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黄磷尾气的净化工艺与综合利用
黄磷尾气的净化工艺与综合利用
黄磷是工业生产的重要原料,由黄磷制成的中间产品广泛用于化肥、医药试剂、洗涤剂、食品添加剂、防火剂等工业生产,黄磷也是国防工业的重要原料。
现代工业生产黄磷一般可分为电炉法、高炉法。
电炉法与高炉法相比,具有更高的经济效益和更成熟的工业技术,因而得到广泛使用尤其在西南地区,电力资源丰富,电炉法制磷更是得到飞速发展。
磷化工是云、贵、川、鄂等省的重要支柱产业,目前我国黄磷生产企业已有130多家,黄磷产量已达到80万t/a。
到2005年,仅云、贵、川、鄂四省黄磷总生产能力可达85~90万t/a,产量可超过70万t/a。
黄磷尾气也成为这些省份的主要大气污染源,同时又是不可多得的二次资源。
以云南为例,全省共有大小黄磷电炉100多座,黄磷年生产能力45万t,占全国黄磷生产能力的50%以上。
理论上每生产一吨黄磷可副产含85%~95%的一氧化碳气2500~3000mN3,按此计算,云南省黄磷电炉每年至少可产生纯CO9.56亿mN3,折合CO2排放量188万t/a。
若将这些富含CO的黄磷尾气净化后用于生产碳一化工产品,仅云南省每年就可创造产值110亿元人民币,并且每年可减少1820t磷、1271t硫的排放]。
黄磷尾气除富含CO外,主要含有磷、硫、砷、氟等杂质,其中砷和氟通过水洗和碱洗很容易除去。
磷主要以PH3和P4形式存在,硫主要以H2S形式存在]。
黄磷尾气成分如下:
CO85%~95%,CO21%~4%,O2约1%,H21%~8%,CH4约0.3%,N22%~5%,H2O约5%,H2S800~3000mg/m3,P4、PH3500~1300mg/m3,HF~1200mg/m3,AsH370~80mg/m3。
20世纪80年代以来,随着碳一化工技术的飞速发展,尤其在一氧化碳羰基合成技术方面所获得的进展,利用CO制造甲酸甲酯、二甲醚、醋酸、甲醇、碳酸二甲酯等各种极有经济价值的有机化合物已成为可能,已开发出可替代传统工艺的绿色合成工艺。
如能利用含一氧化碳近90%的黄磷尾气通过净化后合成碳一化工产品,既可避免环境污染,又可以降低黄磷生产成本,改变目前黄磷生产因成本过高,在市场上竞争无力的状况。
由于黄磷尾气中的磷、硫难以高效净化,只能作为磷泥蒸馏、磷矿和焦炭干燥时的低级燃料使用。
目前黄磷尾气的利用率仅为20%~25%,多余气体点火放空,对环境造成极大污染。
由于尾气中一氧化碳资源没有得到合理利用,造成黄磷生产能耗大、成本高,已成为制约磷化工发展的主要因素。
黄磷尾气如能去除容易使CO羰基合成催化剂中毒的磷、硫等主要杂质,使净化后的产品气中硫、磷等杂质低于10mg/mN3,则可成为十分宝贵的碳一化工原料气,使黄磷尾气资源化成为可能。
根据净化方法的特点,可把黄磷尾气的净化的方法分为:
吸收法、吸附法和催化氧化法。
生产上主要净化工艺如下:
1黄磷尾气的净化工艺
我国黄磷尾气的有效利用率不足40%。
造成黄磷尾气有效利用率不高的原因是黄磷尾气中有害杂质种类较多,净化分离难度大。
解决黄磷尾气的净化处理问题是提高黄磷尾气有效利用率的关键,目前国内黄磷尾气的净化工艺主要有以下4种。
1.1洗涤工艺
