要先将原料气中的硫脱除掉，这样工艺中会有冷热交替现，能耗较高，为解决这个问题，本实施例采用等温变换反应器的同时，还采用耐硫催化剂，耐硫催化剂为现有成熟催化剂，即使原料气中含有硫，不会影响一氧化碳变换反应，也无需在进行变换反应之前将原料气所有的硫脱除掉，从而使整个工艺不会产生冷热交替，使能耗相对于传统的非耐硫催化剂更低。

在本实施例中，通过粗脱硫塔3、第一净化塔8、湿法脱硫塔9、精脱硫塔11，将黄磷尾气中难以脱除的硫实现了一步一步脱除，将有机硫转化成了硫化氢，同时将硫化氢的含量脱至了0.1ppm以下，使黄磷尾气得到了极大的净化，满足了甲醇合成气的要求。

需要说明的是，上述提到的收集罐1、洗涤塔2、粗脱硫塔3、粗脱磷塔4、压缩机6、变换器7、一次净化塔组8中的各个脱除塔、湿法脱硫塔9、脱碳塔10、精脱硫塔11以及二次净化塔12，均为现有成熟结构，故不再对上述设备的具体结构及工作原理做过多的赘述，本领域技术人员在知晓本实施例给出的设备以及连接关系的基础上，无需付出创造性劳动即可实现本申请的实用新型目的，并获得对应的技术效果。

实施例2

如图2所示，本实施例在实施例1的基础上，还包括气柜5，气柜5的进气口与粗脱磷塔4的出气口连通，气柜5的出气口与压缩机6的进气口连通。气柜5能够起到缓冲作用，有利于更好地维持整个工艺的气流平稳性，气柜5属于现有成熟结构，故本实施例不再对其具体结构及工作原理做过多的赘述。

如上所述，可较好地实现本实用新型。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims

1.一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置，其特征在于，包括依次连通的收集罐（1）、洗涤塔（2）、粗脱硫塔（3）、粗脱磷塔（4）、压缩机（6）、变换器（7）、一次净化塔组（8）、二次脱硫塔（9）、脱碳塔（10）、精脱硫塔（11）以及二次净化塔（12），黄磷尾气从所述收集罐（1）的进气口进入，合成气从所述二次净化塔（12）的净化出气口流出。

2.根据权利要求1所述的一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置，其特征在于，所述变换器（7）为等温变换反应器，所述等温变换反应器内设有耐硫催化剂。

3.根据权利要求1所述的一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置，其特征在于，所述一次净化塔组（8）包括依次连通的脱磷塔、脱砷塔、脱氯塔、脱氧塔、脱硫塔、脱氟塔以及脱氰化氢塔，所述脱磷塔、脱砷塔、脱氯塔、脱氧塔、脱硫塔、脱氟塔以及脱氰化氢塔内分别对应设有脱磷剂、脱砷剂、脱氯剂、脱氧剂、脱硫剂、脱氟剂以及脱氰化氢剂。

4.根据权利要求1所述的一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置，其特征在于，所述二次脱硫塔（9）为干法脱硫塔或者湿法脱硫塔。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种利用黄磷尾气制备多种合成气的装置，其特征在于，还包括气柜（5），所述气柜（5）的进气口与粗脱磷塔（4）的出气口连通，所述气柜（5）的出气口与压缩机（6）的进气口连通。