[发明专利]一种利用窑法或高炉法生产磷酸的炉气生产合成氨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用窑法或高炉法生产磷酸的炉气生产合成氨的方法，属于资源综合利用及合成氨技术领域。

背景技术

磷酸的工业化生产工艺主要分为三种：湿法磷酸、热法磷酸和窑法（或高炉法）磷酸。窑法（或高炉法）磷酸是指以碳做还原剂，含二氧化硅物料做助剂直接还原磷矿制取磷酸。随着我国磷矿资源的贫化，高品位磷矿将在十年左右枯竭，窑法（或高炉法）磷酸可直接以中低品味磷矿为原料生产磷酸，这预示着窑法（或高炉法）磷酸工艺有广阔的发展前景。

窑法（或高炉法）磷酸中窑（高）炉气的主要成分为磷蒸汽、粉尘、氮气和一氧化碳，现有工艺中窑（高）炉气均经过空气氧化回收磷后直接排放，尾气中的粉尘会对大气造成污染，氧化后排放的大量二氧化碳对环境有较大的影响。中国专利文献CN101767779A（申请号为200910300004.0）公开了一种使用高炉生产磷酸的方法及所用设备，该专利文献说明高炉气中的粉尘也含有大量的磷，高炉气经空气氧化后通过三级回收方式回收泥磷，泥磷氧化燃烧制备磷酸，该工艺中磷的回收率提高到98%，但其除尘后的尾气直接排放，对环境造成污染。现有窑法（或高炉法）磷酸工艺中窑（高）炉气经空气氧化将尾气中CO直接被氧化成CO₂排空，殊为可惜。本发明针对上述问题，提出了窑（高）炉气不氧化，先经过冷却脱磷和除尘工艺，再将含大量CO的尾气作为合成氨的原料，进行进一步综合利用。

经文献检索，目前尚无任何利用窑法或高炉法生产磷酸的炉气合成氨的公开报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种利用窑法或高炉法生产磷酸的炉气生产合成氨的方法，为窑法（或高炉法）磷酸尾气的资源综合利用开辟一条新的途径。

窑法或高炉法生产磷酸是将磷矿石和焦炭等原料进行配料后高温煅烧得到炉气，回收炉气中的粗磷和泥磷，氧化燃烧粗磷和泥磷后水吸收五氧化二磷气体制备磷酸。

术语解释：

改良ADA法脱硫：湿法脱硫的一种，脱硫剂蒽醌二磺酸钠加入五氧化二钒和其它物质以纯碱水溶液配成的母液用于脱硫的方法。

改良热碱法脱碳：以碳酸钾溶液为吸收剂，加入二乙醇胺或ACT-1等为活化剂，此外还添加缓蚀剂和消泡剂共同配制的母液用于脱碳的方法。

本发明的技术方案如下：

一种利用窑法或高炉法生产磷酸的炉气生产合成氨的方法，包括如下步骤：

（1）将窑法或高炉法生产磷酸的炉气先经过水浴冷却除去磷蒸汽和大部分粉尘，再先后通过文氏管和纤维除雾器进行除尘得到尾气；

（2）尾气先进行湿法氧化法脱硫，经上述脱硫后进入变换工序，所述的变换工序为尾气中的一氧化碳与水在催化剂存在下反应制得氢气，所得氢气与氮气按摩尔比为2.5～2.9：1混合，得合成氨原料气；

（3）将合成氨原料气经脱硫、脱碳、气体精制后进入合成塔生产合成氨。合成氨降温冷却液化分离出系统，未反应的氢气氮气循环使用。

脱硫主要除去合成氨原料气中的含硫杂质，脱碳主要除去合成氨原料气中的二氧化碳、一氧化碳等含碳杂质，气体精制主要进一步除去合成氨原料气中的二氧化碳、一氧化碳等杂质。本发明湿法氧化法脱硫、变换工序、脱硫、脱碳、气体精制、合成氨分离及未反应氢氮气循环均按照合成氨领域常规操作即可。

根据本发明，优选的，步骤（1）所述的水浴冷却是通过接磷池常温水冷却或串联的3级吸收塔常温水淋洗。

根据本发明，优选的，步骤（1）通过文氏管和纤维除雾器除尘后尾气中CO体积含量≥12%。

本发明步骤（2）中变换工序所用催化剂为合成氨领域常规催化剂，市售产品。

根据本发明，优选的，步骤（3）所述的脱硫采用干法烟气脱硫或湿法脱硫；脱碳采用加压水洗脱碳、甲醇洗涤脱碳或碱性溶液吸收脱碳；气体精制采用铜洗法精制或甲烷化法精制。

本发明窑法或高炉法生产磷酸的炉气不经空气氧化，先经过冷却脱磷和除尘工艺，得到尾气作为合成氨的原料。

本发明有以下特征和有益效果：

1、本发明首次直接将窑法或高炉法生产磷酸的炉气回收泥磷后作为合成氨的原料，对物料进行全面综合利用，杜绝尾气排放污染环境。

2、本发明解决了以往工艺磷蒸汽氧化时易发生爆炸的问题。

3、本发明所述方法工艺简单，原料利用度高，副产合成氨，提高了整体工艺价值，对环境友好，具有较好的社会效益和经济效益。

具体实施方式

下面结合实例对本发明所述技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。