为了保证产品质量,防止管道、设备腐蚀,工业上常采用水洗和碱(0.8%~10%的NaOH水溶液)洗相结合方法对黄磷尾气进行净化处理。
净化处理设备内适当填加瓷环或塑料小球,以除去气体中的单质磷、硫及其氧化物、水化物、酸性气体和灰尘,并有降温作用。
黄磷尾气中杂质氟、磷、硫、砷主要以SiF4、HF、PH3、H2S、AsH3的形式存在。
水洗和碱洗可根据需要以多级塔串联的方式实现,洗涤的作用是降温、除尘,除去单质磷、磷的氧化物及水化物、酸性气体等。
主要反应如式
(1)至式(5):
3SiF4+4H2O→2H2SiF6+SiO2·H2O
(1)
H2S+2NaOH→Na2S+2H2O
(2)
CO2+2NaOH→Na2CO3+2H2O(3)
P4+3H2O+3NaOH→3NaH2PO4+PH3(4)
HF+NaOH→NaF+H2O(5)
含Na2CO3的洗涤液经苛化处理回收NaOH,返回系统循环使用。
为了进一步除去磷、硫及其化合物等杂质可采用活性炭固定床催化氧化法,尾气中通人少量的氧(空气),以规定的空间速度和温度通过活性炭固定床,尾气即被净化,有效地脱除磷、硫,并且催化剂中毒后易于再生,反应原理如下:
洗涤法对硫的脱除效率在80%左右,脱氟效率较好,达99%以上,脱CO2的效率约为50%,对PH3基本没有脱除功效。
洗涤后的尾气中H2S的质量浓度在80mg/m3左右,PH3的含量仍较高,尚不能达到工业应用的基本要求,仅可用作烧结磷矿石和泥磷制酸的燃料,但这部分尾气仅占黄磷尾气量的20%左右。
1.2洗涤-氧化净化工艺
该工艺是在前一工艺的基础上再增加1个氧化塔,以进一步除去磷、硫化物等杂质。
根据氧化塔中填充物的不同,可分为:
浓硫酸氧化法、氧化钙高温床法、氧化铜氧化法、氧化铁及氢氧化铁氧化法、次氯酸钠氧化法、活性炭催化氧化法。
工业上经常采用的是活性炭固定床催化氧化法,它能够同时有效地脱磷、脱硫。
该工艺需在尾气中配人体积分数约1%的O2并预热到110℃左右通过活性炭床层,磷在活性炭的作用下被氧化为P2O3和P2O5。
由于活性炭对P2O3和P2O5的吸附力远比P2和PH3大,所以P2O3和P2O5被活性炭所吸附,从而使尾气得以净化。
尾气中的H2S也可发生氧化反应生成单质S而被活性炭吸附。
吸附了P2O3和P2O5和S的活性炭可以通过水蒸气直接加热再生,干燥后重复使用。
通过该工艺制得的CO可满足一碳化工的要求,净化后尾气中含磷量从1000mg/m3降到0.3-0.5mg/m3,硫含量从2500mg/m3降到1mg/m3以下。
武汉化工原料厂等长期生产实践表明,上述净化方法效果好,成本低,安全可靠,工艺流程见图1
但该工艺有如下一些不足:
①碱洗时CO2消耗了大量的NaOH(有75%-93%的NaOH是与CO2反应而被消耗),这使碱洗工序的投资和操作费用主要消耗在脱除CO2上。
碱洗负荷大也增加了废碱液处理的难度,容易造成二次污染。
②活性炭的消耗量大。
虽然活性炭可以再生,但由于活性炭对P2O3和P2O5的吸附能力很强,再生十分困难,实际的再生效果并不理想,部分黄磷厂没有再生使用。
此外,因受原料气中硫、磷含量波动和碱洗工序操作的影响,活性炭失效很快。
③需要在尾气中配入O2,由于生产过程的波动性,O2的引入量较难精确控制,容易混入新的杂质。
1.3低温催化氧化净化工艺
昆明理工大学对传统净化工艺进行了改进,开发了黄磷尾气的低温催化氧化净化工艺。
