黃磷清潔生產技術的研究與應用

1黃磷“安全火炬”排放尾氣高污染是黃磷生產的主要特點。其主要污染物排放途徑有:黃磷“安全火炬”對尾氣燃燒后直接排放,水淬黃磷渣所產生的水蒸氣,爐眼及熔渣道煙氣,黃磷精制廢氣未經處理直接排放,泥磷工藝產生的污染物及泥磷污水池煙氣無序排放等。1.1燃燒黃磷電化學尾氣考慮到安全需要,黃磷電爐上需要設置放空燃燒的“安全火炬”,通過該火炬燃燒30%以上的黃磷電爐尾氣,尾氣中的硫、磷、氟等有害雜質直接排放到大氣中。以生產1t黃磷產生尾氣2700m1.2爐渣水淬產生的地震數據水淬黃磷渣時產生大量水蒸氣,每噸黃磷產生的爐渣水淬時產生水蒸氣8~10t,該水蒸氣中氣態總磷磷化化物物質質量量濃濃度度大大于于1100mmgg//mm1.3污泥、廢水的無序排放以及污泥和廢水回收技術的污染從黃磷工藝出來的污水中含有單質磷和泥磷,需要在污水沉降池中進行自然沉降分離2黃磷綠色生產技術2.1黃磷耗帶自動控制技術2.1.1煙氣風機系統自動調節系統出現滯后黃磷電爐爐氣沿總管進入電爐總水封(電爐總水封上再設置一個放空水封),經輸氣管進入多級煤氣水洗塔,水洗后進入緩沖塔,之后通過煤氣風機加壓輸送至煤氣總管。當電爐正常運行時,通過設置在多點的壓力變送器將信號反饋給尾氣風機并自動調節,系統始終把黃磷電爐爐內壓力控制在100~400Pa。當生產過程中不穩定、電爐內壓力劇變時(由于塌料時產生的瞬間高壓或負壓),自動調節系統出現滯后,此時通過放空水封裝置來及時調節爐內壓力,保證爐內處于正壓狀態。其控制流程見圖1。2.1.2投資該技術改造每臺電爐投資大約680萬元,主要投資見表1。2.1.3爐“安全尾氣”該技術改造項目實施后,可完全回收黃磷電爐產生的尾氣,消除黃磷電爐“安全尾氣”。以1萬t/a黃磷電爐計,每年可多回收尾氣810萬m由表2可知,黃磷尾氣自動控制技術項目對黃磷生產的成本增加約147.0元/t,但是由于可多回收30%以上的黃磷尾氣(以單耗810m2.2黃磷水提取物、爐眼、熔渣道、黃磷精制氣、黃磷生產處理技術2.2.1沖渣水池的排放電爐爐眼排出的高溫爐渣在磷鐵槽重力分離后在粒化塔內經急速水流水淬、粒化,形成渣水混合物,渣水混合物經沖渣槽流到脫水器進行渣水分離,脫水后的爐渣經皮帶輸送機運送至渣倉。粒化塔和脫水器內所產生的水蒸氣通過管道收集后會同在爐眼及熔渣道、黃磷精制槽所產生的煙氣在噴淋塔內用冷水噴淋冷凝,冷凝下來的水返回沖渣水池。工藝流程見圖2。2.2.2主要投資情況水淬渣汽處理技術改造1臺電爐總投資大約在1010萬元,主要投資見表3。該投資為單獨1臺黃磷電爐的總投資,如果規劃合理,某些設備及管線可供多臺電爐使用,以降低總投資。2.2.3水淬渣汽治理運行成本低該技術改造項目實施后,高溫熔融爐渣經過沖渣、渣汽分離及兩級吸收處理,水淬效果好,自動化程度高,現場環境清潔,水蒸氣和有害物質被有序收集,水淬渣汽得到有效處理,原有水淬方式產生的水淬氣量由傳統工藝的10t減少到1t以下,減少90%,氟化物質量濃度由>50mg/m水淬渣汽治理運行成本主要在于水蒸氣冷凝動力消耗,如果有充足的水源作為冷卻水,可大幅度降低其成本消耗。2.3黃磷除磷水處理及污泥回收技術2.3.1黃磷分離和再生過濾系統從黃磷水洗塔、精制鍋出來的含磷污水進入離心分離機,將污水分為黃磷、泥磷、水三相。分離出來的粗磷中磷質量分數在93%左右,經精制后得到合格黃磷產品;分離出來的泥磷中磷質量分數在4%~8%,泥磷用泵輸送到連續蒸發回轉窯進行蒸發回收;分離后的水中w(固)在0.05%~0.20%、固型物中磷質量分數在1%以下,根據需要可選擇板框壓濾機再次過濾。其工藝流程見圖3。2.3.2主要投資狀況黃磷含磷污水處理及泥磷回收技術改造每臺電爐總投資大約在470萬元,主要投資見表5。黃磷污水處理主要設備是污水分離專用離心機和泥磷回收回轉窯,其中污水分離機每臺每小時大約可處理污水100m2.3.3污水分離離心分離該技術改造項目實施后,可對黃磷工藝含磷污水進行實時處理,消除污水沉降池帶來的環境問題,分離離心機將污水中80%以上的單質磷分離出來。離心分離的泥磷經連續蒸發回轉窯回收率達95%以上,回收后殘渣無害化,回收工藝環保。其運行成本見表6。3黃磷尾氣保鮮技術的應用黃磷清潔生產新技術自2012年在湖北興發化工集團有限公司實施以來已經陸續推廣使用,通過幾年的運行情況看,該技術已經走向成熟,對節能減排有著重大作用。1)黃磷尾氣自動控制技術的應用,對黃磷尾氣的抽取率由原來的60%~70%上升到現在的100%,徹底消除黃磷尾氣“天燈”。2)黃磷水淬渣汽治理技術的應用,徹底消除了黃磷爐渣水淬時煙霧彌漫現象,同時對爐眼及熔渣道、黃