一种黄磷尾气的净化处理工艺及装置的制作方法

本发明属于化工技术领域，特别涉及一种黄磷尾气的净化处理工艺及装置。

背景技术：

黄磷是一种基础化工原料，用途广泛。黄磷主要采用电炉法生产，每生产一吨黄磷，产生2500～3000标方的黄磷尾气。黄磷尾气含有85%～95%（摩尔含量）的co，可以作为碳一化工，尤其是羰化反应的原料。由于黄磷尾气有害组分复杂，含量高，净化处理难度大，目前黄磷尾气的有效利用率相当低，大多数黄磷生产企业将黄磷尾气简单净化处理后作为燃料使用或通过火炬燃烧放空。未经过有效净化处理的燃烧利用或燃烧放空，不但浪费资源，而且形成了大量的污染物排放，严重影响环境。

在当今节能环保、绿色发展的大背景下，黄磷产业不应继续粗放发展的老路，国家也不容许黄磷尾气简单处理后的燃烧排放。现有黄磷尾气净化大多采用水洗、碱洗后通过变温吸附（tsa）和变压吸附（psa）的处理工艺；也有采用水洗、碱洗后通过加入适量空气，在加热条件下将ph3、p4氧化成p2o3或p2o5后再利用活性炭吸附的处理工艺。但现有黄磷尾气净化工艺的净化效果还不够理想，难以满足化工生产的要求，也未实现有害组分的无害化处理，吸附剂再生时产生了有害组分的排放。

因此，开发一种黄磷尾气净化处理的新工艺，将黄磷尾气转化为高附加值的化工生产原料，并实现有害组分的无害化处理，是黄磷产业发展的自身要求，也是提高黄磷产业经济性的有效措施。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够对黄磷尾气进行深度净化，从而满足化工生产要求的黄磷尾气的净化处理工艺及装置。

本发明的技术方案是这样实现的：一种黄磷尾气的净化处理工艺，其特征在于：包括水洗、碱液预洗、浓硫酸洗和碱液精洗四步洗涤工艺，具体为：

a）原料黄磷尾气进入水洗塔，利用水洗塔内的循环洗涤水洗涤脱除尾气中的机械杂质及部分强酸性气体，循环洗涤水通过洗涤水循环泵形成洗涤水循环回路，洗涤脱除的杂质通过塔釜排液排出；

b）经水洗后的气体由水洗塔塔顶排出，并送往碱液预洗塔，利用碱液预洗塔内的循环碱液进行洗涤，循环碱液通过碱液循环泵形成碱液循环回路，洗涤后生成的物质通过塔釜排液排出；

c）经碱液预洗处理后的气体由碱液预洗塔塔顶排出，并送往浓硫酸洗涤塔，利用浓硫酸洗涤塔内的循环浓硫酸进行氧化吸收洗涤，循环浓硫酸通过浓硫酸循环泵形成浓硫酸循环回路，洗涤后的废硫酸从塔釜排出；

d）经浓硫酸氧化吸收处理后的气体由浓硫酸洗涤塔塔顶排出，并送往碱液精洗塔进行精洗，循环碱液通过碱液精洗塔循环泵形成碱液循环回路，碱液精洗塔内的部分碱液通过碱液精洗塔循环泵送至碱液预洗塔作为碱液预洗塔内的循环碱液，碱液精洗塔塔顶排出净化处理后的气体。

本发明所述的黄磷尾气的净化处理工艺，其在所述步骤c）中，所述浓硫酸洗涤塔分段进行浓硫酸循环，所述浓硫酸洗涤塔分为上塔循环段和下塔循环段，上、下塔循环段分别通过对应配置的浓硫酸循环泵进行分段循环。

本发明所述的黄磷尾气的净化处理工艺，其水洗塔排出的塔釜液与生石灰配置石灰浆，用作碱液预洗塔排出塔釜液的再生剂，将钠盐转化为钙盐，使碱液得到再生，再生后的碱液经澄清、收集后送入碱液预洗塔回用，碱液再生形成的钙盐经沉淀后送废渣过滤机过滤分离，滤液返回碱液系统，滤饼送废渣搅拌器作为废硫酸中和剂，浓硫酸洗涤塔塔釜排出的废硫酸送至废渣搅拌器，喷洒在来自废渣过滤机的滤饼废渣上，转化为硫酸钙形态后送出。

