黄磷尾气净化及资源化利用技术

本书主要阐述了黄磷尾气净化及资源化利用关键技术，包括黄磷尾气的基本定义、产生过程、性质特征，黄磷尾气除尘、脱硫、脱磷的技术原理和应用工程实例，黄磷尾气净化过程的基本操作数据及操作方法，工艺设备的运行特点及其净化系统的调试和运行经验，黄磷尾气资源化利用中变换制氢、清洁燃料、合成氨、制甲醇的工艺、应用设计和工程实例，黄磷尾气净化和资源化利用的生产安全和职业病防治。本书从黄磷尾气的产生到净化和资源化，从基础原理到工艺设计和工程实例做了全方位的详细介绍，并提供了黄磷尾气净化及资源化利用主要关键技术的Visual Basic设计计算程序，能有效提高科研工作人员的设计效率。本书可供煤气、化工合成气、工业废气及相关行业从事气体净化的研究人员、设计技术人员、工程技术人员及生产管理人员阅读和参考。

宁平 德国凯泽斯劳腾大学化学工程工学博士，昆明理工大学环境科学与工程学院教授，博士生导师，冶金及化工行业废气资源化国家地方联合工程研究中心主任。获云南省特聘教授、国家“万人计划”教学名师、国家百千万人才工程、全国优秀科技工作者、云南省科技领军人才等荣誉称号。 主要从事冶金、化工废气净化及资源化利用研究，其中黄磷尾气净化及资源化利用技术形成了多杂质碱洗一液相催化氧化一催化水解一气固相催化氧化耦合净化技术体系，技术实施解决了困扰磷化工行业一百多年的黄磷尾气资源化世界难题，全面实现产业化应用。成果被鉴定为：“在黄磷尾气净化关键技术上有重大突破，总体上达到国际优选水平，黄磷尾气固定床催化氧化净化、催化水解净化、液相催化氧化净化技术达到国际领先水平”，该成果确立了我国在世界黄磷行业清洁生产技术的领先地位，拓展应用到煤化工、冶金行业。 主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目等36项。以第一完成人获国家技术发明奖二等奖1项、国家教学成果奖一等奖1项、省部级科技奖一等奖9项，获何梁何利基金科学与技术创新奖等多项奖励。

丛书序
前言
第1章 概论 1
1.1 黄磷尾气概述 1
1.1.1 黄磷尾气的定义 1
1.1.2 黄磷尾气研究现状和发展趋势 1
1.1.3 黄磷尾气净化的必要性 3
1.2 黄磷尾气的产生 4
1.2.1 黄磷生产的原料 4
1.2.2 电炉法黄磷生产原理 7
1.2.3 黄磷尾气产生的物料衡算 8
1.3 黄磷尾气的特性 13
1.3.1 黄磷尾气的有害杂质 13
1.3.2 黄磷尾气的特点 17
1.4 电磷炉气中黄磷的回收 17
1.4.1 黄磷蒸气压、黄磷尾气磷含量与温度的关系 17
1.4.2 黄磷的冷凝回收方法 21
1.5 黄磷尾气的热力学参数 21
1.5.1 黄磷尾气容积流量和重度计算 21
1.5.2 黄磷尾气分子热容计算 22
1.5.3 黄磷尾气黏度计算 24
1.5.4 黄磷尾气导热系数计算 25
1.5.5 黄磷尾气饱和水蒸气含量及水蒸气焓 26
1.6 填料塔的液泛速度 28
1.7 黄磷尾气净化技术发展状况 30
1.7.1 黄磷尾气净化现状 30
1.7.2 黄磷尾气净化技术发展前景 31
第2章 黄磷尾气除尘与酸性物质的脱除 39
2.1 黄磷尾气洗涤除尘的重要性 39
2.2 黄磷尾气洗涤除尘方法比较 40
2.2.1 水洗法 40
2.2.2 尾气水洗-碱洗法 41
2.2.3 水洗-纯碱法 42
2.3 石灰水洗涤法 43
2.3.1 石灰水洗涤除酸除尘机理 43
2.3.2 抽风机的选择 47
