申请日2020.08.01
公开（公告）日2021.04.23
IPC分类号B01D5/00; B01D47/06; C01B25/00; B01D36/04
摘要
本实用新型提供一种磷蒸汽的高效冷凝回收装置，涉及磷化工技术领域，具体结构包括黄磷电炉、炉渣水淬池、冷却水循环池、污水处理站、电除尘器、冷凝塔；冷凝塔的前端与电除尘器的出气管相连，其后端还连接有尾气净化机构以及尾气锅炉，所述冷凝塔包括蒸汽冷凝塔、热水冷凝塔以及冷水冷凝塔，三者采用串联结构。本申请将黄磷蒸汽的冷凝回收过程及对应的设备细化，增加冷凝过程的层级，提高冷凝效率高；并将电炉制磷所产生的余热用于黄磷蒸汽冷凝回收装置中的喷淋水温度保持和控制，达到充分利用能源的目的。
权利要求书
1.一种磷蒸汽的高效冷凝回收装置，包括黄磷电炉（1）、炉渣水淬池（2）、冷却水循环池（3）、污水处理站（4）、电除尘器（5）、冷凝塔；冷凝塔的前端与电除尘器（5）的出气管相连，其后端还连接有尾气净化机构（6）以及尾气锅炉（7），其特征在于，所述冷凝塔包括蒸汽冷凝塔（8）、热水冷凝塔（9）以及冷水冷凝塔（10），三者采用串联结构，其中，蒸汽冷凝塔（8）的进气口与电除尘器（5）的出气管相连，其出气口连接至热水冷凝塔（9）的进气口，热水冷凝塔（9）的出气口与冷水冷凝塔（10）的进气口相连；
所述蒸汽冷凝塔（8）的下端连接一号受磷槽（801），一号受磷槽（801）的上层为水，并设置一号水泵（802），将水抽送至蒸汽冷凝塔（8）内部，通过喷淋头对黄磷蒸汽进行冷凝吸收；另外，一号受磷槽（801）上设置补水管（804）连接至炉渣水淬池（2），以补充被一号磷泵（803）抽走的喷淋水，在所述一号受磷槽（801）上层的外围设置蒸汽加热器（805），并连接蒸汽进汽管（806），该蒸汽进汽管（806）与所述尾气锅炉（7）的蒸汽发生器相连，
所述热水冷凝塔（9）的下端设置二号受磷槽（901）、二号水泵（902）以及二号磷泵（903），其结构与一号受磷槽（801）一致，在二号受磷槽（901）的顶端安装有热水进水管（904），并连接至炉渣水淬池（2），热水进水管（904）上设置有热水泵（905），滤渣槽（12）连接至黄磷过滤机（11）中；
所述冷水冷凝塔（10）的下端设置三号受磷槽（101）、三号水泵（102）以及三号磷泵（103），其结构与一号受磷槽（801）和二号受磷槽（901）一致，在三号受磷槽（101）的顶端安装有冷水进水管（104），并连接至冷却水循环池（3），冷水进水管（104）上设置有冷水泵（105），将冷却水循环池（3）的冷水输送到三号受磷槽（101）中，通过三号水泵（102）将冷水送至喷淋头。
2.根据权利要求1所述的一种磷蒸汽的高效冷凝回收装置，其特征在于，所述三号受磷槽（101）的冷水进水管（104）上设置有制冷装置（106），并通过导线与设置在三号受磷槽（101）中的热电阻相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种磷蒸汽的高效冷凝回收装置，其特征在于，在所述冷水冷凝塔（10）的出气口上设置导气管与填料塔（13）相连，填料塔（13）的出气口连接至尾气净化机构（6）以及尾气锅炉（7），其下端的黄磷收集槽则连接至黄磷过滤机（11）中。
说明书
一种磷蒸汽的高效冷凝回收装置
技术领域
本实用新型涉及磷化工技术领域，具体涉及磷蒸汽的高效冷凝回收装置。
背景技术
电炉法制磷的生产流程基本上可以归纳成：供料系统、供电系统、制磷电炉、除尘装置和收磷系统等五个组成部分。
原料送入电炉，在炉内高温下发生还原反应，反应产物磷蒸汽和一氧化碳等混合的炉气从导气管中引出，炉气的主要成分是一氧化碳和磷蒸汽，以及少量的CO2、N2、SiF4、PH3、H2等，另外还会夹带一部分粒径小于2μm的细小粉尘，经电除尘器5将粉尘从炉气中排除后，炉气在冷凝系统中以水为冷却介质进行冷却冷凝，磷蒸汽冷凝而得粗磷。
现有技术中的冷凝系统采用直接喷淋方式将磷蒸汽冷却凝成液态磷，通常采用二座冷凝塔串联结构，第一座塔为 “高温冷凝塔”，喷淋60℃的热水，第二座塔为“低温冷凝塔”，喷淋约20℃的冷却水，在低于磷的凝固点温度下操作，以减少尾气带走的磷损失。