该工艺与传统净化工艺在流程上基本一致,该工艺的核心是采用了不同于传统工艺的催化剂。
传统净化工艺采用活性炭作为催化剂,新工艺采用经酸、碱或金属盐溶液浸渍改性后的活性炭作为催化剂。
该系列催化剂具有低温起活好、选择性高等特点。
在生产中可根据净化要求的不同,选装不同的催化剂。
黄磷尾气中磷、硫均属还原态,该法利用黄磷尾气中0.5~1%的微量氧气,使P4、PH3和H2S在催化剂的催化作用下氧化为P2O3、P2O5和S,由于催化剂对P2O3、P2O5和S的吸附量远比P4、PH3和H2S大,氧化生成的P2O3、P2O5和S被催化剂表面所吸附,实现对杂质气体P4、PH3、H2S的深度净化。
失效后的催化剂可再生,以重新使用,再生过程中可回收硫磺副产品和纯度为20%以上的磷酸副产品。
反应原理如下:
催化氧化反应:
P4+3O2
2P2O3
P4+5O2
2P2O5
2PH3+3O2
P2O3+3H2O
PH3+2O2
H3PO4
2H2S+O2
2S+2H2O
催化剂再生反应:
P2O3+O2→P2O5
P2O5+H2O→H3PO4
(NH4)2S+nS→(NH4)2Sn+1
(NH4)2Sn+1
(NH4)2S+nS
黄磷尾气催化氧化净化工艺流程如图2所示。
待净化的尾气经碱洗塔3除去二氧化碳和部分磷,接着通过预热器6加热至一定温度,并自下而上经过反应器7中。
在此,磷、硫被催化氧化,氧化后的产物五氧化二磷、三氧化二磷、硫单质被吸附在催化剂表面。
经净化后的尾气经冷却塔9冷却后送一碳化工工段使用。
1.安全水封;2.水环真空泵;3.碱洗塔;4.旋风除雾器;
5.钠氏泵;6.预热器;7.反应器;8.抽风机;9.水洗冷却塔
图2 黄磷尾气催化氧化净化工艺流程
该工艺己成功在云南昆阳磷肥厂和云南江磷集团进行了中试。
该工艺具有操作简单、反应温度低(95℃左右)、净化成本低(CO净化成本低于0.4元/m3)的优点,经处理后的CO可满足一碳化工对原料的要求。
该工艺的不足之处在于改性活性炭对P2O3和P2O5的吸附能力仍很强,催化剂的再生仍是该工艺的弱点。
开发长寿命、易再生催化剂是进一步完善该工艺的关键。
1.4变温变压吸附分离工艺
变温变压吸附分离工艺由西南化工设计研究院开发。
水洗工序与传统工艺完全相同,为脱除尾气中的磷,其他工艺一般是将磷氧化为P2O3和P2O5,然后用活性炭吸附,此法可以较彻底地将磷脱除,但这也造成了吸附剂再生困难。
P2和PH3在吸附剂上吸附能力要比P2O3和P2O5小,相对来说吸附了P2和PH3的吸附剂比吸附了P2O3和P2O5的吸附剂的再生要容易得多。
基于此,该工艺中采用变温吸附直接脱除尾气中的杂质磷。
变温吸附脱磷工艺是在常温下直接吸附杂质磷,不将磷催化氧化,省去了原料气加热和配氧过程,变温吸附再生是加热再生,再生气加热后进入吸附塔将吸附剂加热再生,吸附的杂质随解吸气流出吸附塔,解吸气可用作燃料或直接放空,当解吸气杂质含量较高无法达到环保要求时,可增加碱洗工序脱除其中的硫、磷、氟等。
经变温吸附净化的黄磷尾气还含有一定量的CO2和硫杂质,碳和硫的脱除可采用变压吸附工艺,该工序可同时脱除尾气中的CO2和少量从上段过来的硫,经变压吸附净化后的净化气,总硫含量可以控制在小于1×10-6,CO体积分数可达96%-99%,净化气可满足各种化工生产的需要。
