本发明涉及从电炉制磷炉气中回收黄磷的方法 、 设备及专用收磷装置。

背景技术

工业化应用的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。

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 入炉焦炭水分、 粒度等）， 通常采用烧结法、 球团法进行预处理后才能入炉， 不能直接使 用块矿入炉， 且产生的炉气温度一般高于 350 °C _; 从电炉排出的炉气进入静电除尘器 （即 干法除尘）， 除尘净化后的炉气（含尘量一般在 50mg/m ³ 左右）进入冷凝回收系统后得到粗 磷， 然后将粗磷导入粗磷精制系统中进行精制， 得到黄磷产品。

使用多电极制磷电炉的生产工艺中， 电炉变压器容量及产量均比大型自焙电极制磷 电 炉工艺小的多， 一般为 28000 KVA以下， 产量一般为 7000— 10000吨 /年， 采用成型石墨 电极， 布置形式一般为三相 6根或三相 7根直径 500mm或直径 600mm石墨电极； 入炉原料 不需烧结料或球团料， 采用烘干预处理， 块矿入炉， 炉气温度一般 100— 170 °C _; 从电炉 排出的炉气直接进入冷凝回收系统（即湿法除 尘）， 冷凝后的黄磷进入收集槽中即为粗磷， 然后将粗磷导入粗磷精制系统中进行精制， 得到黄磷产品和大量泥磷。

上述使用大型自焙电极制磷电炉的生产工艺虽 能够产生较少的泥磷和废水，但静电除 尘器配套设施建设费用巨大、 运行和维修费用高、 人员技术要求高， 并且对炉气中的粉尘 净化处理并不充分， 不能理想解决尾气中 PM2. 5的排放问题。而使用多电极制磷电炉的生 产工艺会有大量难分离的泥磷产生， 且尾气中的含尘量更高。

本发明专利申请的申请人曾在申请号为 2013104546439、 2013104548326号的中国专 利申请文件中分别提供了一种使用多电极制磷 电炉的黄磷生产方法及设备和使用大型自 焙电极制磷电炉的黄磷生产方法， 由于这两种方法都采用干式除尘系统对电炉制 磷炉气进 行除尘净化，并且干式除尘系统中又使用了安 装多孔材料膜滤芯的过滤器对电炉制磷炉气 进行高温精密过滤， 因此， 通过这两种方法生产黄磷过程中基本不产生泥 磷并能降低尾气 含尘量。但是，由于这两种方法在对除尘净化 后的炉气进行冷凝时仍采用喷淋冷却的方式， 还是可能产生一定量泥磷， 同时会消耗大量的冷却水， 从而在后续产生大量废水， 不仅极 大增加粗磷精制时的蒸汽消耗量， 同时也会带来废水处理问题。 目前为此， 电炉法黄磷生 产均是通过这样的喷淋冷却方式生产粗磷， 这种方式已写入黄磷生产规范中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题首先是提供一种对 电炉制磷炉气进行冷凝时不采用喷淋 冷却方式的电炉制磷炉气中回收黄磷的方法、 设备及专用收磷装置， 解决目前喷淋冷却方 式所带来的普遍问题。本发明其次还将提供一 种使用大型自焙电极制磷电炉生产黄磷的方 法及设备， 其对电炉制磷炉气进行冷凝时也不采用喷淋冷 却方式。

本发明所提供的从电炉制磷炉气中回收黄磷的 方法， 包括的步骤有：

1 )在确保电炉制磷炉气的温度处于该电炉制磷� �气中磷蒸汽露点温度以上的条件下， 使用干式除尘系统对所述电炉制磷炉气进行除 尘净化，从而使该电炉制磷炉气的固含量达 到 10— 50mg/m ³ 以下；

2 ) 将净化后的炉气送至一收磷装置， 该收磷装置具有由壳体所构成的换热室及设置 在该换热室内的间壁换热器， 所述炉气进入换热室从而与间壁换热器充分接 触；

3 ) 向间壁换热器的内部流路中通入低温介质， 该低温介质与所述炉气在间壁换热器 的隔离下非混合传热， 从而使黄磷冷凝析出并大量附着于间壁换热器 表面， 换热后的尾气 排出收磷装置；

4 ) 向间壁换热器的内部流路中通入替换低温介质 的高温介质， 该高温介质与附着于 间壁换热器表面的黄磷非混合传热， 从而使黄磷熔化并滴入收磷装置底部的收磷槽 中， 然 后再通过收磷槽获取黄磷。

本发明的上述方法不采用喷淋冷却方式对电炉 制磷炉气进行冷凝来回收黄磷，而是使 用间壁换热器， 以先通低温介质使黄磷冷凝析出并大量附着于 间壁换热器表面， 再通高温 介质将附着于间壁换热器表面的黄磷熔化并滴 入收磷装置底部的收磷槽中最后收取黄磷， 解决泥磷和废水问题， 降低粗磷精制的时间和蒸汽消耗。

为上述方法中上述方法中， 将收磷装置的炉气入口温度控制为 180— 220 °C， 将收磷 装置的尾气出口温度控制为 10— 30 °C为宜。 当收磷装置的炉气入口温度低于 180 °C时， 将 导致炉气中的磷蒸汽过早冷凝， 从而降低收磷装置的黄磷回收率； 当收磷装置的炉气入口 温度低于 220°C时， 不便于收磷装置对磷蒸汽快速冷凝。 将收磷装置的尾气出口温度控制 为 10°C以下， 会增加制冷难度， 且无太大必要； 收磷装置的尾气出口温度为 30°C以上时， 对磷蒸汽的冷凝不充分， 会降低黄磷回收率。