2.3.3 黄磷尾气洗涤除尘工艺流程 48
2.3.4 洗涤除尘设备的选择及计算 49
2.4 黄磷尾气洗涤除尘操作 57
2.4.1 开车前的检查工作 57
2.4.2 洗涤系统蒸汽或氮气置换 58
2.4.3 洗涤正常工艺条件 58
2.4.4 洗涤开停车 58
2.4.5 洗涤正常运行操作注意事项 59
2.5 熄灭烟囱火炬的方法 59
2.5.1 余气生产蒸汽 59
2.5.2 离心鼓风机调速熄灭烟囱火炬 78
2.6 二次洗涤与污水处理 79
2.6.1 污水处理主要设备的选择与计算 81
2.6.2 二洗与洗涤污水处理实例 96
第3章 黄磷尾气的脱硫 107
3.1 黄磷尾气中硫化物的性质 109
3.1.1 硫化氢的主要性质 109
3.1.2 有机硫的主要性质 110
3.1.3 硫化物含量的估算 111
3.2 脱硫基本原理 116
3.2.1 改良ADA法脱硫基本原理 116
3.2.2 PDS或“888”法脱硫基本原理 119
3.3 脱硫工艺流程 123
3.3.1 一级脱硫流程 123
3.3.2 二级脱硫流程 124
3.3.3 脱硫工艺计算 125
3.4 脱硫主要设备选择及计算 131
3.4.1 脱硫塔 131
3.4.2 脱硫再生器 134
3.4.3 除雾器 142
3.5 黄磷尾气脱硫实例 146
3.5.1 12万m3/h黄磷尾气净化工程设计实例 146
3.5.2 脱硫塔强度核算 157
3.5.3 脱硫操作 164
3.6 硫黄回收 167
3.6.1 硫黄性质和用途 167
3.6.2 硫黄回收工艺 167
3.6.3 硫黄回收设备计算及选型 170
3.6.4 硫黄回收实例 188
3.6.5 硫黄回收的操作 193
第4章 黄磷尾气的输送及精除尘 195
4.1 黄磷尾气输送管路 195
4.1.1 黄磷尾气短程输送管路 195
4.1.2 黄磷尾气远程输送管路 204
4.2 黄磷尾气鼓风机及精除尘工艺 207
4.2.1 鼓风机及精除尘工艺选择 207
4.2.2 鼓风机及精洗涤工艺流程 208
4.2.3 黄磷尾气鼓风机的原理及计算 209
4.3 离心鼓风机性能及调节 212
4.3.1 鼓风机的调节方法 213
4.3.2 黄磷尾气鼓风机的变频调速 214
4.4 精除尘泡沫塔 217
4.4.1 泡沫塔结构 217
4.4.2 泡沫塔除雾 222
4.5 鼓风机精洗操作管理 225
第5章 黄磷尾气催化氧化脱磷技术 228
5.1 黄磷尾气脱磷催化剂 228
5.2 黄磷尾气催化氧化脱磷原理 230
5.2.1 黄磷尾气脱磷机理 230
5.2.2 催化剂微观结构表征 232
5.3 催化氧化工艺流程 233
5.4 催化氧化设备的选择与计算 234
5.4.1 脱磷吸附器 234
5.4.2 黄磷尾气蒸汽加热器 248
5.4.3 辅助设备 258
5.5 催化氧化脱磷的操作 261
5.5.1 催化剂的装填 261
5.5.2 催化氧化的正常运行 261
5.5.3 运行中不正常现象分析 262
5.5.4 脱磷吸附器脱磷及其脱硫化物的效果 263
5.6 载磷催化剂的再生 264
5.6.1 催化氧化生成物的性质 264
5.6.2 催化剂再生原理及方法 265
5.6.3 放空废气SO2简易测定方法——碘-淀粉溶液吸收法 266
5.7 仓储散气磷化氢净化装置 267
5.7.1 散气净化概况及特点 268
5.7.2 散气净化反应机理 269
5.7.3 散气磷化氢净化装置结构 270
