[发明专利]从电炉制磷炉气中回收黄磷的方法、设备及专用收磷装置

说明书

技术领域

本发明涉及从电炉制磷炉气中回收黄磷的方法、设备及专用收磷装置。

背景技术

工业化应用的电炉法黄磷生产工艺分为使用大型自焙电极制磷电炉的生产工艺和使用多电极制磷电炉生产工艺。这两种工艺虽在电炉炉型及规模、入炉原料处理要求、炉气除尘措施等方面存在差异，但主要流程基本相同，即都是将由磷矿石、硅石和焦炭按比例配成的混合料送入电炉，在电炉内的混合料发生还原反应生成炉气，炉气从反应熔区逸出，经过炉内上部由连续补充的混合料所形成的炉气过滤层后携带一部分混合料中的杂质从电炉中排出，再经除尘、冷凝洗涤、精制分离得到黄磷产品，尾气则回收利用或排放。

其中，在使用大型自焙电极制磷电炉的生产工艺中，电炉变压器容量一般为50000－90000KVA，产量一般在30000吨/年以上，采用自焙电炉；对入炉原料要求非常严格（如入炉焦炭水分、粒度等），通常采用烧结法、球团法进行预处理后才能入炉，不能直接使用块矿入炉，且产生的炉气温度一般高于350℃；从电炉排出的炉气进入静电除尘器（即干法除尘），除尘净化后的炉气（含尘量一般在50mg/m³左右）进入冷凝回收系统后得到粗磷，然后将粗磷导入粗磷精制系统中进行精制，得到黄磷产品。

使用多电极制磷电炉的生产工艺中，电炉变压器容量及产量均比大型自焙电极制磷电炉工艺小的多，一般为28000KVA以下，产量一般为7000－10000吨/年，采用成型石墨电极，布置形式一般为三相6根或三相7根直径500mm或直径600mm石墨电极；入炉原料不需烧结料或球团料，采用烘干预处理，块矿入炉，炉气温度一般100－170℃；从电炉排出的炉气直接进入冷凝回收系统（即湿法除尘），冷凝后的黄磷进入收集槽中即为粗磷，然后将粗磷导入粗磷精制系统中进行精制，得到黄磷产品和大量泥磷。

上述使用大型自焙电极制磷电炉的生产工艺虽能够产生较少的泥磷和废水，但静电除尘器配套设施建设费用巨大、运行和维修费用高、人员技术要求高，并且对炉气中的粉尘净化处理并不充分，不能理想解决尾气中PM2.5的排放问题。而使用多电极制磷电炉的生产工艺会有大量难分离的泥磷产生，且尾气中的含尘量更高。

本发明专利申请的申请人曾在申请号为2013104546439、2013104548326号的中国专利申请文件中分别提供了一种使用多电极制磷电炉的黄磷生产方法及设备和使用大型自焙电极制磷电炉的黄磷生产方法，由于这两种方法都采用干式除尘系统对电炉制磷炉气进行除尘净化，并且干式除尘系统中又使用了安装多孔材料膜滤芯的过滤器对电炉制磷炉气进行高温精密过滤，因此，通过这两种方法生产黄磷过程中基本不产生泥磷并能降低尾气含尘量。但是，由于这两种方法在对除尘净化后的炉气进行冷凝时仍采用喷淋冷却的方式，还是可能产生一定量泥磷，同时会消耗大量的冷却水，从而在后续产生大量废水，不仅极大增加粗磷精制时的蒸汽消耗量，同时也会带来废水处理问题。目前为此，电炉法黄磷生产均是通过这样的喷淋冷却方式生产粗磷，这种方式已写入黄磷生产规范中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题首先是提供一种对电炉制磷炉气进行冷凝时不采用喷淋冷却方式的电炉制磷炉气中回收黄磷的方法、设备及专用收磷装置，解决目前喷淋冷却方式所带来的普遍问题。本发明其次还将提供一种使用大型自焙电极制磷电炉生产黄磷的方法及设备，其对电炉制磷炉气进行冷凝时也不采用喷淋冷却方式。

本发明所提供的从电炉制磷炉气中回收黄磷的方法，包括的步骤有：

1）在确保电炉制磷炉气的温度处于该电炉制磷炉气中磷蒸汽露点温度以上的条件下，使用干式除尘系统对所述电炉制磷炉气进行除尘净化，从而使该电炉制磷炉气的固含量达到10－50mg/m³以下；

2）将净化后的炉气送至一收磷装置，该收磷装置具有由壳体所构成的换热室及设置在该换热室内的间壁换热器，所述炉气进入换热室从而与间壁换热器充分接触；

3）向间壁换热器的内部流路中通入低温介质，该低温介质与所述炉气在间壁换热器的隔离下非混合传热，从而使黄磷冷凝析出并大量附着于间壁换热器表面，换热后的尾气排出收磷装置；

4）向间壁换热器的内部流路中通入替换低温介质的高温介质，该高温介质与附着于间壁换热器表面的黄磷非混合传热，从而使黄磷熔化并滴入收磷装置底部的收磷槽中，然后再通过收磷槽获取黄磷。