所述低温介质、 高温介质可以从适合本发明的多种冷媒、 热媒中分别进行选用。 实际 验证证明， 低温介质选用冷冻盐水， 高温介质选用水蒸气能够达到较好的效果。

当所述的电炉制磷炉气是通过将由磷矿石、硅 石和焦炭按比例配成的混合料送入多电 极制磷电炉， 多电极制磷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 多电极制磷电炉中排出而产生时，可通过在连 接电炉与干式除尘系统的烟道上安装换热装 置或 /和调整电炉中所述的炉气过滤层厚度或 /和在严格进行混合料处理的前提下调整电 极功率从而将干式除尘系统中的炉气温度保持 在所述磷蒸汽露点温度以上。

上述将干式除尘系统中的炉气温度保持在所述 磷蒸汽露点温度以上的技术手段，一是 利用换热装置对炉气的温度进行控制， 二是调整电炉中所述的炉气过滤层厚度， 三是在严 格进行混合料处理的前提下调整电极功率。 这三种手段可以结合使用， 也可以单独使用。 其中， 由于多电极制磷电炉通常所产生的炉气温度较 低， 要通过换热装置使通入过滤器的 待过滤炉气温度保持在所述磷蒸汽露点温度以 上， 一般应通过换热装置对炉气进行加热。

炉气过滤层的主要作用是减少炉气中夹带的粉 尘。 以往， 为了减少泥磷的产量， 往往 要求炉气过滤层较厚。 由于使用的是多电极制磷电炉， 通常其产生的炉气温度本身较低， 这时，要通过调整炉气过滤层厚度使通入过滤 器的待过滤炉气温度保持在所述磷蒸汽露点 温度以上， 应采取降低炉气过滤层厚度， 这样可以减少炉气通过炉气过滤层的热量损失 ， 从而使通入过滤器的待过滤炉气温度提高。

使用多电极制磷电炉时， 以往对入炉原料的处理要求并不高（如入炉焦 炭水分、 粒度 等）， 若使用过高的电极功率， 恐导致副反应增多， 降低黄磷产量。 因此， 如要通过调整 电极功率使通入过滤器的待过滤炉气温度保持 在所述磷蒸汽露点温度以上，其前提是应对 原料进行严格处理， 如采用烧结法、 球团法对原料进行预处理后再入炉， 这种情况下， 就 可以通过增大电压、 电流来提高电极功率。

进一步的是， 所述干式除尘系统中至少包含用于电炉制磷炉 气过滤的过滤器， 该过滤 器具有符合下述工作条件的多孔材料膜滤芯， 针对该过滤器应执行的操作包括-

①开车时执行的操作： 向过滤器中注入惰性预热气体， 从而将过滤器中的多孔材料膜 滤芯预热至所述磷蒸汽露点温度以上； ②正常运行时执行的操作： 向过滤器中输入温度保持为所述磷蒸汽露点温 度以上的待 过滤炉气， 且过滤后的干净炉气的含尘量为 10— 20mg/m ³ 以下；

③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器 中注入温度为所述磷蒸汽露点温度以上 的惰性反吹气体， 惰性反吹气体的压力控制为 0. 2 - 1. 0MPa _;

④停车时执行的操作： 向过滤器中注入温度为所述磷蒸汽露点温度以 上的惰性置换气 体， 使多孔材料膜滤芯在惰性置换气体的保护下不 发生糊膜污染。

当通入过滤器的待过滤炉气温度低于所述磷蒸 汽露点温度时，将导致炉气中的磷蒸汽 冷凝， 造成过滤器无法正常工作， 因此， 上述方法需要向过滤器中输入温度保持为所述 磷 蒸汽露点温度以上的待过滤炉气。 此外， 对于上述的过滤器而言， 将其应用到磷炉气过滤 环境中还需要克服过滤器开车、反吹以及停车 期间， 由于烧结无机多孔材料膜滤芯表面温 度骤变而引起磷蒸汽冷凝致使滤芯糊膜污染， 孔道堵塞的技术困难。 为此， 采取上述注入 一定温度的惰性预热气体、 惰性反吹气体和惰性置换气体的手段。

采用具有多孔材料膜滤芯的过滤器的显著优势 还在于收尘精度高。上述方法中对过滤 器的收尘精度要求为过滤后的干净炉气含尘量 在 10— 20mg/m ³ 以下。 为达到该要求， 可以 选择相应孔径的多孔材料膜滤芯。 测试发现， 在磷炉气过滤环境中， 当过滤器过滤后的干 净炉气含尘量在 20mg/m ³ 以下时， 将惰性反吹气体压力控制应该在 0. 2 - 1. OMPa最能保证 多孔材料膜滤芯长时间稳定工作。

此外，在使用上述过滤器的情况下，最好将通 入过滤器的待过滤炉气温度保持为 187. 5 一 280 °C。 通入过滤器的待过滤炉气温度低于 187. 5 °C时， 易导致炉气中的磷蒸汽冷凝， 造成过滤器无法正常工作； 当通入过滤器的待过滤炉气温度高于 280 °C时， 则会降低黄磷 的收率。 通入过滤器的待过滤炉气温度进一步优选为 187. 5— 220 °C， 这时黄磷的收率较 高。

