黄磷尾气的处理工艺及方法

吴 婷

黄磷尾气的处理工艺及方法

吴 婷

（辽宁省石油化工规划设计院有限公司，辽宁 沈阳 110004）

化工生产过程中常会产生大量有毒有害的尾气，这些尾气会对环境造成很多负面影响，因此需要处理。简要回顾了黄磷尾气常用处理工艺及方法。

黄磷；尾气；工艺

如何对尾气进行处理一直是困扰化工生产企业的难题，早期的尾气处理方法受技术水平的限制，方法比较单一，处理效果很难达到预期要求。随着尾气处理技术的不断完善，化工生产企业逐渐掌握更多的尾气处理方法，并可以依据尾气的特性采用不同的处理技术，并取得了积极的效果，达到了全覆盖、高深度处理目的。常见的尾气处理方法是使用不同类型的催化剂，使尾气中的CO、SO2、硫化物蒸汽等污染物转化为CO2、H2S等易处理物质，然后直接排放或者通过加入脱硫剂进行脱硫处理，尾气中的含硫量达到标准以后，可以直接排入大气。例如在脱硫工艺中，常用的方法是利用“还原-吸收-再生”过程使尾气达到环保的标准。只有设计合理的尾气处理装置才可保证尾气处理工艺稳定运行。

在黄磷生产中，国家近些年来实行了更为严格的黄磷尾气排放标准，要求实现黄磷尾气资源化利用，严禁直接燃烧排放。目前随着抗腐蚀材料不断在工业领域得到应用以及黄磷尾气处理技术的提升，黄磷尾气资源化再利用技术已经进入工业化实施阶段，因此很多黄磷生产企业已经拥有配套的黄磷尾气再利用装置。当然，黄磷尾气高硫、高磷的特性使之对管道、设备等会产生严重的腐蚀作用不容忽视，因此，黄磷尾气的大规模资源化利用技术的推广受到了限制。我国每年约产生黄磷尾气约23亿立方米，但资源化利用率却不足35%, 大部分的黄磷生产企业直接点天灯燃烧排放[1]。

为了最大程度实现黄磷尾气的资源化利用，降低黄磷尾气的处理成本以及尾气对周边环境的影响，专家学者提出了多种黄磷尾气的资源化利用方法。20世纪90年代，国内的企业和科研单位就曾将黄磷尾气作为锅炉燃料进行了有益的尝试，主要的研究方向是将黄磷尾气用作中低压锅炉的燃料，产生的热能可以用作原料干燥和生产水蒸气等。有的黄磷生产企业也尝试将黄磷尾气用于燃气发电或者是利用黄磷尾气作为生产一碳化工产品生产的燃料气[2]。

1 黄磷尾气的资源化利用方法

1.1 黄磷尾气的催化净化

黄磷尾气中杂质的种类和含量对黄磷尾气的资源化利用影响很大。例如，在黄磷尾气作一碳化工原料气利用时，对黄磷尾气的成分有严格的要求，因此黄磷尾气催化净化关键技术的开发及其工业化水平直接决定着企业能否真正落实国家对黄磷生产企业节能减排要求，能否真正实现黄磷尾气的资源化利用目的。黄磷生产企业实现清洁化生产对实现高浓度CO废气净化与资源化再利用技术的发展具有推动和示范作用。部分高校对黄磷生产企业的尾气净化方法进行了深入的探索，并取得了阶段性成果，取得成果包括: 根据黄磷尾气的污染特性，制订了黄磷尾气环境污染控制的标准和技术规范；开发出碱洗-液相催化氧化预技术实现黄磷尾气的处理; 总结了黄磷尾气中主要杂质在低温微氧条件下进行深度催化净化的技术及理论并开发出黄磷尾气催化净化所用的载体; 开发出一系列黄磷尾气催化净化用催化剂。

1.2 以黄磷尾气作为碳-化工原料气

在化学工业中，CO是一种重要的化工原料，20世纪30年代就已经出现采用CO作为原料的有机化合物工业产品[3]。随着CO加氧反应、罗兰反应等基础理论的不断深入以及多种催化剂的不断涌现，促使了黄磷尾气作为碳-化工原料气的工业化应用进程[4]。黄磷尾气中CO体积分数达到了80%~90%，因此这种尾气可以被看成是一种重要的一碳化工产品原料。科研工作人员多年来一直不断研究，旨在实现黄磷尾气的一碳化工利用，到目前为止，已经成功开发出以黄磷尾气为原料生产的甲醇、甲酸、二甲基酰胺等高附加值产品。

