摘要：黄磷副产物之一——尾气，其产出量为3000—3500m3/T成品黄磷，其中至少含有纯净CO2400m3/T成品黄磷，其燃烧值在3500—3650卡/ m3之间，至少可以折合成标煤1200Kg/T成品黄磷，市场价值700元左右（标煤市场价600元－700元/T）。以1万吨/a黄磷电炉，全年尾气可产生价值约为10000×700=700（万元）。面对资源匮乏，市场低迷的今天，具有很大的开发价值。白白放空燃烧，也不符合当今低碳生态要求，所以开发利用极具诱惑。然尾气组成成分很复杂，其中有害物质很多，直接利用，危害很大，甚至会得不偿失。文章认为只要选择合理的工艺，完全能够将黄磷尾气热能转换为蒸汽、热水或其他热源。对降低生产成本，节能减排有着积极的意义。
关键词：尾气；再利用；腐蚀；有害物质
1.引言
当前工业文明进步与环境恶劣和资源日益紧缺已逐渐形成尖锐的矛盾。严重制约人类科技进步的发展，走生态文明之路，发展生态经济已成为当今人类社会生存和发展的必然选择。发展生态经济，就是要大力发展低能耗、低排放、低污染的产业，要在以新能源、新材料、生物环保产业等核心技术突破为标志的产业革命即将到来之际，强抓机遇，占得先机，在未来产业分工中赢得更加有利的地位，要大力发展生态农业、高新技术产业、现代制造业、现代物流业和现代旅游业，同时要加大对现有传统企业的技术更新力度，大力推行节能减排。作为“两高一剩”（高耗能、高污染、产能过剩）电炉制磷行业，带来前所未有生存的挑战，唯有通过新工艺、新技术、新材料途径。不断革新，对其其他产物进行回收再利用，从而降低生产成本，减少有害排放，才有一席生存之地。
众所周知电炉制磷的特点就决定在获得元素磷同时，还会产生炉渣（硅酸钙）、磷铁、泥磷、尾气等副产物。这些副产物在实际生产中也达到广泛的利用，如炉渣用来制作水泥、保温材料等，磷铁用作轧辊、辊轴等特殊合金原材料，泥磷生产磷酸等。唯独尾气的再利用直到上世纪我国还几乎是空白。直到本世纪初黄磷尾气的利用才达到大规模运用。
2.黄磷尾气的价值
一般黄磷生产尾气的产出量为3000—3500m3/T成品黄磷，其中至少含有纯净CO2400m3/T成品黄磷，其燃烧值在3500—3650卡/ m3之间，至少可以折合成标煤1200Kg/T成品黄磷，市场价值700元左右（标煤市场价600元－700元/T）。以1万吨/a黄磷电炉计算，全年尾气可产生价值约为10000×700=700（万元）。
3.黄磷尾气的组成成分
黄磷的组成成分很复杂，其中CO85％—95％，水分10—15％，O20.1％—0.5％，CO22％—4％，其他气体：P2PH31—3g/m3，H2S（有机硫）0.6—3g/ m3，HF0.4—0.5g/m3，As0.07—0.08g/m3。同时每立方黄磷尾气中含元素磷150—200g，P2O550—80g，H2SiF6500－1500g，焦油10—20g，固体粉尘（300—500目）1000—1500g，其主要成分为SiO2、CaSiF、C等。
4.黄磷尾气组成成分分析
从组成成分可以看出，除CO、元素磷、焦油、氮、氢、氧等是很好的燃料外，其余物质均是有害物质，这些有害物质不彻底去掉的话，首先严重堵塞管道，不但不能使燃气设备正常运行，而且带来意外燃烧、中毒、爆炸等较大安全隐患。如：焦油与固体粉尘裹团极具粘连性，附属其管道内壁。其次这些有害物质在各种温度下都会对相关介质的设备、设施带来较大的腐蚀。如：硫、氢氟酸、磷酸等对铁质设备的腐蚀就相当严重。这也是黄磷尾气达不到最好利用的原因和难点。
5.目前黄磷尾气在现实中的利用方法主要分为两种：
（1）利用尾气中主要含量CO，净化后作为化工原料合成其他产品；如甲酸钠生产，虽然取得较大的突破，但其技术难度和投资大，仍制约其发展；
（2）黄磷尾气作为燃料，因技术含量低，投资少。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆是目前我国所有黄磷企业广泛利用的一种普遍途径。主要用于原料干燥、蒸汽锅炉或热水装置热源、配套磷酸盐聚合、加温热源等。如生产六偏磷酸钠、硅酸钠等。
6.关于黄磷尾气的净化处理