本发明所提供的从电炉制磷炉气中回收黄磷的 设备，包括干式除尘系统和与干式除尘 系统连接的收磷装置，所述干式除尘系统在电 炉制磷炉气的温度处于该电炉制磷炉气中磷 蒸汽露点温度以上的条件下对所述电炉制磷炉 气进行除尘净化，从而使该电炉制磷炉气的 固含量达到 10— 50mg/m ³ 以下， 所述收磷装置具有由壳体所构成的换热室及设 置在该换热 室内的间壁换热器， 换热室上设有尾气出口和与干式除尘系统的输 出端连通的炉气入口， 间壁换热器的内部流路通过可切换装置分别连 接低温介质源和高温介质源。

进一步的是， 所述干式除尘系统中包括用于电炉制磷炉气过 滤的过滤器， 该过滤器具 有符合下述工作条件的多孔材料膜滤芯， 针对该过滤器应执行的操作包括： ①开车时执行的操作： 向过滤器中注入惰性预热气体， 从而将过滤器中的多孔材料膜 滤芯预热至电炉制磷炉气中磷蒸汽露点温度以 上；

②正常运行时执行的操作： 向过滤器中输入温度保持为所述磷蒸汽露点温 度以上的待 过滤炉气， 且过滤后的干净炉气的含尘量为 10— 20mg/m ³ 以下；

③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器 中注入温度为所述磷蒸汽露点温度以上 的惰性反吹气体， 惰性反吹气体的压力控制为 0. 2- 1. 0MPa _;

④停车时执行的操作： 向过滤器中注入温度为所述磷蒸汽露点温度以 上的惰性置换气 体， 使多孔材料膜滤芯在惰性置换气体的保护下不 发生糊膜污染。

本发明上述从电炉制磷炉气中回收黄磷的方法 的专用收磷装置，该收磷装置具有由壳 体所构成的换热室及设置在该换热室内的间壁 换热器，换热室上设有尾气出口和与干式除 尘系统的输出端连通的炉气入口， 间壁换热器的内部流路通过可切换装置分别连 接低温介 质源和高温介质源。 具体的， 所述间壁换热器可选用翘片管换热器。 翘片管换热器中翘片 的方向最好是竖直设置的， 这样更便于黄磷熔化后滴入收磷槽。

本发明使用大型自焙电极制磷电炉生产黄磷的 方法， 包括的步骤有：

1 )在确保电炉制磷炉气的温度处于该电炉制磷� �气中磷蒸汽露点温度以上的条件下， 使用干式除尘系统对所述电炉制磷炉气进行除 尘净化，从而使该电炉制磷炉气的固含量达 到 10— 50mg/m ³ 以下；

2 ) 将净化后的炉气送至一收磷装置， 该收磷装置具有由壳体所构成的换热室及设置 在该换热室内的间壁换热器， 所述炉气进入换热室从而与间壁换热器充分接 触；

3 ) 向间壁换热器的内部流路中通入低温介质， 该低温介质与所述炉气在间壁换热器 的隔离下非混合传热， 从而使黄磷冷凝析出并大量附着于间壁换热器 表面， 换热后的尾气 排出收磷装置；

4) 向间壁换热器的内部流路中通入替换低温介质 的高温介质， 该高温介质与附着于 间壁换热器表面的黄磷非混合传热， 从而使黄磷熔化并滴入收磷装置底部的收磷槽 中， 然 后再通过收磷槽获取黄磷；

其中， 所述的电炉制磷炉气， 是通过将由磷矿石、 硅石和焦炭按比例配成的混合料送 入大型自焙电极制磷电炉， 大型自焙电极制磷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 混合料中的杂质从大型自焙电极制磷电炉中排 出而产生的高温炉气。

本发明的上述方法不采用喷淋冷却方式对电炉 制磷炉气进行冷凝来回收黄磷，而是使 用间壁换热器， 以先通低温介质使黄磷冷凝析出并大量附着于 间壁换热器表面， 再通高温 介质将附着于间壁换热器表面的黄磷熔化并滴 入收磷装置底部的收磷槽中最后收取黄磷， 解决泥磷和废水问题， 降低粗磷精制的时间和蒸汽消耗。

该方法中， 将收磷装置的炉气入口温度控制为 180— 220 °C， 将收磷装置的尾气出口 温度控制为 10— 30 °C为宜。 当收磷装置的炉气入口温度低于 180 °C时， 将导致炉气中的磷 蒸汽过早冷凝， 从而降低收磷装置的黄磷回收率； 当收磷装置的炉气入口温度低于 220 °C 时， 不便于收磷装置对磷蒸汽快速冷凝。 将收磷装置的尾气出口温度控制为 10 °C以下， 会增加制冷难度， 且无太大必要； 收磷装置的尾气出口温度为 30 °C以上时， 对磷蒸汽的 冷凝不充分， 会降低黄磷回收率。