一种黄磷尾气的净化处理装置，其特征在于：包括水洗塔、碱液预洗塔、浓硫酸洗涤塔以及碱液精洗塔；

所述水洗塔设置有洗涤水进口、黄磷尾气进口以及循环水进口，所述水洗塔底部排液口与洗涤水循环泵连接，所述洗涤水循环泵与水洗塔上部的循环水进口连接形成洗涤水循环回路，所述水洗塔顶部排气口通过管路与碱液预洗塔下部连接；

所述碱液预洗塔设置有预洗碱液进口和预洗碱液循环口，所述碱液预洗塔底部排液口与碱液循环泵连接，所述碱液循环泵与碱液预洗塔上部的预洗碱液循环口连接形成预洗碱液循环回路，所述碱液预洗塔顶部排气口通过管路与浓硫酸洗涤塔下部连接；

所述浓硫酸洗涤塔设置有浓硫酸进口和浓硫酸循环口，所述浓硫酸洗涤塔底部排液口与浓硫酸循环泵连接，所述浓硫酸循环泵与浓硫酸洗涤塔的浓硫酸循环口连接形成浓硫酸循环回路，所述浓硫酸洗涤塔顶部排气口通过管路与碱液精洗塔下部连接；

所述碱液精洗塔设置有碱液进口和精洗碱液循环口，所述碱液精洗塔底部排液口与碱液精洗塔循环泵连接，所述碱液精洗塔循环泵与碱液精洗塔上部的精洗碱液循环口连接形成精洗碱液循环回路，所述碱液精洗塔内的碱液通过碱液精洗塔循环泵与碱液预洗塔的预洗碱液进口连接，所述碱液精洗塔顶部为净化后气体排气口。

本发明所述的黄磷尾气的净化处理装置，其所述浓硫酸洗涤塔分为上、下塔循环段，所述上塔循环段的底部与上塔浓硫酸循环泵连接，所述上塔浓硫酸循环泵分别与上塔循环段上部的浓硫酸循环口和下塔循环段上部的浓硫酸循环口连接形成循环回路；所述下塔循环段的底部与下塔浓硫酸循环泵连接，所述下塔浓硫酸循环泵与下塔循环段上部的浓硫酸循环口连接形成循环回路。

本发明所述的黄磷尾气的净化处理装置，其所述水洗塔底部排液口通过洗涤水循环泵与石灰浆配置槽连接，所述石灰浆配置槽与石灰仓连接，所述石灰浆配置槽上部出液口与石灰浆缓冲槽连接，所述石灰浆缓冲槽通过石灰浆泵与至少一个碱液再生槽连接，所述碱液预洗塔底部通过碱液循环泵与碱液再生槽连接，所述碱液再生槽上部出液口与碱液缓冲槽连接，所述碱液缓冲槽通过再生碱液泵与碱液预洗塔的预洗碱液循环口连接，所述石灰浆配置槽和碱液再生槽的底部排渣口与废渣过滤机连接，所述废渣过滤机的固体出料口与废渣搅拌器连接，其滤液出口与碱液缓冲槽连接，所述废渣搅拌器的进液口与浓硫酸洗涤塔底部排液口通过浓硫酸循环泵连接，所述废渣搅拌器底部设置有排废渣口。

本发明所述的黄磷尾气的净化处理装置，其所述水洗塔底部排液口通过洗涤水循环泵与洗涤水缓冲槽连接，所述洗涤水缓冲槽与石灰浆配置槽连接，所述洗涤水缓冲槽中的洗涤废水经计量后加入到石灰浆配置槽内，所述石灰仓内经称重的生石灰通过螺旋给料机加入到石灰浆配置槽内。

本发明通过将黄磷尾气依次经水洗、碱液预洗、浓硫酸洗和碱液精洗四步洗涤工艺，从而实现黄磷尾气的深度净化，以满足化工生产的要求；此外，本发明进一步利用洗涤废水与生石灰配置石灰浆，进行碱液预洗废烧碱液的再生，并利用碱液再生形成的钙盐经沉淀、过滤干燥得到的废渣进行废硫酸中和，最终实现黄磷尾气有害组分的净化脱除和对有害组分实现无害形态的转化。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

图中标记：1为水洗塔，2为碱液预洗塔，3为浓硫酸洗涤塔，4为碱液精洗塔，5为洗涤水循环泵，6为碱液循环泵，7a为上塔浓硫酸循环泵，7b为下塔浓硫酸循环泵，8为碱液精洗塔循环泵，9为石灰浆配置槽，10为石灰仓，11为石灰浆缓冲槽，12为石灰浆泵，13为碱液再生槽，14为碱液缓冲槽，15为再生碱液泵，16为废渣过滤机，17为废渣搅拌器，18为洗涤水缓冲槽，19为螺旋给料机。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种黄磷尾气的净化处理装置，包括水洗塔1、碱液预洗塔2、浓硫酸洗涤塔3以及碱液精洗塔4。

