一种黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法与流程

本发明属于黄磷生产及干法收磷，具体涉及一种黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法。

背景技术：

1、电炉法生产黄磷是目前工业上普遍采用的方法。将磷矿石、硅石和焦炭按一定配比混合，在电炉高温下进行熔融还原反应，生成的磷蒸气与co等气体由导气管排出，形成黄磷炉气。目前传统的黄磷炉气收磷工艺通常是在喷淋塔内用水直接喷淋冷却，使气态磷冷凝为液态黄磷沉入槽底收集。

2、但是这种工艺存在以下问题：首先，泥磷大量产生，一次磷收率低。喷淋过程中，水与磷炉气中的四氟化硅形成胶状粘性物质包裹黄磷，导致分离困难，形成大量硅胶型泥磷，不仅显著降低一次磷收率，而且泥磷本身还属于危险废物，处理难度大、成本高。其次，黄磷炉气进入喷淋塔后，被水急速冷却，气态磷被大量冷凝为液态，与此同时，炉气中的砷物质与固液态磷形成共存体，造成黄磷产品中砷含量较高，无法通过简单的物理方式分离，黄磷品质低。此外，喷淋法水资源消耗大，产生大量含磷、含砷、含氟废水，处理成本高。

3、现有技术中也有针对低温干法收磷的研究，但均存在各种问题。其中cn113797582a是一种含磷气体干法冷却回收磷单质的方法，公开了将除尘后的含磷气体增压后进行涡流冷却，得到冷气流和热气流，冷气流使气态磷单质迅速凝结为固体颗粒并回收，但该方法依赖高压增压实现涡流制冷效应，系统能耗高，且其对黄磷炉气中常伴生的砷等其他杂质组分未涉及同步去除，产品纯度受限。由此可见，传统喷淋收磷工艺磷和砷容易形成共存体，无法简单进行物理分离，且产生大量泥磷和废水。而现有干法收磷的研究则受限于系统能耗高、对设备要求苛刻，产物纯度低的问题。

4、针对上述现有技术的不足，有必要发明一种黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法，通过对黄磷炉气进行梯度降温，将大量黄磷在与水接触前即冷凝为液态，避免形成硅胶型泥磷、降低黄磷产品中的砷含量。

技术实现思路

1、为了解决现有的问题，本发明的目的在于提供一种黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法。

2、本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：

3、s1、一级收磷：从磷炉导气管出来的黄磷炉气在一级降温收磷区通过间接换热逐渐降温至115-125℃，在降温过程中，部分气态黄磷冷凝为液态黄磷，气态砷凝华为固态砷，收集得到粉尘和液态磷的混合物，经过水漂洗得到一级收磷产品；

4、s2、二级收磷：将经过一级收磷的黄磷尾气在二级降温收磷区通过间接换热逐渐降温至40-60℃，在降温过程中，部分气态黄磷冷凝为液态黄磷，极少的气态砷凝华为固态砷，收集得到粉尘含量较低的粉尘和液态磷的混合物，经过水漂洗得到二级收磷产品；

5、s3、三级收磷：将经过二级收磷的黄磷尾气在三级降温收磷区通过水文丘里直接水洗换热降温至室温，在降温过程中，残余的气态黄磷冷凝为固态黄磷，收集粉尘含量极低的粉尘和固液态磷的混合物，经过水漂洗可得到黄磷精品；同时尾气得到进一步净化。

6、s4、尾气输送：经过三级收磷和净化后的黄磷尾气输送到气柜或用户。

7、优选的，s1和s2中所述的降温速率为40-60℃/min。

8、优选的，s1中所述的降温冷源为0.3mpa低压蒸汽。

9、优选的，s2中所述的降温冷源为温度大于50℃的淬渣池热水。

10、优选的，s1和s2中所述的水漂洗具体为将混合物加入65-75℃的热水中，缓慢搅拌10-30分钟，静置沉降8小时，分离并收集液态黄磷，经冷却后即得。

11、优选的，所述水漂洗的次数为1-3次。

12、优选的，s3中所述的通过水文丘里直接水洗的参数分别为水温≤35℃，液气比1.0-1.5l/nm³，喉管流速90-100m/s。

13、本发明的原理：干法降温收磷过程中，炉气中的黄磷产品、砷物质与粉尘一起收集下来再进行漂洗，避免了水喷淋过程中炉气中的四氟化硅形成胶状粘性物导致黄磷、砷、原料颗粒等杂质混合裹挟，分离困难。避免砷物质与黄磷形成磷砷共存体，由此实现低砷磷的高收率回收，同时避免了传统硅胶型泥磷的产生。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、1、本发明通过干法间接换热，梯度冷凝收磷，从源头上杜绝了硅胶型泥磷的产生。

16、2、本发明实现了降低黄磷产品中砷含量，产品中砷含量可低至80 ppm。

17、3、本发明通过二级梯度降温干法回收黄磷，磷炉气不与水直接接触，避免产生硅胶型泥磷，提高磷的一次收得率。

18、4、本发明经两级干法收磷后，再经过简单的一级水洗，确保尾气中的磷被回收干净，尾气可作为燃料或化工原料进行再利用。

19、5、本发明间接降温冷源为0.3mpa低压蒸汽和淬渣池热水，供应充足且成本低廉。

1.一种黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法，其特征在于，s1和s2中所述的降温速率为40-60℃/min。

3.根据权利要求1所述的黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法，其特征在于，s1和s2中所述的水漂洗具体为将混合物加入65-75℃的热水中，缓慢搅拌10-30分钟，静置沉降8小时，分离并收集液态黄磷，经冷却后即得。

4.根据权利要求3所述的黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法，其特征在于，所述水漂洗的次数为1-3次。

5.根据权利要求1所述的黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法，其特征在于，s3中所述的通过文丘里直接水洗的参数分别为水温≤35℃，液气比1.0-1.5l/nm³，喉管流速90-100m/s。

6.根据权利要求1所述的黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法，其特征在于，所述方法还包括s4、尾气输送：将经过三级收磷和净化后的黄磷尾气输送到气柜或用户再利用。

7.根据权利要求1所述的黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法，其特征在于，s1所述的降温冷源为0.3mpa低压蒸汽。

8.根据权利要求1所述的黄磷炉气梯度降温干法收磷的方法，其特征在于，s2所述的降温冷源为温度大于50℃的渣池淬渣热水。