一種利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法，包括如下步驟：將窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣先經(jīng)過水浴冷卻除去磷蒸汽和大部分粉塵，再先后通過文氏管和纖維除霧器進行除塵得到尾氣；尾氣先進行濕法氧化法脫硫，經(jīng)上述脫硫后進入變換工序，所述的變換工序為尾氣中的一氧化碳與水在催化劑存在下反應制得氫氣，所得氫氣與氮氣按摩爾比為2.5～2.9：1混合，得合成氨原料氣；將合成氨原料氣經(jīng)脫硫、脫碳、氣體精制后進入合成塔生產(chǎn)合成氨。本發(fā)明首次將窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣回收泥磷后作為合成氨的原料，對物料進行全面綜合利用，杜絕尾氣排放污染環(huán)境；工藝簡單，原料利用度高，具有較好的社會效益和經(jīng)濟效益。
【專利說明】一種利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法，屬于資源綜合利用及合成氨【技術領域】。
【背景技術】
[0002]磷酸的工業(yè)化生產(chǎn)工藝主要分為三種:濕法磷酸、熱法磷酸和窯法(或高爐法)磷酸。窯法(或高爐法)磷酸是指以碳做還原劑，含二氧化硅物料做助劑直接還原磷礦制取磷酸。隨著我國磷礦資源的貧化，高品位磷礦將在十年左右枯竭，窯法(或高爐法)磷酸可直接以中低品味磷礦為原料生產(chǎn)磷酸，這預示著窯法(或高爐法)磷酸工藝有廣闊的發(fā)展前景。
[0003]窯法(或高爐法)磷酸中窯(高)爐氣的主要成分為磷蒸汽、粉塵、氮氣和一氧化碳，現(xiàn)有工藝中窯(高)爐氣均經(jīng)過空氣氧化回收磷后直接排放，尾氣中的粉塵會對大氣造成污染，氧化后排放的大量二氧化碳對環(huán)境有較大的影響。中國專利文獻CN101767779A (申請?zhí)枮?00910300004.0)公開了一種使用高爐生產(chǎn)磷酸的方法及所用設備，該專利文獻說明高爐氣中的粉塵也含有大量的磷，高爐氣經(jīng)空氣氧化后通過三級回收方式回收泥磷，泥磷氧化燃燒制備磷酸，該工藝中磷的回收率提高到98%，但其除塵后的尾氣直接排放，對環(huán)境造成污染?，F(xiàn)有窯法(或高爐法)磷酸工藝中窯(高)爐氣經(jīng)空氣氧化將尾氣中CO直接被氧化成CO2排空，殊為可惜。本發(fā)明針對上述問題，提出了窯(高)爐氣不氧化，先經(jīng)過冷卻脫磷和除塵工藝，再將含大量CO的尾氣作為合成氨的原料，進行進一步綜合利用。
[0004]經(jīng)文獻檢索，目前尚無任何利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣合成氨的公開報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法，為窯法(或高爐法)磷酸尾氣的資源綜合利用開辟一條新的途徑。
[0006]窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸是將磷礦石和焦炭等原料進行配料后高溫煅燒得到爐氣，回收爐氣中的粗磷和泥磷，氧化燃燒粗磷和泥磷后水吸收五氧化二磷氣體制備磷酸。
[0007]術語解釋:
[0008]改良ADA法脫硫:濕法脫硫的一種，脫硫劑蒽醌二磺酸鈉加入五氧化二釩和其它物質(zhì)以純堿水溶液配成的母液用于脫硫的方法。
[0009]改良熱堿法脫碳:以碳酸鉀溶液為吸收劑，加入二乙醇胺或ACT-1等為活化劑，此外還添加緩蝕劑和消泡劑共同配制的母液用于脫碳的方法。
[0010]本發(fā)明的技術方案如下:
[0011]一種利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法，包括如下步驟:
[0012](I)將窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣先經(jīng)過水浴冷卻除去磷蒸汽和大部分粉塵，再先后通過文氏管和纖維除霧器進行除塵得到尾氣；
[0013](2)尾氣先進行濕法氧化法脫硫，經(jīng)上述脫硫后進入變換工序，所述的變換工序為尾氣中的一氧化碳與水在催化劑存在下反應制得氫氣，所得氫氣與氮氣按摩爾比為2.5~
2.9:1混合,得合成氨原料氣；
