無機(jī)磷化工產(chǎn)品循環(huán)回收凈化技術(shù)

陸銀甫

【摘要】文中介紹了國(guó)內(nèi)外凈化技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)、循環(huán)回收凈化內(nèi)容和技術(shù)、磷酸化合物聚合回收凈化設(shè)備工藝流程、應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)回收凈化內(nèi)容和技術(shù);凈化設(shè)備流程;袋式除塵器

1、概況

國(guó)內(nèi)無機(jī)磷化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品中工業(yè)磷酸、工業(yè)三聚磷酸鈉、飼料磷酸氫鈣（磷酸二氫鈣）、工業(yè)六偏磷酸鈉等是大宗產(chǎn)品，產(chǎn)能大、產(chǎn)量高，生產(chǎn)廠點(diǎn)相對(duì)較集中，裝置規(guī)模較大，是污染物治理的重點(diǎn)產(chǎn)品，大宗磷化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品主要與黃磷配套生產(chǎn)，多分布于西南和中南地區(qū)的湖北省。其它眾多二次加工無機(jī)磷化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品如磷化物（三氯化磷、三氯氧磷、五氧化二磷、五硫化二磷等）、高純級(jí)磷酸（食品、電子或試劑類等）、焦磷酸鹽（焦磷酸鈉、焦磷酸鉀等）、次磷酸鈉、聚磷酸銨、食品、醫(yī)藥及特種磷酸鹽產(chǎn)品及其它下游衍生物和精細(xì)化學(xué)品環(huán)境污染較小，但污染點(diǎn)多，周圍環(huán)境敏感。2018 年，無機(jī)磷化學(xué)工業(yè)SO2排放量約為3.5萬噸。綜上所述，無機(jī)磷化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)，急需投入有效可靠的環(huán)保設(shè)備。

2、國(guó)內(nèi)外凈化技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

2.1國(guó)內(nèi)凈化技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)：

化學(xué)工業(yè)在我國(guó)是一個(gè)比較老的工業(yè)部門，又加上產(chǎn)品種類繁多，大多為中小型化工企業(yè)，工藝落后，設(shè)備陳舊，排放污染物成份復(fù)雜，難以治理等。從清潔生產(chǎn)的角度來分析，其原因主要有：

（1） 我國(guó)化工產(chǎn)品的原料大多采用粗料，生產(chǎn)原料品位低、質(zhì)量差，造成資源利用率低，環(huán)境負(fù)荷大，環(huán)境污染較為嚴(yán)重，如硫鐵礦制硫酸、磷礦制磷酸產(chǎn)生大量廢渣;中小型合成氨采用煤焦造氣，產(chǎn)生大量煤渣和含氰廢水。

（2） 中小型企業(yè)污染防治困難，大量的中小企業(yè)不僅在污染的預(yù)防，而且在污染的末端治理都很困難。大多數(shù)仍沿用上世紀(jì)落后的生產(chǎn)工藝，長(zhǎng)期以來沒有進(jìn)行很好的技術(shù)改造，工藝落后，設(shè)備陳舊，生產(chǎn)管理和設(shè)備維護(hù)不良亦造成資源流失和環(huán)境污染。

（3）大中型企業(yè)無機(jī)磷化學(xué)工業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展和近十年來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進(jìn)步，發(fā)生了較大的變化，整體技術(shù)、裝備水平、產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗、環(huán)境保護(hù)水平和經(jīng)濟(jì)效益都有明顯提高，現(xiàn)有規(guī)模較大企業(yè)不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步，節(jié)約資源、降低能耗，強(qiáng)化環(huán)保、減少污染等任務(wù)，許多精細(xì)和專用磷化工產(chǎn)品環(huán)保治理還是空白，處于初期開發(fā)階段。行業(yè)總體科技水平與國(guó)外還相差10～20 年。

1）窯法磷酸聚合

窯法磷酸排放的廢氣主要為水化塔經(jīng)凈化處理后排放的尾氣。其污染物為顆粒物、SO2和氟化物，氟化物主要成分為SiF4 和HF，排放量約為3000～7000Nm3/t（85%磷酸）。窯法磷酸排放的氣體還有原料準(zhǔn)備工序所排放的氣體：烘干、球磨、磷礦成型（或成球）工序排放的氣體，主要污染物為顆粒物（粉塵）、SO2;排放量為2000～4000Nm3/t（磷礦或其他原料）。

2）磷酸干燥

酸式焦磷酸鈉、食品級(jí)焦鈉、專用級(jí)焦磷酸鈉、無水鈉鹽生產(chǎn)由聚合干燥爐出來的尾氣進(jìn)入尾氣余熱利用裝置回收余熱后進(jìn)入布袋除塵器，來自中和工段的尾氣經(jīng)風(fēng)機(jī)引至食品級(jí)二氧化碳裝置精制生產(chǎn)食品級(jí)二氧化碳。

2.2國(guó)外凈化技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)：

袋式除塵器對(duì)細(xì)塵粒（1μm～5μm）的效率在99%以上，還可以除去1μm甚至0.1μm的塵粒，適應(yīng)性比較強(qiáng)，不受粉塵比電阻的影響，也不存在其他的污染問題，在選取適當(dāng)?shù)闹鸀V劑條件下，能同時(shí)脫除氣體中的固、氣兩項(xiàng)污染物。由于這個(gè)特點(diǎn)，在無機(jī)磷化工工業(yè)中所有卸料揚(yáng)塵點(diǎn)處基本上都使用袋式除塵器。 而無機(jī)磷化工產(chǎn)品的生產(chǎn)溫度較高，酸堿腐蝕PH值為3.4～12.5，一直以來仍是除塵器設(shè)備結(jié)構(gòu)和濾料的一個(gè)障礙。

