【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及黄磷生产节能减排，尤其涉及一种带余热回收的分级冷凝收磷装置及收磷方法。
技术介绍
1、黄磷制备高纯度多聚磷酸、锂电池、农药及磷基药物的重要原料，是不可或缺的化工品。我国中国黄磷产能与产量均占世界的85％左右，主要集中在云贵地区。
2、当前黄磷生产主要采用电炉还原法，即磷矿(氟磷灰石)、还原剂(无烟煤或焦炭)、助溶剂(sio2)的配料在酸度值(sio2+al2o3)/cao为0.85-1.1下由高温电弧供热熔融并发生还原反应，从黄磷电炉排出的炉气温度可达180-350℃，其成分复杂，co含量占比高达85～90v％，而气态单质磷含量仅有约380～420g/m3，这给收磷过程节能节水、提高磷回收率带来巨大挑战。
3、电炉法黄磷生产工艺分为使用大型自焙电极制磷电炉的生产工艺和使用多电极制磷电炉生产工艺。这两种工艺虽在电炉炉型及规模、入炉原料处理要求、炉气除尘措施等方面存在差异，但主要流程基本相同，即都是将由磷矿石、硅石和焦炭按比例配成的混合料送入电炉，在电炉内的混合料发生还原反应生成炉气，炉气从反应熔区逸出，经过炉内上部由连续补充的混合料所形成的炉气过滤层后，携带一部分混合料中的杂质从电炉中排出再经除尘、冷凝洗涤、精制分离得到黄磷产品，尾气则回收利用或排放。再经除尘、冷凝洗涤、精制分离得到黄磷产品，尾气则回收利用或排放。
4、其中在使用大型自焙电极制磷电炉的生产工艺中，电炉变压器容量一般为50000-90000kva，产量一般在30000吨/年以上，采用自焙电炉对入炉原料要求非常严格(如
5、现有冷凝收磷通常直接用水对含磷蒸汽、粉尘及煤气的炉气进行洗涤，从而得到粗磷，再对粗磷进行精制得到产品磷的工艺。因用水洗涤下的粗磷及水中含有较多的粉尘，这样是不能直接将其中的水抽出循环进行重复喷淋的，这使得喷淋过程会消耗大量的水。现在也没有一种利用喷淋黄磷炉气后，循环利用喷淋液的装置或系统。即当前主流的磷炉气冷凝方法为多级冷凝塔串联冷凝，利用多个冷凝塔对磷炉气进行喷淋，燃炉气缓慢降温。此法需要占用大量空间，需通过4-6个冷凝塔串联，多次喷淋使得黄磷冷凝，该过程耗水量极大，且磷炉气降温时的热与相变热都无法在冷凝过程中得到有效利用，热效率较低。
6、针对上述问题，cn103708432a公开了“从电炉制磷炉气中回收黄磷的方法、设备及专用收磷装置”，要求使用无喷淋冷却方式来是磷炉气中的黄磷冷凝下来，通过一种间壁式换热方法直接对磷炉气进行冷凝。cn 211896044 u公开了一种技术装置，通过在喷淋塔前加入干法除尘装置来解决黄磷的清洁冷凝问题。但是，以上方法有的并未考虑磷炉气中的热能利用问题，导致磷炉气冷凝过程中大量热能被浪费掉；而cn211896044u所述方法未解决冷凝过程中，喷淋耗水量大的问题。因此，本本专利技术公开的一种带余热回收的分级冷凝收磷装置及方法，其特征在于，在传统的水喷淋塔前置降膜蒸发设备实现磷炉气的梯级降温，由蒸发器产生的二次蒸汽通过蒸汽再压缩获得低压蒸汽以实现低品位余热的回收；经降膜蒸发降温后的含磷炉气进入水喷淋塔完全冷凝产生粗磷，确保黄磷收率。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种能够降低水资源消耗，提升收磷效率，回收炉气高温余热，节能环保的带余热回收的分级冷凝收磷装置及收磷方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种带余热回收的分级冷凝收磷装置，包括降膜式冷凝器、多级串联水喷淋塔、软水箱、黄磷回收槽、蒸汽再压缩系统和汽包，黄磷炉气管与降膜式冷凝器的黄磷炉气入口相连，降膜式冷凝器内设置喷淋装置，所述软水箱与降膜式冷凝器内的降膜管形成冷却水循环流动，所述降膜式冷凝器的降膜管出口与蒸汽再压缩系统入口相连，所述蒸汽再压缩系统的出气口与所述汽包的进气口连接，所述汽包的出气口排出蒸汽；所述降膜式冷凝器底部的液体出口与黄磷回收槽的液体入口密封连通，所述降膜式冷凝器的气体出口与多级串联水喷淋塔气体入口相连，所述多级串联水喷淋塔的液体出口与黄磷回收槽的进口连接；所述降膜冷凝器与多级串联水喷淋塔能实现磷炉气的分级冷凝收磷，第一级可通过副产中压蒸汽的方式回收磷炉气中部分余热，第二级实现降温后磷炉气的高效冷凝。
