[发明专利]从四羟甲基硫酸磷生产尾气制取高纯H2与PH3的方法

说明书

㈠技术领域：本发明涉及一种利用工业废气进行分离回收制取H₂与PH₃的技术，具体是从四羟甲基硫酸磷生产尾气制取高纯H₂与PH₃的方法。

㈡背景技术：目前，四羟甲基硫酸磷的生产过程是PH₃气体与甲醛、硫酸及水在合成塔内逆流接触吸收，其反应尾气由未反应完成的甲醛，部分PH₃气体，部分H₂气体及多种气体杂质组成，常规处理办法为直接排空或燃烧后排空，对环境造成污染。高纯PH₃气体，H₂气体均为重要的化工原料，具有较高的经济价值。本发明旨在分离并提纯该尾气中各种有效成分，有效降低有害气体排放，以实现变废为宝的目的。

㈢发明内容：本发明的目的就是提供一种从四羟甲基硫酸磷生产尾气制取高纯H₂与PH₃的方法；该方法能有效降低有害气体排放，变废为宝，并分离获得纯度达到99.99%的H₂和PH₃气体。本发明包括下述步骤：

A、系统准备

在主要由真空系统、吸附系统、制冷系统、精馏系统及氮气加热系统组成的分离系统装置中，首先开启真空系统，使精馏系统中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号精馏塔逐个达到2Kpa的真空状态；再开启制冷系统，使精馏系统中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号精馏塔均降至-90℃；

B、气体初级净化

常温常压下将原料尾气加压至0.5MPa后进入所述吸附系统的吸附塔，气体流速控制在50L/min-80L/min；

C、分离H₂

从上述吸附塔出来的气体首先进入Ⅰ号精馏塔，在-90℃的环境中使AsH₃,FH₃,HF三种气体液化，并沉积于塔底，H₂气体集中于塔中上部，将H₂气体送至氢气储罐中储存，关闭Ⅰ号精馏塔使之停止工作；

D、分离PH₃

在Ⅰ号精馏塔夹层内引入经加热的氮气，给精馏塔底部的AsH₃,FH₃,HF三种液化冷凝液稍许加热至-75℃，开启Ⅱ号精馏塔的进气阀，将Ⅰ号精馏塔内的汽液混合物全部排入Ⅱ号塔内，此时Ⅱ号塔内温度为-75℃，再通过制冷机进一步降温并维持于-85℃，此时PH₃以气相存在，AsH₃,HF仍处于液相，之后开启Ⅲ号精馏塔，PH₃进入Ⅲ号精馏塔内，在其中凝结最终固化，Ⅱ号塔中的液态AsH₃,HF,经氮气加热后排入到废气储罐。Ⅲ号塔内的分离出极少的残气排空，固化于Ⅲ号塔内的PH₃，经氮气加热后，使固体PH₃液化，进而排入磷化氢储罐中。

 

实现上述工艺方法的系统装置包括尾气气柜，吸附系统，真空系统、制冷系统、精馏系统、氮气加热系统、H₂、PH₃气体储罐及废气储槽；所述吸附系统包括一个分子筛吸附塔，主要是对尾气进行初级净化，以除去H₂O,CO₂,CH₂O；在吸附塔与尾气气柜之间装有加压机；所述真空系统包括一台双级水环式真空泵，主要为精馏系统提供真空环境；所述制冷系统包括一个两级复叠制冷机，一个三级复叠制冷机，主要为精馏系统制冷降温；所述精馏系统包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号三个精馏塔，旨在利用各种气体的不同性质进行分离；在精馏塔与制冷机之间装有回冷器；所述氮气加热系统包括一个氮气加压机及氮气加热器，主要为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号三个精馏塔内的冷凝液提供热源。将上述设备按工艺要求安装连接即可。

本发明的基本原理为，首先尾气采用分子筛吸附法进行初级净化，以除去H₂O,CO₂,CH₂O,然后利用深冷精馏分离出AsH₃,FH₃,HF，H₂,PH₃,最终得到不小于99.99%（4N级）的PH₃,H₂。