图3是吸附法净化黄磷尾气工艺流程图,图中水洗工序与传统工艺完全相同,除尘降温的同时可以脱除30%左右的H2S以及部分磷和氟、砷等杂质。
图3 变温和变压吸附净化黄磷尾气工艺流程
该工艺对黄磷尾气的分离和提纯具有流程简单、操作方便、吸附剂再生容易、能耗低等突出优点,已在工业上广泛应用。
该工艺的唯一缺点是装置一次性投资较大,一般小黄磷生产企业无力采用。
该工艺的缺陷是再生效率低,解吸下来的磷、硫、氟等杂质不能有效的回收利用,造成了二次污染。
2黄磷尾气的利用途径
净化后的黄磷尾气主要应用在2方面:
一是用作燃料,利用其热能;另一种是作为化工原料,用于合成多种化工产品。
2.1作燃料使用
黄磷尾气的热值在10MJ/m3左右,是一种较好的能源。
由于未经净化处理的黄磷尾气含有大量硫、磷、砷、氟等杂质,一般不能直接使用,必须将其中的硫含量降低到一定值。
在黄磷生产企业中,净化后的尾气可做燃气锅炉的燃料以生产水蒸气供精制黄磷使用,也可利用尾气热值发电。
根据川投锅炉参烧多年使用经验表明,只经过水洗的尾气用于锅炉参烧,不会腐蚀锅炉。
无需进一步净化。
2.2用作化工原料
黄磷尾气经过净化处理可以作为化工原料生产甲酸钠、甲酸、草酸、甲醇、二甲醚、甲酸甲酯、碳酰氯等多种化工产品。
下面仅就应用较为成熟的黄磷尾气生产甲酸、草酸、甲醇工艺作一简要介绍。
2.2.1甲酸生产工艺
甲酸生产的传统工艺为甲酸钠法,其工艺为:
将净化后的黄磷尾气与氢氧化钠溶液混合预热后加入到合成塔中,在一定温度和压力下,CO与NaOH发生反应生成甲酸钠,用结晶分离法将甲酸钠从混合物中分离出来,然后向甲酸钠中加入硫酸酸化即可得粗晶甲酸,混合物经分离精制后得甲酸成品。
此工艺的最大缺点是有大量的副产品硫酸钠产生。
为避免低附加值副产物的产生,有人对该工艺进行了改进研究,用磷酸代替硫酸对甲酸钠进行酸化处理。
研究表明该改进方案合理,可生产出合格甲酸。
同时改进工艺的副产品为磷酸二氢钠,可以直接出售,还可以根据市场情况将磷酸二氢钠加工成六偏磷酸钠产品。
该改进工艺没有废弃物产生,同时流程短、操作简单、投资小,具有较高推广价值。
为了避免在甲酸生产过程中产生副产物,昆明理工大学联合北京大学、云南昆阳磷肥厂共同开发了一种甲酸清洁生产工艺,其工艺流程如图4所示。
净化后的黄磷尾气与甲醇进行羰基反应合成甲酸甲酯,CO的转化率为95%,甲酸甲酯的收率为96%。
甲酸甲酯在水解工艺阶段得到粗甲酸和甲醇,粗甲酸在精馏工序阶段得到质量分数85%以上的甲酸产品,甲酸的收率达90%。
甲醇经分离后作为原料再参与合成反应,总反应式见式(6):
CO+H2O→HCOOH(6)
从总反应式可以看出,从理论上讲该工艺消耗的原料只有经净化的黄磷尾气和水,产物也只有HCOOH一种,没有其他副产物,也没有“三废”排放,是一种清洁生产工艺。
该项目已通过了项目验收和成果鉴定,但要付诸工业化还有待进一步研究。
2.2.2草酸生产工艺
黄磷尾气为原料生产草酸的传统工艺为:
用压缩机将净化后的尾气升压至1.8-2.0MPa,与一定浓度的氢氧化钠溶液预热至170℃后送至反应器合成反应,得到甲酸钠稀溶液。
甲酸钠溶液经蒸发浓缩后,用泵打入活塞往复卸料离心机,得到固体甲酸钠。
固体甲酸钠计量后送入脱氢锅,加热熔融至380-400℃脱氢。
脱氢后的草酸钠配制成悬浮液,搅拌下加入Ca(OH)2,保持pH=3-4。
