CN218089446U - 分离黄磷与合成气并实现co2和h2s净化的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分离黄磷与合成气并实现CO2和H2S净化的系统，涉及磷化工技术领域。所述系统包括磷煤气化炉，磷煤气化炉的炉气进入膜过滤器过滤，过滤的粉尘排入到螺旋排灰机，过滤后的炉气进入水洗塔洗涤，炉气中的黄磷蒸汽和少量粉尘进入液相，洗涤后的炉气进入吸收塔脱除CO2和H2S获得净化气。吸收塔中吸收CO2和H2S的富甲醇进入中压闪蒸塔闪蒸，闪蒸后的富甲醇进入解吸塔，在常压下闪蒸、气提，实现部分再生，随后进入热再生塔进行热再生获得贫甲醇，贫甲醇通过加压再次进入吸收塔循环利用。所述系统能够实现磷煤气化炉炉气中黄磷的高效回收，同时净化CO2和H2S，获得CO合成气。
Description
技术领域
本实用新型涉及磷、煤化工技术领域，尤其涉及一种分离磷煤气化炉炉气中黄磷与合成气并实现CO2和H2S净化的系统。
背景技术
黄磷和CO是重要的化工原料，通过进一步加工生产多种化工产品。目前工业上生产黄磷的方法为电炉法，但存在电耗高、尾气气量小（2800-3300 Nm3/吨P4），导致尾气中CO难于实现规模化利用。鉴于此，黄磷与合成气的联合生产系统（申请号 202110735639 .4）和黄磷与合成气联产的磷煤气化反应装置（申请号 202110736690 .7）公开了利用磷煤气化炉同时生产黄磷和CO合成气的装置，磷煤气化炉出口炉气气量可高达20万Nm3/h，含CO80%~90%。然而，现有的黄磷收集技术主要是通过多级水洗，产生大量的泥磷危险固体废弃物，且从泥磷中回收黄磷能耗高。炉气中CO2和H2S净化方法主要有水洗-碱洗净化工艺、催化氧化工艺、变温变压吸附分离工艺等。水洗-碱洗净化工艺脱硫脱碳效率低，脱碳率约50%，脱硫率约80%。催化氧化工艺脱硫后，硫化氢含量小于0.1mg/Nm3；变温变压吸附分离工艺净化气，CO2含量小于10mg/Nm3，总硫含量小于1mg/Nm3，但其投资大，净化成本高，处理气体容量小，推广受限。低温甲醇洗技术成熟，对CO2和H2S酸性气体具有很好的吸收效果，适合处理大流量气体，广泛运用于煤化工企业，但尚未用于黄磷尾气CO2和H2S的净化。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种高效、节能且能够提高黄磷收集效率和高效脱除磷炉炉气中的CO2和H2S的系统。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种分离黄磷与合成气并实现CO2和H2S净化的系统，其特征在于：包括磷煤气化炉，所述磷煤气化炉的顶部炉气出口与膜过滤器的入口连接，所述膜过滤器底部的出口与螺旋排灰机的入口连接，膜过滤器过滤的粉尘进入螺旋排灰机，所述膜过滤器顶部的出口与一级水洗塔的入口连接，经膜过滤器除去大部分粉尘的炉气进入一级水洗塔，回收黄磷和进一步除去炉气中的粉尘，所述一级水洗塔顶部炉气出口与二级水洗塔的入口连接，二级水洗塔通过常温工艺水水洗降低炉气的温度和进一步回收黄磷，二级水洗塔的洗涤水输送至一级水洗塔洗涤炉气，所述二级水洗塔顶部炉气出口与气液分离器的入口连接，炉气进入预洗段，利用冷甲醇脱除炉气中的NH3和HCN等微量组分，气液分离段液体为甲醇-水混合物送至精馏塔回收甲醇溶剂，分离出的气体进入吸收塔，通过甲醇吸收液脱除CO2和H2S，从吸收塔出来的富甲醇进入闪蒸塔，闪蒸出H2和CO并对其进行回收，闪蒸后的富甲醇进入解吸塔，在解吸塔中闪蒸段解吸出CO2气体，气提段通入低压氮气，进一步解吸CO2，从解吸塔出来的富甲醇进入热再生塔，热再生塔上段解吸出H2S，下段对甲醇中的水进行初步浓缩，再将含水量较高的甲醇送入精馏塔精馏脱水，所述精馏塔主要分离原料气中带入系统的水和少量固体颗粒物，分离后的水输送至一级水洗塔洗涤炉气，贫甲醇回流进入热再生塔，再生后的甲醇经加压及冷却后送回吸收塔循环利用；来自磷煤气化炉的炉气经膜过滤器过滤后，炉气中粒径大于10 μm的粉尘被除去，进入螺旋排灰机，膜过滤器中炉气的温度维持在220-450℃；炉气中90%以上的黄磷和粉尘在所述一级水洗塔（4）中洗涤下来，黄磷进一步回收，炉气温度降低至70℃以下。
