無機磷化工產品循環回收凈化技術

陸銀甫

【摘要】文中介紹了國內外凈化技術現狀和發展趨勢、循環回收凈化內容和技術、磷酸化合物聚合回收凈化設備工藝流程、應用前景。

【關鍵詞】循環回收凈化內容和技術;凈化設備流程;袋式除塵器

1、概況

國內無機磷化學工業產品中工業磷酸、工業三聚磷酸鈉、飼料磷酸氫鈣（磷酸二氫鈣）、工業六偏磷酸鈉等是大宗產品，產能大、產量高，生產廠點相對較集中，裝置規模較大，是污染物治理的重點產品，大宗磷化學工業產品主要與黃磷配套生產，多分布于西南和中南地區的湖北省。其它眾多二次加工無機磷化學工業產品如磷化物（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、醫藥及特種磷酸鹽產品及其它下游衍生物和精細化學品環境污染較小，但污染點多，周圍環境敏感。2018 年，無機磷化學工業SO2排放量約為3.5萬噸。綜上所述，無機磷化學產品生產，急需投入有效可靠的環保設備。

2、國內外凈化技術現狀和發展趨勢

2.1國內凈化技術現狀和發展趨勢：

化學工業在我國是一個比較老的工業部門，又加上產品種類繁多，大多為中小型化工企業，工藝落后，設備陳舊，排放污染物成份復雜，難以治理等。從清潔生產的角度來分析，其原因主要有：

（1） 我國化工產品的原料大多采用粗料，生產原料品位低、質量差，造成資源利用率低，環境負荷大，環境污染較為嚴重，如硫鐵礦制硫酸、磷礦制磷酸產生大量廢渣;中小型合成氨采用煤焦造氣，產生大量煤渣和含氰廢水。

（2） 中小型企業污染防治困難，大量的中小企業不僅在污染的預防，而且在污染的末端治理都很困難。大多數仍沿用上世紀落后的生產工藝，長期以來沒有進行很好的技術改造，工藝落后，設備陳舊，生產管理和設備維護不良亦造成資源流失和環境污染。

（3）大中型企業無機磷化學工業經過多年的發展和近十年來產業結構調整、技術進步，發生了較大的變化，整體技術、裝備水平、產品質量、能源消耗、環境保護水平和經濟效益都有明顯提高，現有規模較大企業不斷進行技術創新、技術進步，節約資源、降低能耗，強化環保、減少污染等任務，許多精細和專用磷化工產品環保治理還是空白，處于初期開發階段。行業總體科技水平與國外還相差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、食品級焦鈉、專用級焦磷酸鈉、無水鈉鹽生產由聚合干燥爐出來的尾氣進入尾氣余熱利用裝置回收余熱后進入布袋除塵器，來自中和工段的尾氣經風機引至食品級二氧化碳裝置精制生產食品級二氧化碳。

2.2國外凈化技術現狀和發展趨勢：

袋式除塵器對細塵粒（1μm～5μm）的效率在99%以上，還可以除去1μm甚至0.1μm的塵粒，適應性比較強，不受粉塵比電阻的影響，也不存在其他的污染問題，在選取適當的助濾劑條件下，能同時脫除氣體中的固、氣兩項污染物。由于這個特點，在無機磷化工工業中所有卸料揚塵點處基本上都使用袋式除塵器。 而無機磷化工產品的生產溫度較高，酸堿腐蝕PH值為3.4～12.5，一直以來仍是除塵器設備結構和濾料的一個障礙。

真正使布袋收塵器發生革命性的變革技術是美國杜邦公司率先開發出的PTFE即聚四氟乙烯覆膜技術。聚四氟乙烯是一種高分子化合物，化學性質穩定，耐酸堿，尤其耐酸性更好，耐高溫，在300℃以下物理化學特性穩定，高于300℃時出現不穩定活性。現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厚度并控制透氣性，都加有其他成分的添加劑，實際使用溫度在260℃以下，瞬間溫度可達280℃～290℃，超過300℃時物理與化學結構會被破壞。

3、循環回收凈化內容和技術

3.1磷酸半成品烘干廢氣污染防治

磷酸生產中半成品含有較多水分，需進行烘干。烘干一般采用天然氣作為熱源，比較清潔;如采用發生爐煤氣，需進行脫硫等凈化處理。半成品經回轉干燥機或閃蒸干燥后產生含有較高濃度粉塵的廢氣，其粉塵含量高達800g/Nm3以上。烘干廢氣的處理有許多加堿廢水收集中和一級氧化出水中和FeSO4濾渣過濾絮凝過濾 二級氧化中和 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，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窯法磷酸生產的廢氣污染防治

窯法磷酸生產是磷酸新型生產工藝方法，不僅可節約能源，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）。窯法磷酸生產的廢氣主要為原料準備中產生的廢氣和水合磷酸產生的廢氣。

采用干法設置吸塵罩旋風前置預收塵加布袋收塵進行除塵，除塵效率99%左右。尾氣中粉塵濃度為15mg/Nm3以下。

3.3凈化設備技術

（1）結構設計了二級收塵系統，回轉窯煙塵由引風機的作用引出，先進入旋風收塵系統，起到收塵和第一級降溫作用。外置進出風系統，氣流分布均衡;針對高濃度收塵，采用前側頂部上進風方式，便于設置導流機構，且對氣流中的粉塵起到很好的沉降作用。

（2）設計了自動降溫系統，從旋風收塵器出口到收塵器進口設計了長煙道，并配置了二套自控（中控）冷風降溫系統。

（3）結構設計中材料采用了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、內置PE-UHMW（超高分子量聚乙烯）板、大灰斗結構、粉塵儲存回收量大，防止粉料粘結灰斗壁面，便于間斷卸料分裝。

（4）針對設備承受負壓9000Pa強度大的特點， 整體結構上設計為抗耐強度處理，防止因負壓過大造成設備變形。

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

（6）采用了先進的PLC程序控制，冷風閥的調節實現溫度自動控制;設計在線檢測粉塵排放濃度儀表控制及報警系統;自動清灰、手動清灰可以任意設定清灰時間和切換。

結論：

無機磷化工產品循環回收凈化技術經湖北興發化工集團股份有限公司磷污染后期治理應用，經宜昌市環境保護監測站檢測，其排放指標符合國家最新標準要求;本項目技術可靠、運行高效、節能明顯，成本低廉，無論于國內還是國外都有相當的競爭力，有很高的市場需求度。產品具有很強的國際市場競爭能力，未來將會有更廣闊的市場，隨著該項目產品的產銷量逐步擴大，技術將日趨成熟。