随着国家《黄磷行业准入条件》要求把尾气的综合利用率提高到90％以上，现有的磷蒸汽的高效冷凝回收装置需要不断的改进，可适当增加冷凝过程的层级，提高冷凝效率高，以提高磷蒸汽的回收率，降低最终磷炉尾气中的磷含量。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种磷蒸汽的高效冷凝回收装置，将黄磷蒸汽的冷凝回收过程及对应的设备细化，增加冷凝过程的层级，提高冷凝效率高；并将电炉制磷所产生的余热用于黄磷蒸汽冷凝回收装置中的喷淋水温度保持和控制，达到充分利用能源的目的。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种磷蒸汽的高效冷凝回收装置，包括黄磷电炉1、炉渣水淬池2、冷却水循环池3、污水处理站4、电除尘器5、冷凝塔；冷凝塔的前端与电除尘器5的出气管相连，其后端还连接有尾气净化机构6以及尾气锅炉7，其特征在于，所述冷凝塔包括蒸汽冷凝塔8、热水冷凝塔9以及冷水冷凝塔10，三者采用串联结构，其中，蒸汽冷凝塔8的进气口与电除尘器5的出气管相连，其出气口连接至热水冷凝塔9的进气口，热水冷凝塔9的出气口与冷水冷凝塔10的进气口相连；
所述蒸汽冷凝塔8的下端连接一号受磷槽801，一号受磷槽801的上层为水，并设置一号水泵802，将水抽送至蒸汽冷凝塔8内部，通过喷淋头对黄磷蒸汽进行冷凝吸收；一号受磷槽801的下层为磷-泥混合物，并设置一号磷泵803，将其输送至滤渣槽12中,之后再进入黄磷过滤机11；另外，一号受磷槽801上设置补水管804连接至炉渣水淬池2，以补充被一号磷泵803抽走的喷淋水，在所述一号受磷槽801上层的外围设置蒸汽加热器805，并连接蒸汽进汽管806，该蒸汽进汽管806与所述尾气锅炉7的蒸汽发生器相连，保证喷淋水的温度维持在75℃±2℃；
所述热水冷凝塔9的下端设置二号受磷槽901、二号水泵902以及二号磷泵903，其结构与一号受磷槽801一致，在二号受磷槽901的顶端安装有热水进水管904，并连接至炉渣水淬池2，热水进水管904上设置有热水泵905，将炉渣水淬池2中的热水输送到二号受磷槽901中，通过二号水泵902将热水送至喷淋头，对热水冷凝塔9中的含磷蒸汽进行冷凝洗涤，喷淋换热后的含磷污水混合沉淀到二号受磷槽901下层的磷-泥混合物通过二号磷泵903输送至滤渣槽12中，过滤后的水送入污水处理站4，滤渣槽12则连接至黄磷过滤机11中；炉渣水淬池2中的热水不断送至二号受磷槽901中，以保证喷淋水的温度维持在55℃±2℃；
所述冷水冷凝塔10的下端设置三号受磷槽101、三号水泵102以及三号磷泵103，其结构与一号受磷槽801和二号受磷槽901一致，在三号受磷槽101的顶端安装有冷水进水管104，并连接至冷却水循环池3，冷水进水管104上设置有冷水泵105，将冷却水循环池3的冷水输送到三号受磷槽101中，通过三号水泵102将冷水送至喷淋头，对冷水冷凝塔10中的含磷蒸汽进行冷凝洗涤，喷淋后的含磷污水混合沉淀到三号受磷槽101下层的含磷混合物通过三号磷泵103输送至黄磷过滤机11中，将磷过滤后送入污水处理站4；冷却水循环池3的冷水不断送至三号受磷槽101中，以保证喷淋水的温度维持在30℃±2℃。
优选的，所述三号受磷槽101的冷水进水管104上设置有制冷装置106，并通过导线与设置在三号受磷槽101中的热电阻相连，若收气温影响导致冷却水循环池3的水温高于设定值后，制冷装置106启动，保证将送至三号受磷槽101中的水温控制在限定值。
优选的，为进一步提高黄磷的回收率，在所述冷水冷凝塔10的出气口上设置导气管与填料塔13相连，填料塔13的出气口连接至尾气净化机构6以及尾气锅炉7，其下端的黄磷收集槽则连接至黄磷过滤机11中。
本申请的原理及有益效果：由于磷的熔点约为44℃，低于该温度磷就会出现凝固现象，在本申请中，蒸汽冷凝塔8采用蒸汽加热保温的热水喷淋，可以加快冷凝洗涤速度，防止大量的磷在塔壁上凝固，保证塔的有效容积充分发挥作用，能够将黄磷蒸汽中质量占比95%以上的磷在第一个冷凝塔洗涤收集；热水冷凝塔9的基本原理与蒸汽冷凝塔8相似，属于对蒸汽冷凝塔8的补充；为了充分发挥前两个冷凝塔的优势，本申请中专门针对冷凝水的温度进行了恒温设定，对于水温要求最高的蒸汽冷凝塔8，本申请将尾气燃烧锅炉中制备的蒸汽引出，对其喷淋水进行恒温保温，最大程度提高了蒸汽冷凝塔8的回收率；对于冷凝水水温要求次之的热水冷凝塔9，本申请将冷却炉渣的水淬池中的热水引至其中，保证了冷凝水的恒温；冷水冷凝塔10内磷蒸汽的磷含量较低，冷凝的速度越来越慢，应延长冷凝时间，因此采用低温水进行喷淋洗涤。本申请合理利用了黄磷生产过程中自身产生的热量，并将这些热量用于生产过程，节约了能源，同时使得冷凝回收的工作环境保持稳定，提高了黄磷蒸汽的冷凝回收率。
（发明人：朱正昌;罗兴贵;朱文江）