3、本专利技术还公开了一种带余热回收的分级冷凝收磷方法，使用所述的分级冷凝收磷装置，包括如下步骤：
4、将净化后的炉气送至所述分级冷凝收磷装置，该分级冷凝收磷装置具有由降膜式冷凝器及设置在该冷凝器内的喷淋装置，所述炉气进入冷凝腔从而与降膜式冷凝器充分接触；
5、向降膜式冷凝器内部的降膜管中通入软水，该软水与所述炉气在降膜式冷凝器的隔离下传热，从而使黄磷迅速降温并少量析出，附着于冷凝器壳体与降膜管壁表面，并沿管壁进入黄磷回收槽，冷凝后的气体排出降膜式冷凝器；同时，管内软水吸收大量热量汽化，沿管路进入蒸汽再压缩系统，该蒸汽再压缩系统可将蒸汽加压至0.6mpa，输送至汽包收集；
6、将一次冷凝后的炉气送至多级串联水喷淋塔，该多级串联水喷淋塔内具有喷淋装置，向塔内喷淋软水与进入的磷炉气进行换热，从而使黄磷完成二级冷凝并大量析出，沿塔壁进入黄磷回收槽完成黄磷回收。
7、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1)节约能耗。本专利技术所述装置中降膜式冷凝器设可先回收40％左右余热，减少后续冷凝耗水量。
8、2)节约空间资源。减少冷凝塔个数与用水量，进行冷凝回收过程，大幅降低使用空间。
9、3)将高温炉气部分热量以中压蒸汽方式回收，提高热能利用率。
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1.一种带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：包括降膜式冷凝器（1）、多级串联水喷淋塔（2）、软水箱（3）、黄磷回收槽（4）、蒸汽再压缩系统（5）和汽包（6），黄磷炉气管（101）与降膜式冷凝器（1）的黄磷炉气入口相连，降膜式冷凝器（1）内设置喷淋装置，所述软水箱（3）与降膜式冷凝器（1）内的降膜管形成冷却水循环流动，所述降膜式冷凝器（1）的降膜管出口与蒸汽再压缩系统（5）入口相连，所述蒸汽再压缩系统（5）的出气口与所述汽包（6）的进气口连接，所述汽包（6）的出气口排出蒸汽；所述降膜式冷凝器（1）底部的液体出口与黄磷回收槽（4）的液体入口密封连通，所述降膜式冷凝器（1）的气体出口与多级串联水喷淋塔（2）气体入口相连，所述多级串联水喷淋塔（2）的液体出口与黄磷回收槽（4）的进口连接；所述降膜冷凝器（1）与多级串联水喷淋塔（2）能实现磷炉气的分级冷凝收磷，第一级可通过副产中压蒸汽的方式回收磷炉气中部分余热，第二级实现降温后磷炉气的高效冷凝。
2.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：所述降膜式冷凝器（1）内的喷淋装置可根据条件及使用工况采用单个或
3.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：所述降膜式冷凝器（1）内的降膜管出口与蒸汽再压缩系统（5）的进口连接，降膜管内冷凝液吸收大量磷炉气中的热量汽化，经蒸汽再压缩系统形成中压蒸汽。
4.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：所述降膜式冷凝器（1）内含有降膜管与喷淋装置，所述降膜管具有伸出所述冷凝腔的冷却水进口和冷却水出口；所述喷淋装置具有多个朝向下方的喷淋器，所述喷淋装置喷出的冷凝液可通过所述液体出口流向所述黄磷回收槽（4）。
