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連續催化氧化工藝助黃磷尾氣脫磷

文字:[大][中][小] 2015-8-12    瀏覽次數:1567    

  黃磷企業看好合成氣制乙二醇工藝路線,電石尾氣制乙二醇工藝路線的成功模式對黃磷企業而言具有豐富的借鑒意義,但黃磷尾氣凈化問題讓兩者無法聯姻。

  黃磷尾氣利用需要脫除氟、砷、磷、硫等雜質。其中氟、砷、硫的脫除有較為成熟的工藝,所以黃磷尾氣凈化的技術難點是脫磷。目前企業凈化黃磷尾氣普遍使用的是水洗加堿洗法、變溫吸附法和不連續催化氧化法3種方式。但這3種方式在工業化運行中均出現不同的問題:水洗加堿洗法在堿洗過程中單質磷會和堿反應生成磷化氫,因此達不到將磷有效脫除的目的,同時還會排放大量的廢堿液;變溫吸附法工藝較為復雜,解吸下來的磷等雜質處理不當可能會造成二次污染;不連續催化氧化法脫磷為間歇操作,需多塔切換操作,吸附飽和的催化劑需再生,且催化效果隨再生而有較大衰減。
  鑒于上述方法存在的問題,北京北大先鋒科技有限公司著手致力于攻克黃磷尾氣脫磷這個難題。這項研究若取得工業化成功,很可能會將黃磷尾氣高附加值利用推向一個新的階段。
  北大先鋒研發的連續催化氧化脫磷工藝,其原理是將過濾增壓后的黃磷尾氣進行催化氧化,生成的磷氧化物從催化劑表面脫附后以氣態形式轉移出床層,催化劑無需再生,從而使得黃磷尾氣凈化反應可以連續的進行。該工藝操作單元少、工藝簡潔,減少了設備和操作的復雜性,因此大幅降低了投資和能耗,有利于黃磷企業節省設備的長期運行成本。
  該工藝之所以能夠實現連續性催化氧化,其關鍵在于北大先鋒研發的催化劑擁有3個較為突出的創新優勢。
  第一,普通的脫磷催化劑需要反復再生,并且經過一段時間后催化劑會失效,必須重新裝填新的催化劑,裝置才能繼續運行。而北大先鋒研發的新型催化劑在連續的脫磷反應過程中無需再生,有效解決了目前已有的不連續脫磷技術存在的諸多問題。
  第二,不同于以往任何黃磷尾氣的凈化工藝,北大先鋒研發的新型催化劑具有良好的耐硫性能,黃磷尾氣中的總硫含量在脫除磷雜質前后沒有明顯變化,并且不影響催化劑的連續脫磷性能。這意味著北大先鋒的連續脫磷工藝可以先脫除總磷,下一步黃磷企業可根據黃磷尾氣的利用方式靈活選擇脫硫方式和脫硫深度。例如,利用黃磷尾氣進行發電時,需要燃煤做輔助燃料。黃磷尾氣中的總硫與煤中的硫燃燒后均生成二氧化硫,對鍋爐而言,沒有必要預先進行硫化氫的脫除,因此,尾氣中的硫可以和煤中的硫同步去除,巧妙簡化了一道工序。
  第三,新型催化劑性能穩定,可保證設備長時間運行,保守預估可連續使用3到5年,極大地保障了黃磷企業可長期穩定地向下游工序供給凈化尾氣。
  2014年10月,該工藝在云南某磷電公司完成了中試試驗。裝置連續運行時間1年半,凈化尾氣總量120萬立方米。凈化后的尾氣總磷含量由凈化前的1200~1500毫克/立方米下降到1毫克/立方米(約為0.7ppm)以下,即實現了將總磷控制在1ppm以下的目標,這樣可以滿足發電和化工合成的原料氣要求,整個工藝流程中沒有其他形式的“三廢”排出。
  根據中試裝置運行數據測算,若以黃磷尾氣氣量為每小時2萬立方米的規模為標準,連續催化氧化脫磷工藝前期投資約為2000萬元,處理每立方米尾氣運行成本約為0.08元(含折舊),裝置投資和運行成本均低于不連續氧化吸附脫磷和變溫吸附脫磷費用。
  目前,已有黃磷企業對該項凈化工藝投入極大的關注,北大先鋒預計將在近期開工建設第一套工業化裝置。
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