所述低温介质、 高温介质可以从适合本发明的多种冷媒、 热媒中分别进行选用。 实际 验证证明， 低温介质选用冷冻盐水， 高温介质选用水蒸气能够达到较好的效果。

进一步的是， 所述干式除尘系统中包括用于电炉制磷炉气过 滤的过滤器， 该过滤器具 有符合下述工作条件的多孔材料膜滤芯， 针对该过滤器应执行的操作包括：

①开车时执行的操作： 向过滤器中注入惰性预热气体， 从而将过滤器中的多孔材料膜 滤芯预热至所述磷蒸汽露点温度以上；

②正常运行时执行的操作： 向过滤器中输入温度保持为所述磷蒸汽露点温 度以上的待 过滤炉气， 且过滤后的干净炉气的含尘量为 10— 20mg/m ³ 以下；

③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器 中注入温度为所述磷蒸汽露点温度以上 的惰性反吹气体， 惰性反吹气体的压力控制为 0. 2 - 1. 0MPa _;

④停车时执行的操作： 向过滤器中注入温度为所述磷蒸汽露点温度以 上的惰性置换气 体， 使多孔材料膜滤芯在惰性置换气体的保护下不 发生糊膜污染。

当通入过滤器的待过滤炉气温度低于所述磷蒸 汽露点温度时，将导致炉气中的磷蒸汽 冷凝， 造成过滤器无法正常工作， 因此， 上述方法需要向过滤器中输入温度保持为所述 磷 蒸汽露点温度以上的待过滤炉气。 此外， 对于上述的过滤器而言， 将其应用到磷炉气过滤 环境中还需要克服过滤器开车、反吹以及停车 期间， 由于烧结无机多孔材料膜滤芯表面温 度骤变而引起磷蒸汽冷凝致使滤芯糊膜污染， 孔道堵塞的技术困难。 为此， 采取上述注入 一定温度的惰性预热气体、 惰性反吹气体和惰性置换气体的手段。

通常， 将惰性预热气体、惰性反吹气体和惰性置换气 体的温度控制在所述磷蒸汽露点 温度以上就能够滤芯糊膜污染， 但是， 最好可将惰性预热气体、 惰性反吹气体和惰性置换 气体的温度控制为与通入过滤器的待过滤炉气 温度基本一致（当通入过滤器的待过滤炉气 温度高于所述磷蒸汽露点温度时）， 这样可以稳定滤芯温度， 提高滤芯的使用寿命。

采用具有多孔材料膜滤芯的过滤器的显著优势 还在于收尘精度高。上述方法中对过滤 器的收尘精度要求为过滤后的干净炉气含尘量 在 10— 20mg/m ³ 以下。 为达到该要求， 可以 选择相应孔径的多孔材料膜滤芯。 测试发现， 在磷炉气过滤环境中， 当过滤器过滤后的干 净炉气含尘量在 20mg/m ³ 以下时， 将惰性反吹气体压力控制应该在 0. 2— 1. OMPa最能保证 多孔材料膜滤芯长时间稳定工作。

由于大型自焙电极制磷电炉通常所产生的电炉 制磷炉气温度本就较高， 因此完全能够 满足通入过滤器的待过滤炉气温度在磷蒸汽露 点温度以上的要求。 当然， 还可进一步的通 过在连接电炉与干式除尘系统的烟道上安装换 热装置或 /和调整电炉中所述的炉气过滤层 厚度或 /和在严格进行混合料处理的前提下调整电极� �率从而将通入过滤器的待过滤炉气 温度保持为 420— 590 °C。

一般而言， 通过换热装置对炉气进行适当加热、 略微减少炉气过滤层厚度或小幅增大 电压、 电流来提高电极功率就能够将通入过滤器的待 过滤炉气温度保持为 420— 590 °C。 通入过滤器的待过滤炉气温度为 420— 590 °C， 远高于将导致炉气中的磷蒸汽冷凝的露点， 因此， 完全可以保证过滤器的正常工作。 同时， 当过滤温度为 420— 590 °C时， 发现黄磷 的收率较高。 在此基础上， 通入过滤器的待过滤炉气温度进一步优选为 420— 530 °C， 这 时黄磷的收率更高。

当通入过滤器的待过滤炉气温度为 420— 530 °C时， 从过滤器排放的干净炉气温度仍 然较高， 此时， 可将过滤器输出的炉气通入余热锅炉降温至 180— 220 °C再进入收磷装置。 余热锅炉的主要作用就是对炉气进行降温 （当然， 余热锅炉还能回收热量）， 因此， 无论 采用其他何种降温设备， 就要其作用就是对炉气进行降温， 那么就是与余热锅炉等同的技 术手段。

用于上述使用大型自焙电极制磷电炉生产黄磷 的方法的设备，括干式除尘系统和与干 式除尘系统连接的收磷装置，所述干式除尘系 统在电炉制磷炉气的温度处于该电炉制磷炉 气中磷蒸汽露点温度以上的条件下对所述电炉 制磷炉气进行除尘净化，从而使该电炉制磷 炉气的固含量达到 10— 50mg/m ³ 以下，所述收磷装置具有由壳体所构成的换热 室及设置在 该换热室内的间壁换热器，换热室上设有尾气 出口和与干式除尘系统的输出端连通的炉气 入口， 间壁换热器的内部流路通过可切换装置分别连 接低温介质源和高温介质源。