水洗去除可溶性杂质,再加入过量浓硫酸酸化即可得到草酸溶液。
加入碳酸钡和质量分数1%的聚丙烯酰胺凝聚沉降,除去杂质。
溶液经冷却结晶后,放入离心机分离,结晶物经水洗后,去振动流化床干燥机干燥,得草酸成品。
该工艺的最大不足是有大量的副产物CaSO4产生,极易造成固体废弃物污染。
对该工艺改进为,用磷酸代替硫酸进行酸化处理,副产物主要为磷酸二氢钙,从而使副产物有较大的可回收利用价值,避免了固体废弃物的产生。
为了根治传统甲酸钠法制草酸的缺点,国内外学者对CO氧化偶联制草酸工艺进行了大量的研究。
该工艺将CO气体首先合成草酸酯,生成的草酸酯在常压下水解生产草酸(纯度可达99.99%)和相应的醇,草酸分离后的醇溶液可循环使用。
该工艺虽被大家公认为是替代传统工艺的绿色化工技术,但要付诸工业生产,尚有许多工程问题有待进一步研究。
2.2.3甲醇生产工艺
甲醇合成是较成熟的工艺技术,在工业上已得到广泛应用。
用净化黄磷尾气合成甲醇需要先将部分黄磷尾气经催化变换制备出氢气,当气体组成满足(nH2-nCO2)/(nCO-nCO2)=2.15-2.25时,就可作为合成甲醇的原料气。
黄磷尾气生产甲醇具有成本低的优点,在黄磷装置相对集中或生产规模较大的企业利用黄磷尾气生产甲醇比较有利。
现阶段我国的大多数黄磷生产企业规模较小,且相对分散,利用其尾气合成甲醇是不经济的。
3现在在建项目典型生产工艺
3.1用甲酸甲酯水解法生产甲酸
工艺流程主要由黄磷尾气净化、CO提取、甲酸甲酯合成和水解精馏、甲酸罐装包装和贮存五阶段所组成。
其中黄磷尾气净化工序利用工厂现有装置进行。
配套的空压站采用空气经压缩机压缩后得到合格的压力气体送到仪表使用。
氮气站采用空气深冷、分离氧气后得到合格氮气,为各设备提供保护气。
冷冻站采用氨作制冷剂,浓度为30%的甲醇水溶液作载冷剂。
冷却后的甲醇水溶液送工艺冷设备。
主要生产装置包括100#黄磷尾气净化工序、200#CO提取工序、300#甲酸甲酯合成工序、400#水解精馏工序、500#灌装、包装贮存。
工艺流程简图4如下:
图4甲酸甲酯水解法生产甲酸工艺简图
3.1.1黄磷尾气净化
黄磷尾气进入水洗塔除尘及脱除一部分H2S、SO2、HF、SiF4等有害杂质,再进入冷冻洗涤塔,在此脱除90%以上的磷、砷、氟等杂质。
此后进入碱洗塔用NaOH碱液脱除以H2S为主的有害杂质。
洗涤后的碱液进入沉降池苛化、沉降进入碱液槽,补充少量新鲜建业后循环使用。
碱洗气进入氧化塔,经NaClO液氧吸收,脱除S、P、As、F等有害杂质。
吸收液进入氧化液分离分离槽分离沉淀后进入氧化液槽,补充少量新鲜NaClO液后循环使用。
氧化出磷后气体进入气柜,再进一步净化后压缩到一定压力,采用加压洗和精脱硫进一步净化,再经气体加热器加热到一定温度后进入氧化吸附罐内,以活性碳为主的吸附剂氧化吸附,脱除残余的微量杂质,以保证变压吸附装置原料气质量。
其流程图如下:
图5黄磷尾气净化工序工艺流程简图
3.1.2PSA-CO工艺流程
1、工艺流程图
本项目采用两段法的变压吸附提纯工艺,PSA-1工序采用3塔流程,PSA-2工序采用4塔流程,工艺流程框图如下:
图6PSA-CO工艺流程简图
2、PSA装置工序划分
⑴原料气压缩工序:
进入界区的原料压缩至0.6~0.7MPa。
⑵PSA—1工序:
除去原料气中的CO2、醇醚类硫化物和水。
