[发明专利]一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置和方法

说明书

本发明公开了一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置，其特征在于，包括磨粉制球单元、空分单元、磷煤气化还原单元、分离净化单元；所述磨粉制球单元：用于将部分原料磨成粉状并制备磷球球团；所述空分单元：用于分离空气成分，制备氧气；所述磷煤气化还原单元：实现装置内各物料的气化还原反应，得到含磷炉气；所述分离净化单元：用于分离净化所述含磷炉气，得到黄磷和干净的合成气；所述磨粉制球单元将得到的所述磷球球团供给到所述磷煤气化还原单元，所述空分单元将气体物料供给到所述磷煤气化还原单元，所述磷煤气化还原单元内反应后产生的所述含磷炉气进入到所述分离净化单元，得到合成气和黄磷。本发明是一种高效、先进的联产黄磷和合成气的技术。

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置和方法。

背景技术

黄磷是重要的基本化工原料之一，它是生产热法磷酸及磷化物重要的母体原料，更是制备精细磷酸盐和精细有机磷化工的重要原料。目前可以进行工业化黄磷生产的只要两种方法：高炉法制磷和电炉法制磷。

高炉法制磷的工艺过程是以块状磷矿为原料，硅石为助熔剂，焦炭、无烟煤作为还原剂和燃料，按一定比例及顺序加入高炉。在炉内借助于热空气将焦炭燃烧提供热量，同时剩余的焦炭在高温条件下和熔融的磷矿发生化学还原反应，炉气从高炉顶部逸出，经除尘设备和冷凝精制装置获得磷产品。

高炉法制磷，有两个问题没有解决：其一，还原率低。国外上世纪30年代进行的中试装置，虽然资料上显示其渣中残磷最低可以达到1.5％(P₂O₅含量)，对应磷的还原率90％以上，但国内试验装置，实际达到的还原率最高为73.9％。其二，经济性差。国外上世纪高炉法制磷技术之所以能够发展，主要原因是当时电力资源比较紧张，电价相对较高，而焦炭价格相对比较便宜。随着发电行业的发展，电力供应充沛、电价降低，高炉法与电炉法相比，已经没有成本优势，高炉法也就逐渐失去了市场。电炉法生产黄磷是将磷矿石、硅石和焦炭的混合炉料加入电炉内，通入电能转换成热能将其熔融产生化学还原反应，使其中的磷升华出来，含磷炉气经冷凝洗涤、精制分离得到成品磷。但电炉法能耗高，污染重，无法实现长周期连续生产，并且要求磷矿石品位高。目前的黄磷生产技术已无法满足当前低碳环保的新要求。

CN107739025A公开了一种磷煤化工联产的设备和方法，该种设备利用煤气化反应产生的高温粗合成气作为黄磷生产的热源，不但解决了煤气化反应产生的粗合成气高温段热量无法利用的问题，而且可为黄磷生产提供热量，能量利用率高，同时将黄磷生产的反应产物CO与粗合成气一同作为合成氨的原料使用，提高液氨产品的产量，生产过程高效节能环保。磷煤化工联产的设备包括：原料储运单元、磨粉单元、制球烘干单元、还原反应单元、炉渣冷却单元、分离洗涤单元、空分单元、气化单元、变换单元、净化单元、合成单元。该工艺路线得到简化、各单元技术成熟，节能环保、应用风险小，为磷、煤化工多领域互补提供了有益的技术选择。然而，该技术中气化反应单元和还原反应单元是分别设置，占用厂区空间大、设备的加工、保养和维护成本较高，联产的产品为黄磷和液氨。

因此，开发一种热效率高、工艺优化、成本更低、节能环保的用于气化无烟煤同时还原磷矿石生成黄磷和合成气的装置和方法具有重要意义。

发明内容

为解决上述缺陷，本发明提供一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置及合成方法。

本发明所述的一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置，包括磨粉制球单元、空分单元、磷煤气化还原单元、分离净化单元；

所述磨粉制球单元：用于将部分原料磨成粉状并制备磷球球团；

所述空分单元：用于分离空气成分，制备氧气；

所述磷煤气化还原单元：实现所述磷煤气化还原单元内各物料的气化还原反应，得到含磷炉气；