一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法技术

本发明专利技术涉及一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，属于烟气净化技术领域。本发明专利技术在外磁场条件下，将黄磷尾气进行预处理脱除顺磁性杂质得到预处理混合气；将预处理混合气通入变压吸附阶段PSA‑Ⅰ工序的吸附床中，经吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压以脱除吸附性强于CO的杂质得到混合气I；将混合气I通入变压吸附阶段PSA‑Ⅱ工序的吸附床中，其中变压吸附阶段PSA‑Ⅱ工序的吸附床外设磁场，经吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压以脱除吸附性弱于CO的杂质得到高纯CO气体。本发明专利技术方法提纯的CO浓度可达95％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法
本专利技术涉及一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，属于烟气净化

技术介绍
黄磷是一种重要的化工产品，制取方法通常为电炉法，尾气中可能含有CO、PH3、H2S、硫化物、少量的AsH3、HCN、CO2、H2、N2及微量O2。其中，CO是尾气的主要成分，含量一般为85％-95％。CO既可以作为燃料，也是碳一化学的重要原料，可用于甲酸、草酸、丙烯酸酯、光气等多种有机化学品的生产及合成。尾气中的其他杂质，如磷、硫、AsH3、HCN等则是对羟基合成有害的污染物，因此，要实现黄磷尾气的综合利用，就要将尾气中的磷、硫、砷、氰等杂质除去，实现CO的净化、分离。由于黄磷尾气具有很高的热值，某些黄磷生产厂家将黄磷尾气用作燃料或者直接燃烧放空，有效利用率不足40％，造成资源的极大浪费。其中含有的有害杂质易造成设备腐蚀，寿命大大缩短，有害成分放空后对环境造成极大污染。为了实现黄磷尾气的治理，必须开发高效的提纯CO的方法。变压吸附(PSA)是一种高效的从多种混合气中分离提纯一种或多种目标气体的方法。吸附剂有效吸附强吸附质，弱吸附质经过吸附剂床层得到富集，强吸附质则在随后的脱附过程中得到富集。经过变压吸附过程，强弱吸附质得到有效分离，通过多床吸附操作使系统连续进行。但是已有的二段法变压吸附提纯CO工艺，对黄磷尾气中各种杂质的去除效率不高，不能保证CO的有效提纯。
技术实现思路
本专利技术针对提纯黄磷尾气中CO中杂质的去除效率不高的技术问题，提供一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，本专利技术利用不同气体的磁性差异，提高气体在吸附剂上的吸附或解吸效率，从而提高杂质的脱除效率和CO的提纯浓度。本专利技术磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法在磁场作用下，催化剂高效率地脱除顺磁性气体组分，再通过利用CO的抗磁性性质，使CO更高效地从吸附剂上解吸，获得纯度更高的CO。一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，具体步骤如下：(1)在外磁场条件下，将黄磷尾气进行预处理脱除顺磁性杂质得到预处理混合气；(2)将步骤(1)预处理混合气通入变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附床中，经吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压以脱除吸附性强于CO的杂质得到混合气I；(3)将步骤(2)混合气I通入变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床中，其中变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床外设磁场，经吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压以脱除吸附性弱于CO的杂质得到高纯CO气体。所述步骤(1)外磁场的强度为0.3～5.0T。所述步骤(1)预处理的吸附剂为金属催化剂，金属催化剂的载体为活性炭、活性氧化铝或HZSM-5分子筛，金属催化剂的活性组分为铁盐、锰盐、镍盐、钴盐、铜盐中的一种或两种。所述步骤(2)PSA-Ⅰ工序吸附床内的吸附剂为硅胶、活性炭、活性氧化铝中的一种或多种。进一步的，所述步骤(2)变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附步骤压力为0.3～1.9MPa。所述步骤(3)PSA-Ⅱ工序吸附床内的吸附剂为活性炭、沸石分子筛、碳分子筛中的一种或多种。进一步的，所述步骤(2)变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附步骤压力为0.3～1.9MPa，置换步骤的压力为0.1～1.9MPa，抽真空步骤的压力为-0.07～-0.095MPa。优选的，所述步骤(1)预处理采用混合气气固反应器，在磁场的作用下，PH3、AsH3、HCN及H2S形成磁化气，与吸附剂进行结合，可磁化气不断通过吸附剂床层，产生磁性凝聚作用，形成磁性相吸的联合体，使上述气体在吸附剂上的吸附量增大，达到提高杂质脱除效率的目的。