⑶PSA—2工序:
分离CH4、N2、H2等组分,使CO纯度和杂质含量达到规定的标准。
3.1.3、工艺流程简述
原料气经原料气缓冲罐进入压缩机被加压到0.6~0.7MPa,经压缩机后冷却器冷却至40℃,并经油水分离器,送往PSA-1工序。
压缩后的原料气经调节后进入正处于吸附步骤的吸附器,自下而上通过吸附层,在0.5MPa压力下,几乎所有的CO2、H2O被吸附剂选择性地吸附,没被吸附的气体由吸附器顶流出,经半成品缓冲罐送往PSA—2工序。
吸附器在放压和抽空步骤中排出的解吸气,其中压力较高的那一部分进入解吸气总管,经真空泵抽出的那一部分解吸气也进入解吸气总管。
来自PSA—1的半成品气,压力为0.35MPa进入正处于吸附步骤的吸附器,废气经吸附塔顶排出,放压步骤和抽空步骤得到的CO,从吸附塔底部流出,分两路进入CO缓冲罐。
吸附废气在置换、预置换步骤进入冲撞气缓冲罐,作为PSA—1的冲洗气。
从CO缓冲罐出来的CO气经成品气压缩机压到0.4MPa后进入产品罐。
然后分成两路,一路作为产品输出;另一路经除油器后,用于PSA—2吸附器置换。
3.1.4甲酸甲酯合成
(1)工艺流程
主要化学反应式CO+CH3OHHCOOCH3
(2)工艺流程简述
CO原料气和循环的CO气体通过烧结多孔不锈钢分布器分散成小气泡进入MF反应器,原料甲醇及循环的甲醇经过甲醇干燥器除去水份后进入甲醇槽,用甲醇进料泵送至MF反应器。
催化剂溶液从甲醇卸料槽由液下泵送至催化剂槽,用催化剂进料泵送至MF反应器。
MF反应器用MF反应泵将反应液循环经反应器冷却后,返回MF反应器,使反应器内温度控制在±5℃,大部分反应热在MF蒸发器中被回收。
循环反应液通过喷嘴进入反应器以高速冲小液体水面,在反应器气体自下向上通过泡罩板,甲醇自上而下通过池罩板,逆流接触,尚未反应的CO从反应器顶部放出,首先通过反应器气体冷凝器,冷凝出甲醇及甲酸甲酯蒸汽与MF塔冷凝出甲酸甲酯蒸汽一起并进入撞击槽,除去液滴,进入反应器进行循环使用。
循环液的—部分送入MF反应器,MF蒸发器底部少量液体连续用泥浆泵泵入废催化剂过滤器除去失活的催化固体粒子。
MF塔在塔顶部馏出甲酸甲酯,进入MF槽,没有反应的甲醇从塔底部排出,经循环甲醇冷却器冷却,由甲醇泵泵送至甲醉干燥循环使用。
MF塔操作压力0.1Mpa(表),塔顶温度51℃,塔底温度850C,用低压蒸汽加热。
MF塔顶部的气体经MF冷凝器冲凝出甲酸甲酯,进入MF塔回流槽,由MF塔回流泵回流入MF塔,没被冷凝下来的部分气体再经MF塔冲凝器冷凝出甲酸甲酯入撞击槽,未被冷下的CO气体排放。
MF槽内MF液体,由MF进抖泵送至下工段反应器进料槽。
3.1.5水解精馏
(1)工艺流程
主要化学反应式HCOOCH3+H2OHCOOH+CH3OH
(2)工艺流程简述
反应器进料槽内MF与水混合,由MF进料泵泵出,经反应器预热器加热后进入甲酸反应器I,发生水解反应,再由辅助反应泵泵至甲酸反应器II继续反应,生成甲酸与甲醉,反应液送至1塔蒸馏,塔顶馏出MF与MeOH分离,塔底是60%甲酸,由I塔底泵泵至二塔,二塔顶馏出的水蒸汽,一部分经I塔再沸器,利用热量,水蒸汽冷凝后进入二塔顶馏出物槽,—部分水蒸汽经二塔冷凝器,冷凝液进入二塔顶馏出物槽,二塔顶馏出物槽内水经Ⅱ塔回流泵部分回流进II塔,部分进入反应器进料槽,与MF混合进行水解。