传统净化方式，一般都是采用水洗涤或药物洗涤的方法，像硫、铅等有害物质是不溶于水的，采用水洗涤的方式净化不但起不到多大作用，反而提供一个湿润、温度相对恒定的环境，加剧了其附着性，是管道和设备更容易堵塞。而药物洗涤不但成本较高，新生成的物质成本复杂，处理难度也大，有时还会带来循环污染的可能。如果只作为燃料，投资几百万来除掉这些有害物质，可能很多企业是不敢恭维的。当然如果是用作甲酸、甲醇等的生产那必须投入高级净化设备来处理。
只是把黄磷尾气当作普通燃料来利用，就没有必要花巨资来净化了。如燃气锅炉、原料烘干、热水装置、六偏磷酸钠聚合热源等。那怎样才能克服管道、设备堵塞，消除安全隐患，降低换热设备腐蚀呢？
6.1防止管道、设备堵塞。
a、设备的选用：
其一，动力选用。过去一般都是采用罗茨真空泵作为尾气的动力输送，这种设备投资少、耐高温，但密闭性能差、容易泄漏。采用这种真空泵时，解决管道堵塞的办法就是在进气口通气蒸汽，启动真空泵，使管道内堵塞物排出来。由于其密闭性能差，时常出现意外燃烧和泄漏。所以被大部分厂家淘汰。目前一般采用陶瓷真空泵来作为尾气输送的动力，其特点是密闭性好，无泄漏点，只是其介质为陶瓷，一般其耐热温度不得超过110℃。在处理管道堵塞时，就不能使用蒸汽了。同时安装变频器调节供气量，既降低电耗，又方面操作。
其次，选用燃烧机的替代直管燃烧，避免点火或意外熄灭出现爆炸隐患。且燃烧机阀门与真空泵联锁，随真空泵启动开、停止关。防止空气混入发生爆炸事故。
b、对供气管道技改：
要改变以往管道横平竖直的安装习惯，所有输送管道要有一定的倾斜度，管道后方有阀门控制排放出口；其次在进气口处安装二、或者三级复挡除雾器，其目的是减少尾气中水分和大颗粒杂质，定时进行排放。停产时也可以当作水封使用。其体积大小取决过气量，以10000T/a黄磷装置，应不低于5m3为宜。除雾器上面安装防爆孔，防止管道内空气混合出现爆炸。且在进水管道上安装较大口径且有一定压力的热水冲洗管。热水温度要求不得低于50℃（热塔喷淋水即可）。
c、操作方法
视尾气粉尘含量定期停产对管道进行热水冲洗，可以采用浸泡或者小锤轻轻敲打来彻底清除其管内杂质。
6.2调整工艺，降低腐蚀
a、腐蚀的原因：其一是随尾气带入的水分在换热表面低温段时容易表面结露，并迅速与尾气中较强的酸性气体形成酸液，如氢氟酸、硫酸、磷酸等。再与尾气中的固体粉尘结团附着在换热设备表面，产生腐蚀。其二是尾气中的硫元素、磷元素等附着在换热设备表面局部燃烧，改变了换热设备自身的介质，破环了金属氧化爆抚膜，从而造成腐蚀。
b、减少尾气中带入的水分进入燃烧室，如及时排空除雾器水和杂物，尽量减少尾气中固体杂质的进入燃烧室，如及时疏通管道、及时清理堆积物等；
c、稳定生产，燃烧室恒温运行，缩小温差，防止冷热交替换热设备介质自身发生改变，加剧了腐蚀。
d、减少有害物质在燃烧室停留时间，一般采用较大口径的放空烟道，降低有害物长时间残留在燃烧室。
f、严格执行操作规程，避免CO泄漏、中毒、意外燃烧、爆炸等安全事故。
黄磷尾气的开发和利用，仍然在路上。成本、高效、安全环保仍然是开发利用的主题。只有不断通过技术的创新、工艺的改革、降低净化成本。从而提高尾气的利用率，让其发挥更大效益，为节能减排作出应有的贡献。
7.结束语
综上所述，文章对黄磷尾气的组成以及净化方案进行了探讨，提出了一条新的黄磷尾气的净化方法。利用选择合理的真空泵、燃烧机这两种动力设备，并且对供气管道进行技改，调整工艺，降低腐蚀，与传统的方法相比较，效果十分明显。总而言之，净化后的黄磷尾气可以应用于合成甲醇、甲酸甲酯、二甲醚、乙二醇等基础化工产品。黄磷尾气净化后再利用生产高附加值的化工产品，既可以减少污染，又可以再生利用，是一条环境友好型、资源节约型的可持续的道路。
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论文作者:王波
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/13
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