工业防毒技术课程设计

工业防毒技术 课程设计

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前 言

黄磷是重要的基本化工原料之一，在工业上是制备高纯度的磷酸、食品级磷酸、三聚磷酸钠、磷肥的重要原料。目前国内外黄磷企业生产黄磷的方法均为电热法，近年来，全球黄磷生产的重心己转移到中国，我国黄磷生产能力己达175万吨/年，随着我国黄磷生产企业的整合和技术进步，单台制磷电炉生产能力的逐步大型化及黄磷企业产能的扩大，使得综合利用黄磷尾气这一重要一碳化学资源、保护环境成为我国黄磷企业走可持续发展道路所面临的重大课题，也为黄磷尾气综合利用规模化提供了必要条件。

黄磷尾气含有高浓度的一氧化碳，多年来一直没有较好的得到利用的原因主要是尾气中含有较多的杂质(硫、磷、氟等)，这些杂质因无成熟深度净化技术净化，导致黄磷尾气长期无法全部利用。黄磷尾气的综合利用首先建立在净化工艺前提下，作为碳一化工原料对尾气净化深度要求较高，且投资巨大不适宜广大中小黄磷生产企业推广。而作为燃料则对尾气净化深度要求相应较低，通过对黄磷尾气物理化学性质分析，对多种催化剂进行针对性选择，只要选择适宜的净化工艺组合，利用专业的尾气热工设备，完全能够将黄磷尾气的热能加以充分利用。

本文针对黄磷尾气中的主要成分H2S和 PH3 的化学性质和净化方法，进行了分析。随后根据黄磷尾气各种成分比例的特点，重点介绍了三个主要常用的净化方法、吸收法、吸附法、催化氧化法，并最终找到了合理的优化净化方案。

只要通过合理的净化方案使黄磷尾气中的PH3、H2S的浓度达到了碳一化工中CO浓度标准，就可以使黄磷尾气直接应用于碳一化工之中。所以，随今后技术发展，黄磷生产尾气净化技术一定会日臻完善，而且会涌现出更多切合实际的优秀净化方案事黄磷尾气中CO的浓度水平逐渐提高。

深度净化黄磷尾气，同时回收黄磷尾气中磷和硫，能够促进我国磷化工行业清洁生产及资源回收利用，使磷化工行业出现新的经济增长点，这也势必带动化工行业的“绿色化工”“循环化工”等理念的实践和实施。

目录

1课题研究背景............................................................................................................. 1

1.1国外黄磷产业现状........................................................................................... 1 1.2国内黄磷产业现状........................................................................................... 2

1.2.1国内黄磷主要分布区域......................................................................... 2 1.2.2国内黄磷工业现状................................................................................. 4

2 黄磷生产工艺概况 ................................................................................................... 7

2 .1黄磷生产工艺流程.......................................................................................... 7

2 .1.1黄磷矿净化工艺.................................................................................... 7 2 .1.2黄磷生产工艺...................................................................................... 10 2 .1.3黄磷生产过程中危险性分析.............................................................. 12 2 .2黄磷生产尾气组成........................................................................................ 14 3 黄磷生产尾气净化 ................................................................................................. 16

3.1 H2S气体的净化 ............................................................................................. 16

3.1.1浸溃活性炭脱除H2S ........................................................................... 17 3.1.2活性炭自身特性对脱除H2S的影响 .................................................. 18 3.1.3工艺条件对脱除H2S的影响 .............................................................. 19 3.2 PH3气体的净化 ............................................................................................. 20

3.2 .1燃烧法.................................................................................................. 20 3.2 .2吸附法.................................................................................................. 21 3.2 .2化学吸附法.......................................................................................... 22

4 黄磷尾气的净化方法 ............................................................................................. 25

4.1吸收法............................................................................................................. 25

4.1.1水洗碱洗串联法................................................................................... 25 4.1.2次氯酸钠氧化法................................................................................... 25 4.2吸附法............................................................................................................. 26 4.3催化氧化法..................................................................................................... 27 4.4其他净化工艺................................................................................................. 27 4.5各种尾气净化工艺的比较............................................................................. 27 4.6推荐的尾气净化方案..................................................................................... 28