进一步的技术方案在于：所述二级水洗塔洗涤后的炉气中黄磷和粉尘≥99%进入液相，炉气温度降低至40℃以下，洗涤水进入所述一级水洗塔洗涤炉气。
进一步的技术方案在于：所述吸收塔中甲醇洗涤后的炉气中CO2和H2S的质量含量均低于0.1 mg/Nm3。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 本实用新型所述系统能够实现磷煤气化炉炉气中磷蒸气和灰尘的有效分离，提高黄磷一次收率并极大地降低泥磷产量。通过本实用新型技术的应用，在进入冷凝工序之前，分离出去90%以上的灰尘，有效降低漂磷与泥磷回收的能耗和污染，降低了黄磷生产成本。采用低温甲醇洗方法净化CO2和H2S，实现污染物气体的完全净化，解决气体净化效率低、成本高、净化不完全的问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例所述系统的原理框图；
其中：1-磷煤气化炉；2-膜过滤器；3-螺旋排灰机；4-一级水洗塔；5-二级水洗塔；6-气液分离器；7-吸收塔；8-闪蒸塔；9-解吸塔；10-热再生塔；11-精馏塔。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
总体的如图1所示，本实用新型实施例公开了一种分离黄磷与合成气并实现CO2和H2S净化的系统，包括磷煤气化炉1，所述磷煤气化炉1的顶部炉气出口与膜过滤器2的入口连接，所述膜过滤器2底部的出口与螺旋排灰机3的入口连接；膜过滤器2过滤的粉尘进入螺旋排灰机3，所述膜过滤器2顶部的出口与一级水洗塔4的入口连接，经膜过滤器2除去大部分粉尘的炉气进入一级水洗塔4用常温工艺水水洗，回收黄磷和进一步除去炉气中的粉尘；所述一级水洗塔4顶部炉气出口与二级水洗塔5的入口连接，二级水洗塔5通过常温工艺水水洗降低炉气的温度和进一步回收黄磷，二级水洗塔5洗涤水输送至一级水洗塔4洗涤炉气。
所述二级水洗塔5顶部炉气出口与气液分离器6的入口连接，炉气进入预洗段，利用冷甲醇脱除炉气中的NH3和HCN等微量组分，气液分离段液体为甲醇-水混合物送至精馏塔11回收甲醇溶剂，分离出的气体进入吸收塔7，通过甲醇吸收液脱除CO2和H2S，从吸收塔7出来的富甲醇进入闪蒸塔8；闪蒸出H2和CO并对其进行回收，闪蒸后的富甲醇进入解吸塔9，在解吸塔9中闪蒸段解吸出CO2气体，气提段通入低压氮气，进一步解吸CO2，从解吸塔9出来的富甲醇进入热再生塔10，热再生塔10上段解吸出H2S，下段对甲醇中的水进行初步浓缩，再将含水量较高的甲醇送入精馏塔11精馏脱水，所述精馏塔11主要分离原料气中带入系统的水和少量固体颗粒物，分离后的水输送至一级水洗塔4洗涤炉气，贫甲醇回流进入热再生塔10，再生后的甲醇经加压及冷却后送回吸收塔7循环利用。
下面结合具体实施方式对上述系统进行详细的说明
实施例一
本系统中磷煤气化炉的炉气经膜过滤器过滤后，炉气中粒径大于10 μm的粉尘被除去，进入螺旋排灰机。膜过滤器中炉气的温度维持在220℃。进一步地，经膜过滤器过滤后的炉气进入一级水洗塔中，炉气中90%的黄磷和粉尘被洗涤下来进入水中，黄磷被进一步回收，炉气温度降低至70℃。进一步地，经一级水洗塔洗涤后的炉气进入二级水洗塔中，残留在炉气中99%的黄磷和粉尘被进一步洗涤下来进入水中，炉气温度降低至30℃，洗涤水进入一级水洗塔洗涤炉气。进一步地，吸收塔中甲醇洗涤后的炉气中CO2和H2S的质量含量均低于0.1 mg/Nm3。
