節(jié)能減排的熱法磷酸生產(chǎn)技術(shù)

年節(jié)水800萬m3，節(jié)電1460萬kW·h，減排CO288萬t、SO21.6萬t，減排廢渣19萬t，企業(yè)獲得直接效益超過15億元的高效利用反應(yīng)熱副產(chǎn)工業(yè)蒸汽的熱法磷酸生產(chǎn)技術(shù)，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。這項(xiàng)已在國內(nèi)35套熱法磷酸裝置上應(yīng)用的技術(shù)成果，是國內(nèi)外惟一一套利用普通自然空氣燃燒黃磷并產(chǎn)生蒸汽的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，一舉改變了黃磷生產(chǎn)中需要外部供給熱量而自身產(chǎn)生的反應(yīng)熱能卻不能利用的尷尬局面，改寫了熱法磷酸廢熱排放的歷史。

該技術(shù)由云南省化工研究院主持，清華大學(xué)、浙江大學(xué)、江蘇工業(yè)學(xué)院共同開發(fā)成功。據(jù)了解，目前國內(nèi)已有35套裝置采用該技術(shù)，占全國熱法磷酸總產(chǎn)能的40%。

熱法磷酸是生產(chǎn)各種高附加值磷酸鹽的原料，近幾年國內(nèi)熱法磷酸產(chǎn)能呈不斷增長趨勢(shì)。熱法磷酸生產(chǎn)是通過吸收黃磷燃燒生成的氣體而獲得產(chǎn)品，每燃燒1t黃磷產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于燃燒833kg標(biāo)準(zhǔn)煤。在傳統(tǒng)的熱法磷酸生產(chǎn)中，一方面，為防止燃燒設(shè)備不被高溫腐蝕性氣體燒壞、腐蝕，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，需要用大量的水或稀磷酸將熱量帶走，這部分帶出的低品位熱能難以進(jìn)一步利用；另一方面，為保證黃磷的流動(dòng)及霧化燃燒，要求黃磷處于液相狀態(tài)，生產(chǎn)系統(tǒng)中的熔磷、供磷設(shè)備及其相關(guān)管線需要另外設(shè)置燃煤鍋爐供給蒸汽。這就形成了熱法磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)中既需要外部供給熱量而自身產(chǎn)生的反應(yīng)熱能又不能合理利用造成浪費(fèi)的尷尬現(xiàn)象。目前國外實(shí)現(xiàn)反應(yīng)熱回收利用的熱法磷酸工藝，使用的是經(jīng)特別處理的干燥空氣，附加設(shè)備投資大，材質(zhì)要求高，能耗高，并且每年還需更換被腐蝕的零部件。利用普通自然空氣燃燒黃磷的回收反應(yīng)熱副產(chǎn)工業(yè)蒸汽新技術(shù)，一直是世界性技術(shù)難題。在國內(nèi)多家單位的合作下，高效利用反應(yīng)熱副產(chǎn)工業(yè)蒸汽的熱法磷酸生產(chǎn)技術(shù)破繭而出。

該技術(shù)研發(fā)歷經(jīng)10余年，經(jīng)歷了基礎(chǔ)研究、中試、工業(yè)性試驗(yàn)、產(chǎn)業(yè)化的全過程。在項(xiàng)目開發(fā)過程中，項(xiàng)目組在國內(nèi)外首次發(fā)明了一整套利用普通自然空氣燃燒黃磷來回收反應(yīng)熱并副產(chǎn)工業(yè)蒸汽的熱法磷酸生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)和研制了將化工設(shè)備結(jié)構(gòu)要素與熱工設(shè)備結(jié)構(gòu)要素相結(jié)合、具有獨(dú)特創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵設(shè)備——特種燃磷塔，充分回收利用了黃磷燃燒放出的熱量。該項(xiàng)成果不僅解決了熱法磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)中自身所需的熱量問題，還可以外供大部分蒸汽，同時(shí)提高了吸收率，減少了循環(huán)水用量及消耗，省掉了原配套建設(shè)的專用燃煤鍋爐和換熱器。該技術(shù)的創(chuàng)新之處在于：生產(chǎn)過程中黃磷燃燒采用普通空氣，不需要進(jìn)行空氣干燥及相應(yīng)的干燥設(shè)備，降低了設(shè)備投資和生產(chǎn)成本。此外，該技術(shù)還解決了高溫腐蝕性氣體對(duì)材質(zhì)的腐蝕問題，能長周期穩(wěn)定地生產(chǎn)高品質(zhì)磷酸和蒸汽，熱回收率達(dá)到65.2%，不僅突破了國外文獻(xiàn)報(bào)道的使用普通自然空氣理論回收率63%的極限，也高于國外利用干燥空氣的實(shí)際熱能利用率。這項(xiàng)新技術(shù)與傳統(tǒng)熱法磷酸生產(chǎn)技術(shù)相比，節(jié)能減排效果也非常顯著，可減少循環(huán)冷卻水量60%，減少循環(huán)酸量50%，水化塔P2O5吸收率提高30%。采用該技術(shù)新建同等規(guī)模生產(chǎn)裝置，可減少投資20%；對(duì)原有傳統(tǒng)生產(chǎn)裝置進(jìn)行改造，可提高生產(chǎn)能力30%以上。該技術(shù)在2003年獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。

目前該技術(shù)已在熱法磷加工行業(yè)20個(gè)企業(yè)的35套生產(chǎn)裝置上實(shí)施了技術(shù)轉(zhuǎn)讓，其中包括江陰澄星磷化工股份有限公司等在行業(yè)內(nèi)有較大影響力的企業(yè)，形成了1萬～9萬t/a不同生產(chǎn)能力的磷酸系列成套技術(shù)。實(shí)施該技術(shù)的裝置總產(chǎn)能達(dá)153萬t，占全國熱法磷酸總產(chǎn)能的40%。據(jù)測(cè)算，該技術(shù)的實(shí)施可年產(chǎn)蒸汽折標(biāo)煤35.4萬t，節(jié)水800萬m3，節(jié)電1460萬kW·h，減少通過循環(huán)冷卻水向環(huán)境排放熱量1×1012kJ/a，企業(yè)獲得的直接效益超過15億元，為我國的節(jié)能減排作出了重要貢獻(xiàn)。