【技术】连续催化氧化工艺助黄磷尾气脱磷

黄磷企业看好合成气制乙二醇工艺路线，电石尾气制乙二醇工艺路线的成功模式对黄磷企业而言具有丰富的借鉴意义，但黄磷尾气净化问题让两者无法联姻。

黄磷尾气利用需要脱除氟、砷、磷、硫等杂质。其中氟、砷、硫的脱除有较为成熟的工艺，所以黄磷尾气净化的技术难点是脱磷。目前企业净化黄磷尾气普遍使用的是水洗加碱洗法、变温吸附法和不连续催化氧化法3种方式。

但这3种方式在工业化运行中均出现不同的问题：水洗加碱洗法在碱洗过程中单质磷会和碱反应生成磷化氢，因此达不到将磷有效脱除的目的，同时还会排放大量的废碱液;变温吸附法工艺较为复杂，解吸下来的磷等杂质处理不当可能会造成二次污染;不连续催化氧化法脱磷为间歇操作，需多塔切换操作，吸附饱和的催化剂需再生，且催化效果随再生而有较大衰减。

鉴于上述方法存在的问题，北京北大先锋科技有限公司着手致力于攻克黄磷尾气脱磷这个难题。这项研究若取得工业化成功，很可能会将黄磷尾气高附加值利用推向一个新的阶段。

北大先锋研发的连续催化氧化脱磷工艺，其原理是将过滤增压后的黄磷尾气进行催化氧化，生成的磷氧化物从催化剂表面脱附后以气态形式转移出床层，催化剂无需再生，从而使得黄磷尾气净化反应可以连续的进行。该工艺操作单元少、工艺简洁，减少了设备和操作的复杂性，因此大幅降低了投资和能耗，有利于黄磷企业节省设备的长期运行成本。

该工艺之所以能够实现连续性催化氧化，其关键在于北大先锋研发的催化剂拥有3个较为突出的创新优势。

第一，普通的脱磷催化剂需要反复再生，并且经过一段时间后催化剂会失效，必须重新装填新的催化剂，装置才能继续运行。而北大先锋研发的新型催化剂在连续的脱磷反应过程中无需再生，有效解决了目前已有的不连续脱磷技术存在的诸多问题。

第二，不同于以往任何黄磷尾气的净化工艺，北大先锋研发的新型催化剂具有良好的耐硫性能，黄磷尾气中的总硫含量在脱除磷杂质前后没有明显变化，并且不影响催化剂的连续脱磷性能。这意味着北大先锋的连续脱磷工艺可以先脱除总磷，下一步黄磷企业可根据黄磷尾气的利用方式灵活选择脱硫方式和脱硫深度。例如，利用黄磷尾气进行发电时，需要燃煤做辅助燃料。黄磷尾气中的总硫与煤中的硫燃烧后均生成二氧化硫，对锅炉而言，没有必要预先进行硫化氢的脱除，因此，尾气中的硫可以和煤中的硫同步去除，巧妙简化了一道工序。

第三，新型催化剂性能稳定，可保证设备长时间运行，保守预估可连续使用3到5年，极大地保障了黄磷企业可长期稳定地向下游工序供给净化尾气。

2014年10月，该工艺在云南某磷电公司完成了中试试验。装置连续运行时间1年半，净化尾气总量120万立方米。净化后的尾气总磷含量由净化前的1200～1500毫克/立方米下降到1毫克/立方米(约为0.7ppm)以下，即实现了将总磷控制在1ppm以下的目标，这样可以满足发电和化工合成的原料气要求，整个工艺流程中没有其他形式的“三废”排出。

根据中试装置运行数据测算，若以黄磷尾气气量为每小时2万立方米的规模为标准，连续催化氧化脱磷工艺前期投资约为2000万元，处理每立方米尾气运行成本约为0.08元(含折旧)，装置投资和运行成本均低于不连续氧化吸附脱磷和变温吸附脱磷费用。

目前，已有黄磷企业对该项净化工艺投入极大的关注，北大先锋预计将在近期开工建设第一套工业化装置。