5.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：磷炉气由降膜式冷凝器（1）的黄磷炉气入口进入，软水系统（3）提供的蒸发液由降膜式冷凝器（1）顶部管程给入并沿壁面形成浆液膜，相变汽从降膜式冷凝器（1）顶部进入后续蒸汽再压缩系统（5），部分冷凝的黄磷沿壳程壁面进入黄磷回收槽（4），通过给水量调节磷炉气经降膜式冷凝器（1）的出口温度为107-110℃左右。
6.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：进入多级串联水喷淋塔（7）的磷炉气温度在107℃左右，需经1-2个冷凝塔即可将黄磷冷凝回收，并维持炉气出口温度75℃左右。
7.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：所述降膜式冷凝器（1）的下侧液体出口设置黄磷回收槽（4），并在降膜式冷凝器（1）降膜管出口端接蒸汽再压缩系统（5），将二次蒸汽升温升压形成0.6Mpa低压蒸汽，该蒸汽余热回收系统产生的低压蒸汽通过汽包（6）维温维压，汽包（6）出口低压蒸汽并入区域生产系统的蒸汽管网。
8.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：进入冷凝装置的气相通路并联0.6Mpa的低压置换氮气，在设备检修、停运及降膜式冷凝器（1）拆卸和接入时通过氮气置换确保磷炉气不与空气接触。
9.一种带余热回收的分级冷凝收磷方法，使用如权利要求1-8中任意一项所述的分级冷凝收磷装置，其特征在于包括如下步骤：
10.如权利要求9所述的带余热回收的分级冷凝收磷方法，其特征在于：磷炉气进入所述分级冷凝收磷装置前，开启降膜式冷凝器（1）为降膜管内充水预冷，开启软水箱阀门，并打开贮氮罐阀门，用氮气置换掉降膜式冷凝器（1）及多级串联水喷淋塔（2）内的空气。
...【技术特征摘要】
1.一种带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：包括降膜式冷凝器（1）、多级串联水喷淋塔（2）、软水箱（3）、黄磷回收槽（4）、蒸汽再压缩系统（5）和汽包（6），黄磷炉气管（101）与降膜式冷凝器（1）的黄磷炉气入口相连，降膜式冷凝器（1）内设置喷淋装置，所述软水箱（3）与降膜式冷凝器（1）内的降膜管形成冷却水循环流动，所述降膜式冷凝器（1）的降膜管出口与蒸汽再压缩系统（5）入口相连，所述蒸汽再压缩系统（5）的出气口与所述汽包（6）的进气口连接，所述汽包（6）的出气口排出蒸汽；所述降膜式冷凝器（1）底部的液体出口与黄磷回收槽（4）的液体入口密封连通，所述降膜式冷凝器（1）的气体出口与多级串联水喷淋塔（2）气体入口相连，所述多级串联水喷淋塔（2）的液体出口与黄磷回收槽（4）的进口连接；所述降膜冷凝器（1）与多级串联水喷淋塔（2）能实现磷炉气的分级冷凝收磷，第一级可通过副产中压蒸汽的方式回收磷炉气中部分余热，第二级实现降温后磷炉气的高效冷凝。
2.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：所述降膜式冷凝器（1）内的喷淋装置可根据条件及使用工况采用单个或多个的排布形式，流体通过降膜管和喷淋区使含磷炉气迅速降温通过冷凝器与喷淋塔，黄磷不在喷淋塔壁上粘附。
3.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：所述降膜式冷凝器（1）内的降膜管出口与蒸汽再压缩系统（5）的进口连接，降膜管内冷凝液吸收大量磷炉气中的热量汽化，经蒸汽再压缩系统形成中压蒸汽。
4.如权利要求1所述的带余热回收的分级冷凝收磷装置，其特征在于：所述降膜式冷凝器（1）内含有降膜管与喷淋装置，所述降膜管具有伸出所述冷凝腔的冷却水进口和冷却水出口；所述喷淋装置具有多个朝向下方的喷淋器，所述喷淋装置喷出的冷凝液可通过所...
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