其中，所述水洗塔1设置有洗涤水进口、黄磷尾气进口以及循环水进口，所述水洗塔1底部排液口与洗涤水循环泵5连接，所述洗涤水循环泵5与水洗塔1上部的循环水进口连接形成洗涤水循环回路，所述水洗塔1顶部排气口通过管路与碱液预洗塔2下部连接。

所述碱液预洗塔2设置有预洗碱液进口和预洗碱液循环口，所述碱液预洗塔2底部排液口与碱液循环泵6连接，所述碱液循环泵6与碱液预洗塔2上部的预洗碱液循环口连接形成预洗碱液循环回路，所述碱液预洗塔2顶部排气口通过管路与浓硫酸洗涤塔3下部连接。

所述浓硫酸洗涤塔3设置有浓硫酸进口和浓硫酸循环口，所述浓硫酸洗涤塔3底部排液口与浓硫酸循环泵连接，所述浓硫酸循环泵与浓硫酸洗涤塔3的浓硫酸循环口连接形成浓硫酸循环回路，所述浓硫酸洗涤塔3顶部排气口通过管路与碱液精洗塔4下部连接。

所述碱液精洗塔4设置有碱液进口和精洗碱液循环口，所述碱液精洗塔4底部排液口与碱液精洗塔循环泵8连接，所述碱液精洗塔循环泵8与碱液精洗塔4上部的精洗碱液循环口连接形成精洗碱液循环回路，所述碱液精洗塔4内的碱液通过碱液精洗塔循环泵8与碱液预洗塔2的预洗碱液进口连接，所述碱液精洗塔4顶部为净化后气体排气口。

在本实施例中，所述浓硫酸洗涤塔3分为上、下塔循环段，所述上塔循环段的底部与上塔浓硫酸循环泵7a连接，所述上塔浓硫酸循环泵7a分别与上塔循环段上部的浓硫酸循环口和下塔循环段上部的浓硫酸循环口连接形成循环回路；所述下塔循环段的底部与下塔浓硫酸循环泵7b连接，所述下塔浓硫酸循环泵7b与下塔循环段上部的浓硫酸循环口连接形成循环回路。

为了实现黄磷尾气中有害组分的固体形态转化，所述水洗塔1底部排液口通过洗涤水循环泵5与洗涤水缓冲槽18连接，所述洗涤水缓冲槽18与石灰浆配置槽9连接，所述石灰浆配置槽9与石灰仓10连接，所述洗涤水缓冲槽18中的洗涤废水经计量后加入到石灰浆配置槽9内，所述石灰仓10内经称重的生石灰通过螺旋给料机19加入到石灰浆配置槽9内，所述石灰浆配置槽9上部出液口与石灰浆缓冲槽11连接，所述石灰浆缓冲槽11通过石灰浆泵12与至少一个碱液再生槽13连接，所述碱液预洗塔2底部通过碱液循环泵6与碱液再生槽13连接，所述碱液再生槽13上部出液口与碱液缓冲槽14连接，所述碱液缓冲槽14通过再生碱液泵15与碱液预洗塔2的预洗碱液循环口连接，所述石灰浆配置槽9和碱液再生槽13的底部排渣口与废渣过滤机16连接，所述废渣过滤机16的固体出料口与废渣搅拌器17连接，其滤液出口与碱液缓冲槽14连接，所述废渣搅拌器17的进液口与浓硫酸洗涤塔3底部排液口连接，所述废渣搅拌器17底部设置有排废渣口。

如图1所示，一种黄磷尾气的净化处理工艺，包括水洗、碱液预洗、浓硫酸洗和碱液精洗四步洗涤工艺，具体为：

a）原料黄磷尾气进入水洗塔1，利用水洗塔1内的循环洗涤水洗涤脱除尾气中的机械杂质及部分强酸性气体，如hf等，循环洗涤水通过洗涤水循环泵5形成洗涤水循环回路，洗涤脱除的杂质通过塔釜排液排出，塔顶补充少量新鲜水实现水洗塔1的水平衡。

b）经水洗后的气体由水洗塔1塔顶排出，并送往碱液预洗塔2，利用碱液预洗塔2内的循环碱液（naoh）进行洗涤，脱除其中大部分hf、sif4、h2s、co2、ash3以及少部分ph3、p4，碱液洗涤吸收的酸性物质与naoh反应生成钠盐，循环碱液通过碱液循环泵6形成碱液循环回路，洗涤后生成的物质通过塔釜排液排出，塔顶补充少量碱液（来自碱液精洗塔）实现碱液预洗塔2的碱液平衡。