5.7.4 装置主要设备选择与计算 270
5.7.5 催化吸附器 271
5.7.6 散气加热器 272
5.7.7 空气鼓风机 277
5.7.8 磷化氢净化装置操作方法 279
5.8 脱磷设备及管道保温 281
5.8.1 保温层厚度计算 281
5.8.2 保温层厚度计算实例 283
5.8.3 工艺对保温层施工要求 285
第6章 黄磷尾气脱有机硫 286
6.1 烷基醇胺法脱硫 286
6.1.1 烷基醇胺溶剂性质 286
6.1.2 过程的化学原理 287
6.1.3 二乙醇胺溶液脱硫流程 289
6.1.4 二乙醇胺溶液脱硫主要设备的选择与计算 291
6.1.5 DEA溶液吸收黄磷尾气中的H2S和COS设计实例 316
6.2 含有恶臭的高浓度H2S及有机硫废气处理 349
6.2.1 含有恶臭的高浓度H2S及有机硫废气处理方法 350
6.2.2 燃烧净化法脱除酸性气体中的H2S及有机硫 354
6.2.3 酸性气体燃烧脱硫实例 357
6.3 干法水解脱除有机硫 367
6.3.1 干法脱有机硫方法选择 367
6.3.2 水解法脱有机硫的化学基础 368
6.3.3 水解法脱硫在黄磷尾气净化中的应用 373
6.4 精细脱硫 381
6.4.1 常温精脱硫 382
6.4.2 黄磷尾气精脱硫实例 387
6.4.3 中低温精脱硫 390
第7章 黄磷尾气部分变换制氢 394
7.1 黄磷尾气部分变换制氢中试 394
7.1.1 黄磷尾气部分变换中试装置原理 394
7.1.2 黄磷尾气部分变换中试装置流程 395
7.1.3 部分变换中试装置工艺计算 396
7.1.4 部分变换设备估算 398
7.1.5 部分变换中试装置的主要设备结构及其改进情况 404
7.1.6 中试装置试车方案 410
7.1.7 部分变换中试装置试验过程 415
7.2 黄磷尾气部分变换技术 426
7.2.1 一氧化碳部分变换基本原理 426
7.2.2 一氧化碳变换率控制 427
7.2.3 蒸汽比控制 429
7.2.4 一氧化碳部分变换的变换炉 434
7.3 黄磷尾气全程变换制氢技术 438
7.3.1 黄磷尾气全程变换自热平衡原理 438
7.3.2 一氧化碳自热平衡计算 440
7.3.3 黄磷尾气全程变换制氢流程 448
7.3.4 黄磷尾气全程变换制氢方法 449
第8章 黄磷尾气资源化利用及其节能减排效果 460
8.1 黄磷尾气净化制清洁燃料 460
8.1.1 净化黄磷尾气烧锅炉 460
8.1.2 净化黄磷尾气烧石灰 466
8.2 黄磷尾气制合成氨 470
8.2.1 黄磷尾气制合成氨流程 472
8.2.2 黄磷尾气制合成氨精脱磷、砷及配氮 473
8.2.3 黄磷尾气制合成氨变换制氢 477
8.2.4 黄磷尾气制合成氨变换气脱碳 479
8.2.5 黄磷尾气脱碳气甲烷化 484
8.2.6 黄磷尾气的压缩 485
8.2.7 黄磷尾气制合成氨节能减排效果 492
8.3 黄磷尾气制甲醇 493
8.3.1 黄磷尾气制甲醇概述 493
8.3.2 黄磷尾气制甲醇生产工艺过程 494
8.3.3 净化黄磷尾气部分变换制氢 497
8.3.4 部分变换气脱碳 497
8.3.5 水洗气的甲醇合成 509
8.3.6 压缩与甲醇合成流程 514
8.3.7 黄磷尾气制甲醇节能减排效果 516
8.3.8 黄磷尾气年产4万t甲醇示例 517
参考文献 538
附录 543
索引 633