4.6.1低温水洗初级脱磷............................................................................... 28 4.6.2碱洗....................................................................................................... 30 4.6.3浓硫酸洗涤进一步脱除磷、磷化氢和水分....................................... 31

5 黄磷尾气净化技术总述 ......................................................................................... 32 参考文献...................................................................................................................... 35

黄 磷 尾 气 净 化 技 术 课 程 设 计

1课题研究背景

1.1国外黄磷产业现状

黄磷是重要的基本化工原料之一，在工业上用黄磷制备高纯度的磷酸、食品级磷酸、三聚磷酸钠、磷肥、杀鼠剂、洗涤剂、农药、爆竹、焰火等, 军事上常用来制烟幕弹。其生产方法有高炉法和电炉法两种，因高炉法的技术经济指标差等原因，国内外都用电炉法生产。近十年来，随着世界各国能源供应日益紧张，电价逐渐上涨，环保要求不断提高，国外黄磷生产规模和产量逐年下降，磷化工格局已开始发生变化，其中心逐步移向我国。

世界上电炉法制磷的工业化装置始于 1896年，1927年德国彼斯特里茨4台10000 kVA制磷电炉建成投产，为发展黄磷工业打下了良好基础。至20世纪50~ 70年代美国、前苏联、德国、荷兰、加拿大等建设大型制磷电炉装置，电炉容量达50000~90000 kVA。70年代美国的黄磷生产能力达740kt/a。前苏联水电资源丰富，曾大力发展黄磷工业，至20世纪80年代4个企业曾建成34套大型电炉制磷装置，黄磷生产能力达790 kt/a，居当时世界黄磷生产首位。

据悉，2001年 12月美国ASTRA IS公司因环保原因关闭了自己的黄磷生产装置。目前美国仅孟山都公司保留黄磷生产装置，生产能力约 109 kt/a，2003年俄罗斯宣布不再生产黄磷。近十几年来，中国黄磷工业得到迅猛发展，伊朗和越南的小型制磷电炉也相继建成投产， 世界黄磷生产能力的变化见表1.1。

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黄 磷 尾 气 净 化 技 术 课 程 设 计

国别 美国 表1.1 1995年—2001年世界黄磷（P4）生产能力变化 kt 年份 1985 415 475 225 65 5 90 15 5 10 100 0 0 1989 340 475 150 65 10 25 0 5 0 200 0 0 1994 270 360 105 65 10 0 0 0 0 300 0 0 1997 235 200 85 65 15 0 0 0 0 400 2 0 2001 109 200 85 65 15 0 0 0 0 900 2 2 哈萨克斯坦 西欧各国 俄罗斯 印度 加拿大 日本 南非 墨西哥 中国 伊朗 越南 1.2 国内黄磷产业现状 目前，全世界黄磷生产能力2200 kt／a以上，我国黄磷生产能力约1750kt／a，约占全球黄磷生产总能力的77％。2006年我国黄磷产量为830.7 kt，其中出口79 kt，创汇131325.60万美元。我国已是世界上黄磷生产和出口大国，但不是强国。

与国外对比，我国黄磷工业的特点是：国产化小型制磷电炉多，原料加工简单化，自动化水平低，产品单一，污染较严重；一些引进装置用的磷矿通过预处理，入炉的炉料质量好，磷炉的电耗较低(13000～13500 kW·h／t，P4计)，自动化水平较高，操作环境较好、污染较少，但生产成本仍较高，电炉开工率较低。产品单一、结构不合理、劳动生产率低、经济效益较差，环境污染较严重是我国黄磷生产普遍存在的问题。

1.2.1国内黄磷主要分布区域

中国黄磷生产企业集中分布在磷矿与电力资源特别是水、电资源都丰富的滇、黔、川、鄂 4省，以产能计，占中国总产能的 98. 1%，以 2006年产量计，占中国总产量的 99. 2%；而在4省中，云南的产能占中国总产能的47. 6% ， 2006年产量占中国总产量的47. 3%。云南省单台电炉产能 5 000 t/a的制磷装置总产能为 79. 4万 t/a， 占全省电炉总产能的87. 2% ，占中国同类规模制磷装置总产能的 55. 3% 。

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