真正使布袋收塵器發(fā)生革命性的變革技術(shù)是美國(guó)杜邦公司率先開發(fā)出的PTFE即聚四氟乙烯覆膜技術(shù)。聚四氟乙烯是一種高分子化合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿，尤其耐酸性更好，耐高溫，在300℃以下物理化學(xué)特性穩(wěn)定，高于300℃時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定活性。現(xiàn)在用于布袋覆膜的聚四氟乙烯薄膜都不是單純的聚四氟乙烯，為了保證薄膜制作的適當(dāng)厚度并控制透氣性，都加有其他成分的添加劑，實(shí)際使用溫度在260℃以下，瞬間溫度可達(dá)280℃～290℃，超過300℃時(shí)物理與化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞。

3、循環(huán)回收凈化內(nèi)容和技術(shù)

3.1磷酸半成品烘干廢氣污染防治

磷酸生產(chǎn)中半成品含有較多水分，需進(jìn)行烘干。烘干一般采用天然氣作為熱源，比較清潔;如采用發(fā)生爐煤氣，需進(jìn)行脫硫等凈化處理。半成品經(jīng)回轉(zhuǎn)干燥機(jī)或閃蒸干燥后產(chǎn)生含有較高濃度粉塵的廢氣，其粉塵含量高達(dá)800g/Nm3以上。烘干廢氣的處理有許多加堿廢水收集中和一級(jí)氧化出水中和FeSO4濾渣過濾絮凝過濾 二級(jí)氧化中和 絮凝濾渣H2O2 加堿PAC PAMFeSO4 H2O2 加堿PAC PAM34工藝和方法，較好的方法袋式過濾干法收塵技術(shù)，過濾效果較好，如果濾袋正常工作，尾氣中粉塵含量可在15mg/Nm3以下。

3.2窯法磷酸生產(chǎn)的廢氣污染防治

窯法磷酸生產(chǎn)是磷酸新型生產(chǎn)工藝方法，不僅可節(jié)約能源，還可利用中低品位磷礦，且無廢渣（可用作低溫耐火磚或建材）。窯法磷酸生產(chǎn)的廢氣主要為原料準(zhǔn)備中產(chǎn)生的廢氣和水合磷酸產(chǎn)生的廢氣。

采用干法設(shè)置吸塵罩旋風(fēng)前置預(yù)收塵加布袋收塵進(jìn)行除塵，除塵效率99%左右。尾氣中粉塵濃度為15mg/Nm3以下。

3.3凈化設(shè)備技術(shù)

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了二級(jí)收塵系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)窯煙塵由引風(fēng)機(jī)的作用引出，先進(jìn)入旋風(fēng)收塵系統(tǒng)，起到收塵和第一級(jí)降溫作用。外置進(jìn)出風(fēng)系統(tǒng)，氣流分布均衡;針對(duì)高濃度收塵，采用前側(cè)頂部上進(jìn)風(fēng)方式，便于設(shè)置導(dǎo)流機(jī)構(gòu)，且對(duì)氣流中的粉塵起到很好的沉降作用。

（2）設(shè)計(jì)了自動(dòng)降溫系統(tǒng)，從旋風(fēng)收塵器出口到收塵器進(jìn)口設(shè)計(jì)了長(zhǎng)煙道，并配置了二套自控（中控）冷風(fēng)降溫系統(tǒng)。

（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中材料采用了321不銹鋼材料，有極好的耐酸堿、抗腐蝕、耐高溫作用。采用大角度、內(nèi)置PE-UHMW（超高分子量聚乙烯）板、大灰斗結(jié)構(gòu)、粉塵儲(chǔ)存回收量大，防止粉料粘結(jié)灰斗壁面，便于間斷卸料分裝。

（4）針對(duì)設(shè)備承受負(fù)壓9000Pa強(qiáng)度大的特點(diǎn)， 整體結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)為抗耐強(qiáng)度處理，防止因負(fù)壓過大造成設(shè)備變形。

（5）濾袋選用耐高溫、耐酸堿、抗腐蝕復(fù)合濾料，并對(duì)回轉(zhuǎn)窯煙氣溫度高、濕度高的特點(diǎn)，采取了濾料纖維PTFE滲膜處理。

（6）采用了先進(jìn)的PLC程序控制，冷風(fēng)閥的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制;設(shè)計(jì)在線檢測(cè)粉塵排放濃度儀表控制及報(bào)警系統(tǒng);自動(dòng)清灰、手動(dòng)清灰可以任意設(shè)定清灰時(shí)間和切換。

結(jié)論：

無機(jī)磷化工產(chǎn)品循環(huán)回收凈化技術(shù)經(jīng)湖北興發(fā)化工集團(tuán)股份有限公司磷污染后期治理應(yīng)用，經(jīng)宜昌市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站檢測(cè)，其排放指標(biāo)符合國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)要求;本項(xiàng)目技術(shù)可靠、運(yùn)行高效、節(jié)能明顯，成本低廉，無論于國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都有相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)力，有很高的市場(chǎng)需求度。產(chǎn)品具有很強(qiáng)的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，未來將會(huì)有更廣闊的市場(chǎng)，隨著該項(xiàng)目產(chǎn)品的產(chǎn)銷量逐步擴(kuò)大，技術(shù)將日趨成熟。