[0014](3)將合成氨原料氣經(jīng)脫硫、脫碳、氣體精制后進入合成塔生產(chǎn)合成氨。合成氨降溫冷卻液化分離出系統(tǒng)，未反應的氫氣氮氣循環(huán)使用。
[0015]脫硫主要除去合成氨原料氣中的含硫雜質(zhì)，脫碳主要除去合成氨原料氣中的二氧化碳、一氧化碳等含碳雜質(zhì)，氣體精制主要進一步除去合成氨原料氣中的二氧化碳、一氧化碳等雜質(zhì)。本發(fā)明濕法氧化法脫硫、變換工序、脫硫、脫碳、氣體精制、合成氨分離及未反應氫氮氣循環(huán)均按照合成氨領域常規(guī)操作即可。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)所述的水浴冷卻是通過接磷池常溫水冷卻或串聯(lián)的3級吸收塔常溫水淋洗。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)通過文氏管和纖維除霧器除塵后尾氣中CO體積含量≤12%。
[0018]本發(fā)明步驟(2)中變換工序所用催化劑為合成氨領域常規(guī)催化劑，市售產(chǎn)品。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(3)所述的脫硫采用干法煙氣脫硫或濕法脫硫；脫碳采用加壓水洗脫碳、甲醇洗滌脫碳或堿性溶液吸收脫碳；氣體精制采用銅洗法精制或甲烷化法精制。
[0020]本發(fā)明窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣不經(jīng)空氣氧化，先經(jīng)過冷卻脫磷和除塵工藝，得到尾氣作為合成氨的原料。
[0021]本發(fā)明有以下特征和有益效果:
[0022]1、本發(fā)明首次直接將窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣回收泥磷后作為合成氨的原料，對物料進行全面綜合利用，杜絕尾氣排放污染環(huán)境。
[0023]2、本發(fā)明解決了以往工藝磷蒸汽氧化時易發(fā)生爆炸的問題。
[0024]3、本發(fā)明所述方法工藝簡單，原料利用度高，副產(chǎn)合成氨，提高了整體工藝價值，對環(huán)境友好，具有較好的社會效益和經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0025]下面結合實例對本發(fā)明所述技術方案做進一步說明，但本發(fā)明所保護范圍不限于此。
[0026]實施例1-3所用原料均為高爐法生產(chǎn)磷酸的高爐氣，
[0027]高爐氣的主要組成按體積百分比見下表:
【權利要求】
1.一種利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法，包括如下步驟: (1)將窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣先經(jīng)過水浴冷卻除去磷蒸汽和大部分粉塵，再先后通過文氏管和纖維除霧器進行除塵得到尾氣； (2)尾氣先進行濕法氧化法脫硫，經(jīng)上述脫硫后進入變換工序，所述的變換工序為尾氣中的一氧化碳與水在催化劑存在下反應制得氫氣，所得氫氣與氮氣按摩爾比為2.5~2.9:1混合，得合成氨原料氣； (3 )將合成氨原料氣經(jīng)脫硫、脫碳、氣體精制后進入合成塔生產(chǎn)合成氨。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法，其特征在于，步驟(1)所述的水浴冷卻是通過接磷池常溫水冷卻或串聯(lián)的3級吸收塔常溫水淋洗。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法，其特征在于，步驟(1)通過文氏管和纖維除霧器除塵后尾氣中CO體積含量> 12%。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用窯法或高爐法生產(chǎn)磷酸的爐氣生產(chǎn)合成氨的方法，其特征在于，步驟(3)所述的脫硫采用干法煙氣脫硫或濕法脫硫；脫碳采用加壓水洗脫碳、甲醇洗滌脫碳或堿性溶液吸收脫碳；`氣體精制采用銅洗法精制或甲烷化法精制。
【文檔編號】C01C1/04GK103482648SQ201310419658
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權日:2013年9月16日
【發(fā)明者】張西興, 龐世花, 劉陽, 李樹坤, 王偉 申請人:貴州金正大生態(tài)工程有限公司