进一步的是， 所述干式除尘系统中包括用于电炉制磷炉气过 滤的过滤器， 该过滤器具 有符合下述工作条件的多孔材料膜滤芯， 针对该过滤器应执行的操作包括： ①开车时执行的操作： 向过滤器中注入惰性预热气体， 从而将过滤器中的多孔材料膜 滤芯预热至电炉制磷炉气中磷蒸汽露点温度以 上；

②正常运行时执行的操作： 向过滤器中输入温度保持为所述磷蒸汽露点温 度以上的待 过滤炉气， 且过滤后的干净炉气的含尘量为 10— 20mg/m ³ 以下；

③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器 中注入温度为所述磷蒸汽露点温度以上 的惰性反吹气体， 惰性反吹气体的压力控制为 0. 2- 1. 0MPa _;

④停车时执行的操作： 向过滤器中注入温度为所述磷蒸汽露点温度以 上的惰性置换气 体， 使多孔材料膜滤芯在惰性置换气体的保护下不 发生糊膜污染。

进一步的是， 通入过滤器的待过滤炉气温度保持为 420— 590°C _; 过滤器与收磷装置 之间设置有将过滤器输出的炉气降温至 180— 220°C再进入收磷装置的余热锅炉。

此外， 所述间壁换热器选用翘片管换热器。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一 步的说明、本发明附加的方面和优点将 在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描 述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。 附图说明

图 1为申请人在 2013104546439号的中国专利申请文件中提供的黄� �工艺流程图。 图 2为本发明一种实施方式的工艺流程示意图。

图 3为本发明另一种实施方式的工艺流程示意图� �

图 4为本发明多台收磷装置的布置示意图。

具体实施方式

图 1为申请人在 2013104546439号的中国专利申请文件中提供的黄� �工艺流程图，本 发明在该专利申请的技术方案上进行了改进。 为便于对本发明的准确理解， 现对 2013104546439号中国专利申请进行说明。

如图 1所示的黄磷工艺流程， 电炉 1通过排烟管道 2 (排烟管道 2上设有换热装置 6 ) 与干式除尘系统 3连接，干式除尘系统 3的除尘设备由过滤器 301以及位于过滤器 301与 电炉 1之间的机械收尘器 302所构成， 电炉 1排出的炉气先由排烟管道 2进入机械收尘器 302中进行一级除尘净化， 然后再进入过滤器 301中进行二级除尘净化； 过滤器 301排出 的干净炉气导入冷凝回收系统 4， 冷凝回收系统 4包括喷淋塔 401和收集槽 402， 经喷淋 塔 401喷淋冷凝后的黄磷进入收集槽 402中即为粗磷，粗磷再进入粗磷精制系统 5中进行 精制， 粗磷精制系统 5包括精制锅 501， 粗磷在精制锅 501中用蒸汽加热、搅拌、澄清后， 在锅底沉积纯磷， 喷淋塔 401排出的尾气 （CO等气体） 经总水封分成两路， 一路是经过 进一步净化后作为燃料， 一路是在不用时放空； 此外， 过滤器 301还连接有一用于向过滤 器 301提供其所需的惰性预热气体、 惰性反吹气体和惰性置换气体的供气装置 303， 该供 气装置 303经加热器 304后分别连接第一输出管 305和第二输出管 306， 第一输出管 305 的输出端连接过滤器 301的反吹装置，第二输出管 306的输出端连接于过滤器 301的待过 滤炉气进气管道上， 第一输出管 305和第二输出管 306上分别设置有阀门。 其中， 机械收 尘器 302也可以采用重力除尘器、旋风除尘器等。过 滤器 301中通过孔板排列安装有数根 烧结无机多孔材料膜滤芯，每一组烧结无机多 孔材料膜滤芯的上方安装有一部用于反吹的 文氏管，进入各文氏管的反吹惰性气体分别由 一个脉冲阀来控制，各脉冲阀即通过气包（图 中未示） 连接图 1中的第一输出管。

2013104546439号中国专利申请还通过多个实施例� �其黄磷工艺流程进行具体说明。 其实施例共分为两组， 第一组实施例涉及使用多电极制磷电炉的方法 一， 第二组实施例使 用大型自焙电极制磷电炉的方法二。 为了便于比较， 每一组实施例中， 各实施例均使用同 一套设备， 且它们的原料也是从矿品位、 配比、 处理工艺完全相同的同一批料（采用现有 技术处理） 中均分出来的。 为了准确比较每一组实施例中各实施例所得到 的黄磷收率， 设 计在粗磷精制系统 5中布置与实施例数量一致的精制锅 501 (每一个实施例对应一个精制 锅 501 )， 冷凝回收系统 4的出口可在这些精制锅 501之间进行切换； 当一个实施例的原 料完全反应且收磷结束后， 在加入下一批次的原料（即另一实施例的原料 ） 时， 切换至相 应的精制锅 501， 这样， 通过计算每一个精制锅 501获得的黄磷量， 就可得到这些实施的 黄磷收率。

