黃磷是一種重要的化工產(chǎn)品,我國黃磷生產(chǎn)主要以電爐法工藝為主,產(chǎn)能和產(chǎn)量均居世界第一。電爐法產(chǎn)生黃磷會產(chǎn)生大量的黃磷爐氣,爐氣的主要成分是黃磷蒸氣、CO、挾帶的粉塵及一些氣體雜質(zhì),黃磷生產(chǎn)需要去除其中的粉塵,尾氣的資源化利用需要凈化其中的雜質(zhì)。國內(nèi)黃磷生產(chǎn)主要通過濕法除塵在受磷階段去除爐氣中的粉塵,濕法除塵形成大量泥磷,泥磷回收成本高、能源和水消耗大,并產(chǎn)生含磷污水。濕法除塵后的尾氣中含有85%-95%的CO可以作為熱源或者一碳化工的原料氣,但是含有一定的粉塵和COS、PH_3、H_2S等磷硫雜質(zhì),會腐蝕設(shè)備、影響原料氣的品質(zhì)。去除黃磷爐氣中的粉塵和COS、PH_3、H_2S等雜質(zhì)對于黃磷清潔生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)和資源化利用都十分重要。目前,主要通過濕法除塵、堿洗、吸附、催化等多種方法分步驟去除黃磷爐氣中的粉塵、凈化黃磷尾氣中的雜質(zhì)。分步凈化技術(shù)復(fù)雜、工藝路線長,而且多種雜質(zhì)共存的情況經(jīng)常引起技術(shù)問題。開發(fā)綜合凈化黃磷爐氣的工藝技術(shù)對于促進(jìn)黃磷清潔生產(chǎn)和黃磷尾氣資源化利用具有重要意義。電暈放電是一種氣體放電凈化技術(shù),在電暈放電作用下可以產(chǎn)生大量高能電子。本文中利用電暈放電的原理,粉塵與電子結(jié)合荷電在電場中定向運(yùn)動而被收集,高能電子撞擊COS、PH_3、H_2S氣體分子使其發(fā)生電離、解離等過程而被轉(zhuǎn)化,在電暈放電條件下粉塵與COS、PH_3、H_2S相互作用,可以使雜質(zhì)更容易轉(zhuǎn)化而且產(chǎn)生的副產(chǎn)物更少,從而通過電暈放電實(shí)現(xiàn)協(xié)同分離轉(zhuǎn)化黃磷爐氣中的粉塵和COS、PH_3、H_2S雜質(zhì),簡化黃磷爐氣凈化的工藝。本文采用線管式電暈放電反應(yīng)器,通過配氣系統(tǒng)和粉塵模擬裝置主要研究了電暈放電條件對分離轉(zhuǎn)化的影響,電暈放電對COS、PH_3、H_2S的轉(zhuǎn)化效果,粉塵和COS、PH_3、H_2S共存時電暈放電的分離轉(zhuǎn)化效果,以及電暈放電協(xié)同分離轉(zhuǎn)化粉塵和COS、PH_3、H_2S的途徑。通過實(shí)驗(yàn)和研究得到以下結(jié)果和結(jié)論：(1)電暈放電可以轉(zhuǎn)化COS、PH_3、H_2S氣體,COS、PH_3、H_2S混合氣的初始濃度為1120 ppm、1080 ppm、1140 ppm時,常溫、氧氣含量為0.1%、相對濕度為23%、輸入能量比為806 J/L條件下COS、PH_3、H_2S的轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到80%、100%、100%。COS、PH_3和H_2S被電暈放電轉(zhuǎn)化的容易程度是：PH_3H_2SCOS。(2)氧氣濃度極低時(0.1%),電暈放電將COS、PH_3、H_2S轉(zhuǎn)化為CO、CO_2、硫單質(zhì)、SO_2、SO_4~(2-)、H2、P_4S_(10)、H_3PO_4。氧氣濃度較高時,COS、PH_3、H_2S被轉(zhuǎn)化為CO、CO_2、硫單質(zhì)、SO_2、SO_4~(2-)、H_3PO_4,而沒有H2、P_4S_(10)產(chǎn)生。根據(jù)不同情況下電暈放電作用于COS、PH_3、H_2S的產(chǎn)物推斷,電暈放電通過高能電子撞擊打斷COS、PH_3、H_2S的化學(xué)鍵而使其發(fā)生轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化生成的產(chǎn)物與共存粒子的種類有關(guān)。(3)電暈放電可以使電場中的粉塵荷電、定向運(yùn)動而被去除,實(shí)驗(yàn)條件下除塵效率高于99%。當(dāng)粉塵和COS、PH_3、H_2S共存時,電暈放電作用下粉塵對COS和H_2S的轉(zhuǎn)化有促進(jìn)作用,但是對PH_3的轉(zhuǎn)化效率有微弱的降低。粉塵的存在使CO_2的產(chǎn)率提高,而使CO和SO_2的產(chǎn)率降低,粉塵的存在顯著抑制SO_2的生成。電暈放電作用下,COS、PH_3、H_2S或者它們的中間產(chǎn)物與粉塵中的CaF2、Al3+發(fā)生反應(yīng),使COS、PH_3和H_2S的磷硫可固定在固體物質(zhì)中并被收集,實(shí)現(xiàn)同時分離轉(zhuǎn)化粉塵和COS、PH_3、H_2S的目的。