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黃磷尾氣催化凈化技術:解行業百年之困
發布時間:2019-08-28 來源:中國化工報     分享到:

       我國是世界最大的黃磷生產國,產量占世界黃磷總產量的80%。而黃磷生產的尾氣中CO含量達85%~95%,是凈化難度最大的復雜有毒有害工業廢氣之一,已困擾世界黃磷行業100多年。由昆明理工大學、云南民族大學、四川省川投化學工業集團有限公司和湖北華爍科技股份有限公司等單位聯合完成的黃磷尾氣催化凈化技術與應用項目成功破解了這一難題,也因此榮獲了2014年國家技術發明二等獎。

       該項目主要完成人、昆明理工大學教授寧平介紹,黃磷生產工藝特點決定了尾氣中有還原性雜質,無法滿足常規催化氧化反應所需的高溫、富氧等條件。該項目首創了強還原氣氛下的多雜質低溫微氧同步催化氧化技術、催化劑的微波活化再生和磷硫分段回收溶劑再生技術,實現了強還原性廢氣中多形態磷、硫、砷、氰等雜質的深度氧化凈化,使黃磷尾氣中CO和磷、硫高效資源化利用成為可能。在此基礎上,項目組發明了有機硫、氰催化水解—氧化協同深度凈化技術,研發了兩種新型干法深度凈化技術,實現了尾氣中共存有機硫和HCN兩類難氧化雜質的精脫除,從而獲得高品質CO原料氣。

  該項目還發明了兼具傳統水洗+堿洗、化學沉淀分離和液相催化氧化三種凈化方法優勢的多效堿吸收—液相催化氧化耦合凈化技術。該技術可將堿吸收和液相催化氧化在同一反應器中耦合完成,液相催化氧化體系由堿性組分、載氧活性組分、催化氧化活性組分構成。通過堿吸收中和、化學沉淀、液相催化氧化三種凈化機制達到轉化單質磷為PH3、削減高濃度磷硫氰砷、吸收分離氟化物、回收硫黃資源等多重凈化效果,為干法凈化創造條件。

       為盡快實現項目成果的工業化應用,項目組還開發出六大系列催化新材料以及十類黃磷尾氣催化凈化特種裝備,建立了多種復雜有毒有害工業廢氣深度凈化工藝設計軟件包,可為各行業提供從工程設計施工、關鍵材料與設備到技術服務的完整解決方案,為項目成果的工業推廣奠定了基礎。

      在六大系列催化新材料中,低溫硫氰同步催化水解催化劑可在較低溫度(150℃~200℃)下將有機硫和HCN分別水解為H2S和NH3;氨選擇性氧化催化劑和低常溫轉化吸收型硫氰精脫劑可滿足特殊產品氣對NH3及有機硫、氰凈化的高要求,實現痕量硫、氰、氨的高精度脫除;此外還有低溫微氧同步催化氧化催化劑、有機硫氰催化水解—氧化一體化催化劑和多效堿吸收—液相催化氧化催化劑。

      十類特種裝備包括:黃磷尾氣固定床催化反應器、液相催化反應塔、黃磷尾氣燃氣鍋爐、黃磷尾氣安全燃排系統、催化劑及載體生產設備、催化劑再生裝置、黃磷尾氣專用分析設備、黃磷尾氣燃氣發電裝置、耐腐蝕換熱器、黃磷尾氣耐腐實驗裝置。

       2011年,該項目通過專家鑒定。鑒定委員會認為:該項目在黃磷尾氣凈化關鍵技術上有重大突破,總體達到國際先進水平,其中黃磷尾氣固定床催化氧化凈化、催化水解凈化、液相催化氧化凈化技術達到國際領先水平。

  在當時,該技術具有三大市場競爭優勢:一是經濟指標領先,擁有完整自主知識產權。黃磷尾氣中多形態磷、硫、砷、氰、氟凈化指標小于0.1毫克/立方米,采用該項目技術黃磷尾氣凈化成本約0.15元/立方米。該項目成果具有完整自主知識產權,其相關專利占全國同類專利44%。二是技術成熟,市場占有率高。三是獲得國家權威部門認可和推薦。工信部、科技部、中國環保產業協會等將其作為清潔生產技術、惠民計劃項目及國家重點環境保護實用技術推薦應用。

  從推廣應用情況和取得的經濟、環保與社會效益來看,該項目探索出了以資源化利用促成污染治理的新技術路線,解決了世界黃磷尾氣凈化難題,在改變我國對世界黃磷生產技術缺乏原創性貢獻的局面同時,確立了我國在世界黃磷行業的技術領先地位。


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