節能減排的熱法磷酸生產技術

年節水800萬m3，節電1460萬kW·h，減排CO288萬t、SO21.6萬t，減排廢渣19萬t，企業獲得直接效益超過15億元的高效利用反應熱副產工業蒸汽的熱法磷酸生產技術，獲國家技術發明二等獎。這項已在國內35套熱法磷酸裝置上應用的技術成果，是國內外惟一一套利用普通自然空氣燃燒黃磷并產生蒸汽的產業化技術，一舉改變了黃磷生產中需要外部供給熱量而自身產生的反應熱能卻不能利用的尷尬局面，改寫了熱法磷酸廢熱排放的歷史。

該技術由云南省化工研究院主持，清華大學、浙江大學、江蘇工業學院共同開發成功。據了解，目前國內已有35套裝置采用該技術，占全國熱法磷酸總產能的40%。

熱法磷酸是生產各種高附加值磷酸鹽的原料，近幾年國內熱法磷酸產能呈不斷增長趨勢。熱法磷酸生產是通過吸收黃磷燃燒生成的氣體而獲得產品，每燃燒1t黃磷產生的熱量相當于燃燒833kg標準煤。在傳統的熱法磷酸生產中，一方面，為防止燃燒設備不被高溫腐蝕性氣體燒壞、腐蝕，保證生產的順利進行，需要用大量的水或稀磷酸將熱量帶走，這部分帶出的低品位熱能難以進一步利用；另一方面，為保證黃磷的流動及霧化燃燒，要求黃磷處于液相狀態，生產系統中的熔磷、供磷設備及其相關管線需要另外設置燃煤鍋爐供給蒸汽。這就形成了熱法磷酸生產系統中既需要外部供給熱量而自身產生的反應熱能又不能合理利用造成浪費的尷尬現象。目前國外實現反應熱回收利用的熱法磷酸工藝，使用的是經特別處理的干燥空氣，附加設備投資大，材質要求高，能耗高，并且每年還需更換被腐蝕的零部件。利用普通自然空氣燃燒黃磷的回收反應熱副產工業蒸汽新技術，一直是世界性技術難題。在國內多家單位的合作下，高效利用反應熱副產工業蒸汽的熱法磷酸生產技術破繭而出。

該技術研發歷經10余年，經歷了基礎研究、中試、工業性試驗、產業化的全過程。在項目開發過程中，項目組在國內外首次發明了一整套利用普通自然空氣燃燒黃磷來回收反應熱并副產工業蒸汽的熱法磷酸生產技術，開發和研制了將化工設備結構要素與熱工設備結構要素相結合、具有獨特創新設計的關鍵設備——特種燃磷塔，充分回收利用了黃磷燃燒放出的熱量。該項成果不僅解決了熱法磷酸生產系統中自身所需的熱量問題，還可以外供大部分蒸汽，同時提高了吸收率，減少了循環水用量及消耗，省掉了原配套建設的專用燃煤鍋爐和換熱器。該技術的創新之處在于：生產過程中黃磷燃燒采用普通空氣，不需要進行空氣干燥及相應的干燥設備，降低了設備投資和生產成本。此外，該技術還解決了高溫腐蝕性氣體對材質的腐蝕問題，能長周期穩定地生產高品質磷酸和蒸汽，熱回收率達到65.2%，不僅突破了國外文獻報道的使用普通自然空氣理論回收率63%的極限，也高于國外利用干燥空氣的實際熱能利用率。這項新技術與傳統熱法磷酸生產技術相比，節能減排效果也非常顯著，可減少循環冷卻水量60%，減少循環酸量50%，水化塔P2O5吸收率提高30%。采用該技術新建同等規模生產裝置，可減少投資20%；對原有傳統生產裝置進行改造，可提高生產能力30%以上。該技術在2003年獲得國家發明專利授權。

目前該技術已在熱法磷加工行業20個企業的35套生產裝置上實施了技術轉讓，其中包括江陰澄星磷化工股份有限公司等在行業內有較大影響力的企業，形成了1萬～9萬t/a不同生產能力的磷酸系列成套技術。實施該技術的裝置總產能達153萬t，占全國熱法磷酸總產能的40%。據測算，該技術的實施可年產蒸汽折標煤35.4萬t，節水800萬m3，節電1460萬kW·h，減少通過循環冷卻水向環境排放熱量1×1012kJ/a，企業獲得的直接效益超過15億元，為我國的節能減排作出了重要貢獻。