第一组实施例

实施例 1

采用变压器容量为 15000 KVA的多电极制磷电炉。 将 50吨混合料连续加入电炉 1进 行反应， 同时， 启动供气装置 303、 加热器 304， 高温惰性预热气体通过第二输出管 306， 从过滤器 301的待过滤炉气进气管道进入过滤器 301， 从而将过滤器 301中的烧结无机多 孔材料膜滤芯 （采用 FeAl 金属间化合物多孔材料膜滤芯） 预热至 187. 5 °C， 然后关闭第 二输出管 306上的阀门。此后， 通过排烟管道 2将从电炉 1排出的炉气导入干式除尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加热。 从电炉 1排出的被加热后的炉气先由排烟管 道 2进入机械收尘器 302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器 301中进行二级除尘净 化。 在过滤器 301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温 度保持在 200 °C左右。 过滤 器 301每 600s启动一次在线反吹， 反吹时， 供气装置 303输出的惰性反吹气体经过加热 器 304 加热至 187. 5 °C， 然后作用于烧结无机多孔材料膜滤芯， 惰性反吹气体的压力为 0. 6MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为 5mg/m ³ 左右， 经过冷凝回收系统 4后， 粗磷进入对 应的精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时几乎未产生泥磷， 且尾气中的含尘量极低。 计算 黄磷收率为 98. 5%， 远高于目前 72— 87%的收率水平。

实施例 2

实施例 1结束后， 直接采用其设备继续进行实施例 2。 将第二批 50吨混合料连续加 入电炉 1进行反应， 同时， 切换至另一精制锅 501。 通过排烟管道 2将从电炉 1排出的炉 气导入干式除尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加热。 从电炉 1排出的被加热 后的炉气先由排烟管道 2进入机械收尘器 302 中进行一级除尘净化， 然后再进入过滤器 301中进行二级除尘净化。 在过滤器 301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温 度保 持在 250 °C左右。 过滤器 301每 600s启动一次在线反吹， 反吹时， 供气装置 303输出的 惰性反吹气体经过加热器 304加热至 187. 5 °C， 然作用于烧结无机多孔材料膜滤芯， 惰性 反吹气体的压力为 0. 6MPa。 过滤后的干净炉气的含尘量为 5mg/m ³ 左右， 经过冷凝回收系 统 4后， 粗磷进入对应的精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时几乎未产生泥磷， 且尾气中 的含尘量极低。 计算黄磷收率为 97%。

实施例 3

实施例 2结束后， 直接采用其设备继续进行实施例 3。 将第三批 50吨混合料连续加 入电炉 1进行反应， 同时， 切换至另一精制锅 501。 通过排烟管道 2将从电炉 1排出的炉 气导入干式除尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加热。 从电炉 1排出的被加热 后的炉气先由排烟管道 2进入机械收尘器 302 中进行一级除尘净化， 然后再进入过滤器 301中进行二级除尘净化。 在过滤器 301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温 度保 持在 300 °C左右。 过滤器 301每 600s启动一次在线反吹， 反吹时， 供气装置 303输出的 惰性反吹气体经过加热器 304加热至 187. 5 °C， 然后作用于烧结无机多孔材料膜滤芯， 惰 性反吹气体的压力为 0. 6MPa。 过滤后的干净炉气的含尘量为 5mg/m ³ 左右， 经过冷凝回收 系统 4后， 粗磷进入对应的精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时几乎未产生泥磷， 且尾气 中的含尘量极低。 计算黄磷收率为 89%。

实施例 3结束后， 仍然通过供气装置 303、 加热器 304以及第二输出管 306向过滤器 301 中注入温度为 187. 5 °C的惰性置换气体， 使烧结无机多孔材料膜滤芯在惰性置换气体 的保护下不发生糊膜污染。

第二组实施例 （采用另一套设备） 实施例 4

采用变压器容量为 74750KVA的大型自焙电极制磷电炉。 将 100吨混合料连续加入电 炉 1进行反应， 同时， 启动供气装置 303、 加热器 304， 高温惰性预热气体通过第二输出 管 306， 从过滤器 301的待过滤炉气进气管道进入过滤器 301， 从而将过滤器 301中的烧 结无机多孔材料膜滤芯 （采用 FeAl 金属间化合物多孔材料膜滤芯） 预热至 400°C， 然后 关闭第二输出管 306上的阀门。此后， 通过排烟管道 2将从电炉 1排出的炉气导入干式除 尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加热。 从电炉 1排出的被加热后的炉气先由 排烟管道 2进入机械收尘器 302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器 301中进行二级 除尘净化。在过滤器 301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温 度保持在 390°C左右。 过滤器 301每 400s启动一次在线反吹， 反吹时， 供气装置 303输出的惰性反吹气体经过 加热器 304加热至 400°C， 然后作用于烧结无机多孔材料膜滤芯， 惰性反吹气体的压力为 0. 8MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为 6mg/m ³ 左右， 经过冷凝回收系统 4后， 粗磷进入对 应的精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时几乎未产生泥磷， 且尾气中的含尘量极低。 计算 黄磷收率为 97. 5%。

实施例 5

实施例 4结束后， 直接采用其设备继续进行实施例 5。 将第二批 100吨混合料连续加 入电炉 1进行反应， 同时， 切换至另一精制锅 501。 通过排烟管道 2将从电炉 1排出的炉 气导入干式除尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加热。 从电炉 1排出的被加热 后的炉气先由排烟管道 2进入机械收尘器 302 中进行一级除尘净化， 然后再进入过滤器 301中进行二级除尘净化。 在过滤器 301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温 度保 持在 430°C左右。 过滤器 301每 400s启动一次在线反吹， 反吹时， 供气装置 303输出的 惰性反吹气体经过加热器 304加热至 400°C， 然后作用于烧结无机多孔材料膜滤芯， 惰性 反吹气体的压力为 0. 8MPa。 过滤后的干净炉气的含尘量为 6mg/m ³ 左右， 经过冷凝回收系 统 4后， 粗磷进入对应的精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时几乎未产生泥磷， 且尾气中 的含尘量极低。 计算黄磷收率为 98%。