实施例二
本系统中磷煤气化炉的炉气经膜过滤器过滤后，炉气中粒径大于10 μm的粉尘被除去，进入螺旋排灰机。膜过滤器中炉气的温度维持在330℃。进一步地，经膜过滤器过滤后的炉气进入一级水洗塔中，炉气中93%的黄磷和粉尘被洗涤下来进入水中，黄磷被进一步回收，炉气温度降低至60℃。进一步地，经一级水洗塔洗涤后的炉气进入二级水洗塔中，残留在炉气中99.2%的黄磷和粉尘被进一步洗涤下来进入水中，炉气温度降低至40℃以下，洗涤水进入一级水洗塔洗涤炉气。进一步地，吸收塔中甲醇洗涤后的炉气中CO2和H2S的质量含量均低于0.1 mg/Nm3。
实施例三
本系统中磷煤气化炉的炉气经膜过滤器过滤后，炉气中粒径大于10 μm的粉尘被除去，进入螺旋排灰机。膜过滤器中炉气的温度维持在450℃。进一步地，经膜过滤器过滤后的炉气进入一级水洗塔中，炉气中95%以上的黄磷和粉尘被洗涤下来进入水中，黄磷被进一步回收，炉气温度降低至55℃以下。进一步地，经一级水洗塔洗涤后的炉气进入二级水洗塔中，残留在炉气中99.6%的黄磷和粉尘被进一步洗涤下来进入水中，炉气温度降低至35℃以下，洗涤水进入一级水洗塔洗涤炉气。进一步地，吸收塔中甲醇洗涤后的炉气中CO2和H2S的质量含量均低于0.1 mg/Nm3。
综上，本实用新型所述系统实现磷煤气化炉炉气中磷蒸气和灰尘的有效分离，提高黄磷一次收率并极大地降低泥磷产量。通过本实用新型技术的应用，在进入冷凝工序之前，分离出去90%以上的灰尘，有效降低漂磷与泥磷回收的能耗和污染，降低了黄磷生产成本。采用低温甲醇洗方法净化CO2和H2S，实现污染物气体的完全净化，解决气体净化效率低、成本高、净化不完全的问题。
Claims (1)
1.一种分离黄磷与合成气并实现CO2和H2S净化的系统，其特征在于：包括磷煤气化炉（1），所述磷煤气化炉（1）的顶部炉气出口与膜过滤器（2）的入口连接，所述膜过滤器（2）底部的出口与螺旋排灰机（3）的入口连接，膜过滤器（2）过滤的粉尘进入螺旋排灰机（3），所述膜过滤器（2）顶部的出气口与一级水洗塔（4）的入气口连接，经膜过滤器（2）除去大部分粉尘的炉气进入一级水洗塔（4），回收黄磷和进一步除去炉气中的粉尘，所述一级水洗塔（4）顶部的炉气出口与二级水洗塔（5）的入口连接，二级水洗塔（5）底部的洗涤水出口与一级水洗塔（4）洗涤水入口连接，所述二级水洗塔（5）顶部的炉气出口与气液分离器（6）上部的预洗段的入气口连接，气液分离器（6）顶部的出气口与吸收塔（7）下部脱硫段的进气口连接，吸收塔（7）脱硫段的出气口与闪蒸塔（8）底部的进气口连接，吸收塔（7）上部脱碳段的出气口与闪蒸塔（8）上部的进气口连接，闪蒸塔（8）下部以及上部的出气口与解吸塔（9）上部闪蒸段的进气口连接，吸收塔（7）的顶部排出净化气体，闪蒸塔（8）的顶部排气口排出H2和CO气体，并对其进行回收；解吸塔（9）的顶部排出CO2气体；解吸塔（9）下部的气提段通入低压氮气；所述解吸塔（9）的底部排气口与热再生塔（10）上部的进气口连接，热再生塔（10）的顶部排出未完全解吸的CO2和全部H2S；热再生塔（10）下部的出液口与精馏塔（11）下部的进液口连接，所述精馏塔（11）上部的贫甲醇回流口与所述热再生塔（10）的进口连接，气液分离器（6）下部的出口与精馏塔（11）的进口连接，所述精馏塔（11）的精馏水出口与所述一级水洗塔（4）的洗涤水进口连接。
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