c）经碱液预洗处理后的气体由碱液预洗塔2塔顶排出，并送往浓硫酸洗涤塔3，利用浓硫酸洗涤塔3内的循环浓硫酸进行洗涤，残余的h2s、p4、ph3等杂质气体被浓硫酸氧化并吸收，所述浓硫酸洗涤塔3分段进行浓硫酸循环，所述浓硫酸洗涤塔3分为上塔循环段和下塔循环段，上、下塔循环段分别通过对应配置的浓硫酸循环泵进行分段循环，以提高洗涤效果和降低浓硫酸消耗，新鲜浓硫酸从塔上部加入，洗涤后的废硫酸从塔釜排出。本发明利用浓硫酸的强氧化性将黄磷尾气中残留的p4、ph3等难直接被碱液洗涤吸收的物质进行氧化处理和吸收。

d）经浓硫酸氧化吸收处理后的气体由浓硫酸洗涤塔3塔顶排出，并送往碱液精洗塔4进行精洗，脱除气体中残留的少量在浓硫酸洗涤塔3中形成的p、s的氧化物，循环碱液通过碱液精洗塔循环泵8形成碱液循环回路，碱液精洗塔4内的部分碱液通过碱液精洗塔循环泵8送至碱液预洗塔2作为碱液预洗塔2内的循环碱液，碱液精洗塔4塔顶排出净化处理后的气体，使气体实现深度净化，满足作为化工原料使用的要求。

另外，可以根据黄磷尾气组分特点和各塔的吸收溶解放热情况，为各洗涤塔设置洗涤液循环冷却器，以移走洗涤过程产生的溶解热，实现各洗涤塔操作温度不超过80℃。

其中，水洗塔1排出的塔釜液与生石灰配置石灰浆，用作碱液预洗塔2排出塔釜液的再生剂，将钠盐转化为钙盐，使碱液得到再生，再生后的碱液经澄清、收集后送入碱液预洗塔2回用，其利用水洗塔1的废水与生石灰配置石灰浆，作为废碱液的再生剂，碱液再生是将黄磷尾气中有害组分与naoh形成的钠盐与石灰浆（ca(oh)2）生成钙盐，实现黄磷尾气中有害组分的固体形态转化，同时降低了新鲜碱液的消耗，并实现洗涤废水再利用，降低了废水排放。

而且碱液再生形成的钙盐经沉淀后送废渣过滤机16过滤分离，滤液返回碱液系统，滤饼送废渣搅拌器17作为废硫酸中和剂，浓硫酸洗涤塔3塔釜排出的废硫酸送至废渣搅拌器17，喷洒在来自废渣过滤机16的滤饼废渣上，转化为硫酸钙形态后送出，其利用过滤干燥后的碱液再生钙盐沉淀进行废硫酸中和，同时实现了将碱液再生形成的不稳定钙盐氧化处理为稳定钙盐，最终达到将黄磷尾气中有毒物质的无害形态固化。

在本实施例中，水洗塔1排出的塔釜液缓存在洗涤水缓冲槽18中，批次计量加入石灰浆配置槽9中，来自石灰仓10并经称重的生石灰经螺旋给料机19缓慢加入至石灰浆配置槽9中配置石灰浆，配置好的石灰浆液送至石灰浆缓冲槽11中贮存待用。

碱液预洗塔2排出的废碱液送至碱液再生槽13，利用石灰浆泵12将石灰浆缓冲槽11中的石灰浆按计量加入碱液再生槽13，在碱液再生槽13中，石灰浆（ca(oh)2）与废碱液中的钠盐发生反应，生成钙盐和naoh，实现碱液再生。再生反应完成后，可按需向碱液再生槽13中加入絮凝剂，以实现钙盐的更好沉淀。经静置沉淀后的上清液排入碱液缓冲槽14，通过再生碱液泵15送回碱液预洗系统实现回用。其中，碱液再生槽13设置两台，满足碱液再生间隙批次操作和碱液预洗塔连续排液的要求。碱液再生槽13与石灰浆配置槽9底部沉淀排至废渣过滤机16进行过滤干燥，滤液送至碱液缓冲槽14，滤饼送至废渣搅拌器17。

自浓硫酸洗涤塔塔釜排出的废硫酸送至废渣搅拌器17，均匀喷洒在搅拌中的废渣上，实现废硫酸的中和与废渣不稳定钙盐的氧化稳定处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。