实施例 6

实施例 5结束后， 直接采用其设备继续进行实施例 6。 将第三批 100吨混合料连续加 入电炉 1进行反应， 同时， 切换至另一精制锅 501。 通过排烟管道 2将从电炉 1排出的炉 气导入干式除尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加热。 从电炉 1排出的被加热 后的炉气先由排烟管道 2进入机械收尘器 302 中进行一级除尘净化， 然后再进入过滤器 301中进行二级除尘净化。 在过滤器 301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温 度保 持在 500 °C左右。 过滤器 301每 400s启动一次在线反吹， 反吹时， 供气装置 303输出的 惰性反吹气体经过加热器 304加热至 400 °C， 然后作用于烧结无机多孔材料膜滤芯， 惰性 反吹气体的压力为 0. 8MPa。 过滤后的干净炉气的含尘量为 6mg/m ³ 左右， 经过冷凝回收系 统 4后， 粗磷进入对应的精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时几乎未产生泥磷， 且尾气中 的含尘量极低。 计算黄磷收率为 98. 5%。

实施例 Ί

实施例 6结束后， 直接采用其设备继续进行实施例 7。 将第四批 100吨混合料连续加 入电炉 1进行反应， 同时， 切换至另一精制锅 501。 通过排烟管道 2将从电炉 1排出的炉 气导入干式除尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加热。 从电炉 1排出的被加热 后的炉气先由排烟管道 2进入机械收尘器 302 中进行一级除尘净化， 然后再进入过滤器 301中进行二级除尘净化。 在过滤器 301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温 度保 持在 550 °C左右。 过滤器 301每 400s启动一次在线反吹， 反吹时， 供气装置 303输出的 惰性反吹气体经过加热器 304加热至 400 °C， 然后作用于烧结无机多孔材料膜滤芯， 惰性 反吹气体的压力为 0. 8MPa。 过滤后的干净炉气的含尘量为 6mg/m ³ 左右， 经过冷凝回收系 统 4后， 粗磷进入对应的精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时几乎未产生泥磷， 且尾气中 的含尘量极低。 计算黄磷收率为 98%。

实施例 8

实施例 7结束后， 直接采用其设备继续进行实施例 8。 将第五批 100吨混合料连续加 入电炉 1进行反应， 同时， 切换至另一精制锅 501。 通过排烟管道 2将从电炉 1排出的炉 气导入干式除尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加热。 从电炉 1排出的被加热 后的炉气先由排烟管道 2进入机械收尘器 302 中进行一级除尘净化， 然后再进入过滤器 301中进行二级除尘净化。 在过滤器 301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温 度保 持在 620 °C左右。 过滤器 301每 400s启动一次在线反吹， 反吹时， 供气装置 303输出的 惰性反吹气体经过加热器 304加热至 400 °C， 然后作用于烧结无机多孔材料膜滤芯， 惰性 反吹气体的压力为 0. 8MPa。 过滤后的干净炉气的含尘量为 6mg/m ³ 左右， 经过冷凝回收系 统 4后， 粗磷进入对应的精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时几乎未产生泥磷， 且尾气中 的含尘量极低。 计算黄磷收率为 90%。

为实施本发明的黄磷回收工艺， 现将图 1中的冷凝回收系统 4用专用收磷装置代替。 如图 2、 3和 4所示， 该收磷装置 7具有由壳体 701所构成的换热室 705及设置在该换热 室 705内的间壁换热器 702， 换热室 705上设有尾气出口和与干式除尘系统的输出端 连通 的炉气入口， 间壁换热器 702的内部流路通过可切换装置 704分别连接低温介质源和高温 介质源。 在下面的实施例中， 低温介质源将采用冷冻盐水 （温度 10— 20°C )， 高温介质将 采用水蒸气 （温度 120— 150°C )。 本发明收磷装置 7的间壁换热器 702具体可选用翘片管 换热器。 翘片管换热器中翘片的方向是竖直设置。

实际生产时， 为了持续对炉气进行处理， 如图 4， 需要在生产线中布置多台收磷装置 7。 通过对阀门的控制， 干式除尘系统输出端的炉气可选择的进入部分 的收磷装置 7中， 这些通入炉气的收磷装置 7通过可切换装置 704 (例如一个二位三通阀） 切换为使低温介 质进入间壁换热器 702内部流路的工作模式， 从而对收磷装置 7中的炉气进行冷凝； 而其 他未通入炉气的收磷装置 7，则通过可切换装置 704切换为使高温介质进入间壁换热器 702 内部流路的工作模式， 从而对已析出的黄磷进行加热熔化。 当那些切换为使低温介质进入 间壁换热器 702内部流路的收磷装置 7工作一段时间从而附着较多的黄磷后（可以� �据收 磷装置 7尾气温度来判断， 当尾气温度升高时， 说明换热效率降下）， 再将这些收磷装置 7通过可切换装置 704切换为使高温介质源进入间壁换热器 702内部流路的工作模式， 将 原来未通入炉气的收磷装置 7切换为使低温介质源进入间壁换热器 702内部流路的工作模 式， 此时， 再将干式除尘系统输出端的炉气通入到这些已 切换为使低温介质源进入间壁换 热器 702内部流路的工作模式的收磷装置 7。 这样， 就可以持续的通过收磷装置 7对炉气 冷凝处理。