黄磷尾气中除了CO以外，还含有很多其他的杂质成分，如磷、硫、粉尘等物质，因此，黄磷尾气用作一碳化工原料气的核心问题是如何脱除这些物质，以防止这些物质导致碳基合成催化剂中毒。通常当净化气中硫、氟、磷等杂质成分的含量小于1 mg·Nm-3时，黄磷尾气才可以用作一碳化工的原料气。目前四川攀枝花的一家黄磷生产企业通过采用深度催化净化的方法，已经实现黄磷尾气深度脱硫、脱磷的工业化应用[5,6]。

1.3 黄磷尾气作为燃料气直接使用

在黄磷尾气中，CO和H2等易燃气体的体积比例约占90%左右，黄磷尾气具有很高的热值，热值的理论值约为4.1×107J·m-3，因此黄磷尾气是一种品质优良的燃气。目前，将黄磷尾气直接燃烧是比较直接的利用方法，也大多数黄磷生产企业处理黄磷尾气的方法，这种方法不但可以提高企业的经济效益，还能够使企业实现环境效益和社会效益等方面的好处。以10 000 t·a-1黄磷生产规模为例，如能实现将黄磷尾气作为燃料气来替代企业的燃煤锅炉，企业每年可减少约300 t的SO2气体的排放规模，可为企业创造1 200 万元的价值。

1）黄磷尾气用作热水锅炉的燃气是应用最为广范的方式，与之配套的黄磷尾气燃气锅炉是企业能否高效使用黄磷尾气的关键。目前，新一代黄磷尾气燃气锅炉已经在很多企业投入使用，黄磷尾气燃烧产生的蒸汽可以直接用作生产用气以及黄磷蒸发干燥等工艺步骤。利用循环流化床锅炉工艺，通过黄磷尾气和煤炭掺烧的方法生产蒸汽，工艺流程简洁、设备运行稳定，达到了节能减排的目的。

2）根据黄磷生产企业的工艺要求，需要提前将入电炉的矿石原料进行烘烤。通过将黄磷尾气易燃成分进行燃烧，可完成矿石原料烘烤步骤，在完成黄磷尾气资源化利用的同时也减少有毒气体物质的排放。

3）黄磷尾气燃烧发电是目前黄磷尾气资源化利用发展最为迅速的技术。根据国家经贸委颁发的《资源综合利用电厂(机组)认定管理办法》文件要求，通过黄磷尾气燃烧发电实现资源再利用的项目，可以享受国家相关政策的优惠，通过黄磷尾气燃烧发电的方法，也解决了大多数黄磷生产企业因黄磷尾气排空燃烧造成的资源浪费和环境污染问题，实现了黄磷尾气的价值的最大化。

2 结束语

本文主要对黄磷生产企业产生的黄磷尾气的尾气处理方法与技术进行了总结并认为：将黄磷尾气处理的方法与配套系统进行合理设计，可使各种处理方法充分发挥效能。因此，对黄磷尾气资源化利用技术进行不断优化，并开发出更好的尾气处理装置和尾气处理工艺非常重要，可实现黄磷尾气资源利用的最大化。

［1］科技倍息. 黄磷尾气净化制取甲酸[J].中国资源综合利用,2004(5):9.

［2］宁平, 王学谦, 陈梁. 黄磷尾气净化制甲醇[J]. 磷酸盐工业, 2006 (3): 3-8.

［3］郑勇. 黄磷尾气变温、变压吸附净化技术的新进展[J]. 磷肥与复肥, 2010，25 (3):49-51.

［4］陈云华, 宁平, 陈梁. 黄磷尾气净化制取甲酸清洁工艺[J]. 云南化工, 2000, 27 (5): 15-16.

［5］李光兴. 黄磷尾气一氧化碳的化工利用[J]. 湖北化工, 1992 (1): 44-48.

［6］王世魁. 2006年黄磷市场综述[J]. 磷酸盐工业, 2007 (1): 31-37.

Discussion on the Treatment Processes and Methods of yellow phosphorus tail gas

（Liaoning Petroleum Chemical Industry Planning & Designing Institute Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110004, China）

In the modern chemical production process, a large number of toxic and harmful tail gas is often produced, which will cause a lot of negative effect on the environment, so it needs to be dealt with. In this paper, the common treatment techniques and methods of yellow phosphorus tail gas were briefly reviewed.

Yellow phosphorus; Tail gas; Process

2020-09-4

吴婷（1987-），女，工程师，硕士，辽宁省抚顺市人，2013年毕业于辽宁石油化工大学分析化学专业，研究方向：化工设计。

TQ110.9

A

1004-0935（2021）01-0092-02