II塔底70%甲酸一部分经产品冷却器至混合器,其余进Ⅲ塔蒸馏。
Ⅲ塔顶馏出98%甲酸,由III塔顶回流泵部分回流,部分经产品冷却器,冷却后至混合器,在混合器中将将98%甲酸与70%甲酸混合成90%甲酸,然后出产品,由产品输送泵泵至贮槽区。
III塔底液经III塔底泵至II塔中部回流。
3.1.6甲酸罐区及灌装
工艺流程:
来自400#的甲酸送至甲酸贮槽.当甲酸贮槽内甲酸温度低于10℃时,甲酸可通过甲酸泵送至蒸汽加热器,使槽内甲酸温度维持在40℃~10℃之间。
甲酸贮槽逆流管和排净管接入地下槽,地下槽内甲酸可由液下泵泵入甲酸贮槽,当灌装区的甲酸高位槽液位偏低时,甲酸贮槽内甲酸通过甲酸泵送至甲酸高位槽,当甲酸高位槽注满时,甲酸可溢流入甲酸贮槽,需要甲酸灌装时.甲酸高位槽内甲酸,通过流量指标控制自动灌装。
3.2以黄磷尾气为原料生产甲酸钠或甲酸
3.2.1甲酸钠工艺流程
尾气在水洗塔中经过两次逆流洗涤后,污水由塔底排入循环水池中,气体自塔顶由水环真空泵送入碱洗塔中,与来自碱封的烧碱逆流充分接触,经过三级洗涤,充分吸收气体中的二氧化碳、硫化氢,氧硫化碳等杂质,生成的碳酸钠返回副产品罐中储存备用(或外售),一氧化碳气体自塔顶进入水冷塔,目的是除去气体夹带的碱液并降温,然后气体进入气液分离器,水自底部排入水封,然后回到循环水池。
除水后的气体经过氧化和变压変温吸附除杂后,进入煤气压缩机加压,经过油水分离后进入套管换热器中;碱液自烧碱贮罐用计量泵送入套管中,与煤气充分混合,并用蒸汽在夹套中加热,加热后的混合物进入反应管中在一定压力与温度下充分反应,反应后的气体夹带着成品甲酸钠经旋液分离器后,气体排空,液体靠重力自流入甲酸钠贮罐.
来自甲酸钠贮罐的液体按规定量送入蒸发器中蒸发,蒸发过程中必须开启冷却水及喷射真空泵的水,并调节水流量,保证蒸发器的真空度,结晶至一定程度后将其放入浓甲酸钠罐中,然后用泵加入到离心机中分离,母液回流至罐中储存,粉体由搅龙送入干燥系统;自然风由鼓风机送入换热器中,加热后的风将粉体甲酸钠送入脉冲式干燥管中,经一级旋风分离器后,包装、贮存,二级分离器中的少量甲酸钠采用定期回收的方式;
副产品碳酸钠可以出售或与生石灰在一定的温度下均匀反应,经沉降分离后,液体回收于净化碱罐中,用于净化系统吸收二氧化碳中,固体碳酸钙废弃。
3.2.2甲酸工艺流程
采用甲酸钠法生产甲酸。
将甲酸钠倒入反应釜中与来自高位槽中的浓硫酸均匀反应,(一般应带搅拌)反应完全后放料于蒸馏釜中,用蒸气加热,生成的气体,被真空抽出,然后用水进行三级吸收,直到所需为止,将产品直接放料于包装桶中;釜中残余的粉状物经晾干后包装.具体表现为:
(1)酸化
在酸化釜内加入定量的固体甲酸钠(甲酸钠与浓硫酸的质量比为1.5:
1),再由高位稀酸槽适当加入一定稀酸,然后在搅拌的作用下缓慢滴入浓硫酸(92%),此时甲酸钠和浓硫酸反应生成甲酸和硫酸钠。
由于反应为放热反应,生产时要注意先开启冷却水阀门冷却酸化釜。
酸化釜产生的甲酸气通过真空泵引入二级水吸收系统,水吸收系统中的水吸收甲酸气体,溶液达到一定浓度后转储至稀酸罐内用于配酸,反应结束后酸化釜内产生的酸化液通过管道进入蒸馏釜。
(2)蒸馏
酸化液进入蒸馏釜进行
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- 黄磷 尾气 净化 工艺 综合利用