实施例 9

采用变压器容量为 15000 KVA的多电极制磷电炉。 将 50吨混合料 （矿品位、 配比、 处理工艺同实施例 1 ) 连续加入电炉 1进行反应， 同时， 启动供气装置 303、 加热器 304， 高温惰性预热气体通过第二输出管 306， 从过滤器 301的待过滤炉气进气管道进入过滤器 301， 从而将过滤器 301中的烧结无机多孔材料膜滤芯（采用 FeAl金属间化合物多孔材料 膜滤芯） 预热至 187. 5°C， 然后关闭第二输出管 306上的阀门。 此后， 通过排烟管道 2将 从电炉 1排出的炉气导入干式除尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加热。 从电 炉 1排出的被加热后的炉气先由排烟管道 2进入机械收尘器 302中进行一级除尘净化，然 后再进入过滤器 301中进行二级除尘净化。在过滤器 301的待过滤炉气进气管道上检测待 过滤炉气温度保持在 200°C左右。 过滤器 301每 600s启动一次在线反吹， 反吹时， 供气 装置 303输出的惰性反吹气体经过加热器 304加热至 187. 5°C， 然后作用于烧结无机多孔 材料膜滤芯， 惰性反吹气体的压力为 0. 6MPa。 过滤后的干净炉气的含尘量为 5mg/m ³ 左右， 以 180°C左右进入图 4中的其中一个收磷装置 7。 该收磷装置 7通过可切换装置 704切换 为使低温介质 （所述冷冻盐水）进入间壁换热器 702内部流路的工作模式， 从而对进入该 收磷装置 7中的炉气进行冷凝， 收磷装置 7的尾气出口温度为 10— 20°C。 当该收磷装置 7 工作一段时间后， 关闭该收磷装置 7炉气入口前的阀门， 打开另一收磷装置 7炉气入口前 的阀门， 将 180°C左右的干净炉气通入另一收磷装置 7， 并继续对炉气进行冷凝， 而原先 用来冷凝炉气的收磷装置 7则通过可切换装置 704切换为使高温介质（所述水蒸气）进入 间壁换热器 702内部流路的工作模式，使黄磷熔化并滴入收 磷装置 7底部的收磷槽 703中。 将从以上各收磷装置 7的收磷槽 703获得的粗磷导入精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时 未产生泥磷， 且尾气中的含尘量极低。 计算黄磷收率达到 99%。

实施例 10

采用变压器容量为 74750KVA的大型自焙电极制磷电炉。 将 100吨混合料 （矿品位、 配比、 处理工艺同实施例 4) 连续加入电炉 1进行反应， 同时， 启动供气装置 303、 加热 器 304， 高温惰性预热气体通过第二输出管 306， 从过滤器 301的待过滤炉气进气管道进 入过滤器 301， 从而将过滤器 301 中的烧结无机多孔材料膜滤芯 （采用 FeAl金属间化合 物多孔材料膜滤芯） 预热至 400°C， 然后关闭第二输出管 306上的阀门。 此后， 通过排烟 管道 2将从电炉 1排出的炉气导入干式除尘系统 3， 其间， 通过换热装置 6对炉气进行加 热。从电炉 1排出的被加热后的炉气先由排烟管道 2进入机械收尘器 302中进行一级除尘 净化， 然后再进入过滤器 301中进行二级除尘净化。在过滤器 301的待过滤炉气进气管道 上检测待过滤炉气温度保持在 390°C左右。 过滤器 301每 400s启动一次在线反吹， 反吹 时， 供气装置 303输出的惰性反吹气体经过加热器 304加热至 400°C， 然后作用于烧结无 机多孔材料膜滤芯，惰性反吹气体的压力为 0. 8MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为 6mg/m ³ 左右， 然后进入图 3所示的余热锅炉 8中， 回收炉气中的热量。 余热锅炉 8输出的温度为 180°C左右进入图 4中的其中一个收磷装置 7。 该收磷装置 7通过可切换装置 704切换为 使低温介质 （所述冷冻盐水）进入间壁换热器 702内部流路的工作模式， 从而对进入该收 磷装置 7 中的炉气进行冷凝， 收磷装置 7的尾气出口温度为 10— 20°C。 当该收磷装置 7 工作一段时间后， 关闭该收磷装置 7炉气入口前的阀门， 打开另一收磷装置 7炉气入口前 的阀门， 将 180°C左右的干净炉气通入另一收磷装置 7， 并继续对炉气进行冷凝， 而原先 用来冷凝炉气的收磷装置 7则通过可切换装置 704切换为使高温介质（所述水蒸气）进入 间壁换热器 702内部流路的工作模式，使黄磷熔化并滴入收 磷装置 7底部的收磷槽 703中。 将从以上各收磷装置 7的收磷槽 703获得的粗磷导入精制锅 501中， 得到黄磷产品， 同时 未产生泥磷， 且尾气中的含尘量极低。 计算黄磷收率达到 98. 6%。