步骤(1)在预处理工序和变压吸附过程的脱附工序中，施加由永久磁铁或电磁铁产生的磁场强度恒定的均匀磁场，磁场方向与气流方向平行，不同物质的分子在磁场中表现出不同的磁性质，多数的物质在磁场中会产生一个对着外磁场方向的磁矩，有的成为抗磁性物质，有的成为顺磁性物质；如果一种物质中的电子都已经配对，没有未成对的电子，这样的物质就是抗磁性物质，例如CO一种物质中存在未成对的电子，在磁场中能顺着磁场的方向产生一个磁矩的物质就成为顺磁性物质，例如O2、PH3、AsH3、HCN、H2S等。顺磁性物质能被磁场吸引，而抗磁性物质则被磁场排斥。在磁场的作用下，顺磁性气体(如AsH3)流经气固反应器，与外磁场相互吸引，从而被磁化，磁化后的气体被吸附在吸附剂的固相微孔中，使吸附剂形成局部磁化区域。新进入的顺磁性气体经过床层，与吸附剂发生磁性凝聚作用，气体在吸附剂上的均布能力大大增强，提高了顺磁性气体在吸附剂上的吸附效率，从而达到脱除杂质的目的；抗磁性气体(如CO)则与外磁场相斥，在脱附时更易从吸附剂上解吸，达到提纯CO的目的。优选的，预处理工序所用吸附剂为采用浸渍法制得的金属催化剂，载体活性炭、活性氧化铝、HZSM-5分子筛或它们的改性产品可满足机械强度较大的要求，活性组分采用可磁化的金属组分，如铁盐、锰盐、镍盐、钴盐、铜盐中的一种或两种，可使吸附剂形成可磁化区域，与气体更高效的结合。优选的，步骤(2)变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序，多个吸附床串联，吸附床的个数视混合气性质、气体吸附效率而定；每个吸附床依次完成吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压的步骤，因此多个吸附床内交替完成上述步骤，具体的，混合气流入吸附床，混合气中的CO2和硫化物被吸附剂吸附，留在吸附床中，吸附性较弱的CO、H2、N2则流出床层，进入PSA-Ⅱ工序；待吸附过程接近饱和，停止进料；将完成吸附过程的吸附床向待完成均压升压的吸附床放压，完成均压降压步骤，此步骤可以回收吸附床内的有用组分；将完成均压降压的吸附床逆向放压，令吸附床压力降低，将吸附的杂质解吸排放；接下来进入冲洗步骤，用不含杂质组分的气体冲洗吸附床，使杂质组分充分解吸；用均压降压的吸附床的气体对本吸附床进行均压升压；将完成均压升压的吸附床进行最终升压，该过程使用半成品气返回一部分使本吸附床压力升到吸附压力；上述过程在每一个吸附床内循环完成，连续分离混合气中的杂质气体。优选的，步骤(3)吸附性较弱的含CO、H2、N2的混合气体进入PSA-Ⅱ工序，在吸附床中，CO被选择性吸附，H2、N2则从床层中流出，返回PSA-Ⅰ工序用作吸附剂再生的冲洗气，多个吸附床串联，吸附床的个数视混合气性质、气体吸附效率而定；每个吸附床依次完成吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压的步骤，因此多个吸附床交替完成以上步骤，具体的，PSA-Ⅰ工序输出的半成品气被送入PSA-Ⅱ工序的吸附床，CO被吸附剂选择性吸附，其他杂质组分被排出，返回PSA-Ⅰ工序，实现CO和杂质气体的分离，吸附结束后，吸附床内除CO外，还残留一定量的H2、N2，用部分CO气体返回吸附床进行置换；吸附床串联，可对不同吸附床进行逐一置换，降低床层内杂质含量，获得高纯度CO；置换结束后，对吸附床进行逆向放压，接近常压时，启动真空系统，对吸附剂上的CO进行真空脱附；同时，打开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于，具体步骤如下：/n(1)在外磁场条件下，将黄磷尾气进行预处理脱除顺磁性杂质得到预处理混合气；/n(2)将步骤(1)预处理混合气通入变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附床中，经吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压以脱除吸附性强于CO的杂质得到混合气I；/n(3)将步骤(2)混合气I通入变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床中，其中变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床外设磁场，经吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压以脱除吸附性弱于CO的杂质得到高纯CO气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)在外磁场条件下，将黄磷尾气进行预处理脱除顺磁性杂质得到预处理混合气；
(2)将步骤(1)预处理混合气通入变压吸附阶段PSA-Ⅰ工序的吸附床中，经吸附、均压降压、逆向放压、冲洗、均压升压、终升压以脱除吸附性强于CO的杂质得到混合气I；
(3)将步骤(2)混合气I通入变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床中，其中变压吸附阶段PSA-Ⅱ工序的吸附床外设磁场，经吸附、置换、均压降压、逆向放压、抽真空、磁助脱附、均压升压以脱除吸附性弱于CO的杂质得到高纯CO气体。


2.根据权利要求1所述磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于：步骤(1)外磁场的强度为0.3～5.0T。


3.根据权利要求1或2所述磁助变压吸附提纯黄磷尾气中CO的方法，其特征在于：步骤(1)预处理的吸附剂为金属催化剂，金属催化剂的载体为活性炭、活性氧化铝或HZSM...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学谦，王梦雨，宁平，王郎郎，谢怡冰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53