(4)綜合考慮粉塵和COS、PH_3、H_2S的分離轉(zhuǎn)化效果及能量產(chǎn)率,在不同電極類型中圓鋼型電極對磷硫雜質(zhì)的轉(zhuǎn)化效果最好。反應(yīng)器的極間距越小,粉塵和COS、PH_3、H_2S的分離轉(zhuǎn)化效率越高,能量產(chǎn)率也越高。氣體在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間越長,粉塵和COS、PH_3、H_2S的分離轉(zhuǎn)化效率越高,但是能量產(chǎn)率降低。86%CO氣氛下和N2氣氛不同電暈放電的伏安特性不同,但是相同SIE條件下,CO為主的氣氛和氮?dú)鉃橹鞯腍_2S的轉(zhuǎn)化效率基本相同。溫度升高會影響放電特性從而影響粉塵和COS、PH_3、H_2S的分離轉(zhuǎn)化效率。電暈放電方法可以有效地同步分離轉(zhuǎn)化黃磷爐氣中的粉塵和COS、PH_3、H_2S,根據(jù)實(shí)際需求,設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)放電及相關(guān)條件可以實(shí)現(xiàn)較好的效果。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：X781
【部分圖文】：

與粉塵一起進(jìn)入塔底受憐槽中，大部分粉塵在噴淋過程中被收集下來形成泥磯。??受磯后的Ｃ０等氣體（即黃磯尾氣），經(jīng)總水封分排空燃燒或凈化后利用。生產(chǎn)工??藝如圖１－１所示。??放空??＆?水．．＾／１＼，?。??＼?嗎Ｖｕ（電寧??之ＵＵ?７山??廣?Ｉ?Ｋ?ＴＴ?／三?至干燥崗位????而?ｆ?１?ｆｔ?＾?ｊ?ｌ＼ｉ３??＼ａＡＡａＡＪ?Ｉ１＾?＼＾?＾??ｙ?ｎ?■?／ｉ４??１—小料倉；２—配料車；３—料桶；４—料柜：５—電爐；６—排潰遼：７—導(dǎo)氣瞥；８—循環(huán)累；??９—熱水槽：１０－冷凝塔；１１—集中權(quán)：１２—椅制鍋：口一怠水封；１４－冷凝池；巧一高位植??圖１－１黃癖生產(chǎn)濕法除塵工藝??Ｆｉｇ．?１－１?Ｗｅｔ?ｄｕｓｔ?ｒｅｍｏｖａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｙｅｌｌｏｗ?ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??黃稱爐氣濕法除塵不僅需要消耗大量的水，還產(chǎn)生大量的泥磯和含稱污水。??濕法除塵中工藝中，每噸黃磯產(chǎn)生２０￣４０ｍ３含磯廢水間，產(chǎn)生泥磯２５０?ｋｇ［７］，濕法??電除塵工藝必須配備污水處理系統(tǒng)，設(shè)備多、維護(hù)量大、運(yùn)行成本高［８］。黃磯爐??氣經(jīng)過濕法除塵后，燃燒排放或者凈化后資源化利用，濕法除塵后大部分黃磯尾??氣中還含有較高的粉塵和磯硫雜質(zhì)，無論是燃燒后排空還是尾氣資源化利用，粉??塵和磯硫雜質(zhì)都會污染環(huán)境、影響尾氣的資源化利用。??黃磯爐氣干法除塵是爐氣首先經(jīng)過靜電除塵器去除爐氣中的粉塵，之后冷卻??得到粗磯

與粉塵一起進(jìn)入塔底受憐槽中，大部分粉塵在噴淋過程中被收集下來形成泥磯。??受磯后的Ｃ０等氣體（即黃磯尾氣），經(jīng)總水封分排空燃燒或凈化后利用。生產(chǎn)工??藝如圖１－１所示。??放空??＆?水．．＾／１＼，?。??＼?嗎Ｖｕ（電寧??之ＵＵ?７山??廣?Ｉ?Ｋ?ＴＴ?／三?至干燥崗位????而?ｆ?１?ｆｔ?＾?ｊ?ｌ＼ｉ３??＼ａＡＡａＡＪ?Ｉ１＾?＼＾?＾??ｙ?ｎ?■?／ｉ４??１—小料倉；２—配料車；３—料桶；４—料柜：５—電爐；６—排潰遼：７—導(dǎo)氣瞥；８—循環(huán)累；??９—熱水槽：１０－冷凝塔；１１—集中權(quán)：１２—椅制鍋：口一怠水封；１４－冷凝池；巧一高位植??圖１－１黃癖生產(chǎn)濕法除塵工藝??Ｆｉｇ．?１－１?Ｗｅｔ?ｄｕｓｔ?ｒｅｍｏｖａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｙｅｌｌｏｗ?ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??黃稱爐氣濕法除塵不僅需要消耗大量的水，還產(chǎn)生大量的泥磯和含稱污水。??濕法除塵中工藝中，每噸黃磯產(chǎn)生２０￣４０ｍ３含磯廢水間，產(chǎn)生泥磯２５０?ｋｇ［７］，濕法??電除塵工藝必須配備污水處理系統(tǒng)，設(shè)備多、維護(hù)量大、運(yùn)行成本高［８］。黃磯爐??氣經(jīng)過濕法除塵后，燃燒排放或者凈化后資源化利用，濕法除塵后大部分黃磯尾??氣中還含有較高的粉塵和磯硫雜質(zhì)，無論是燃燒后排空還是尾氣資源化利用，粉??塵和磯硫雜質(zhì)都會污染環(huán)境、影響尾氣的資源化利用。??黃磯爐氣干法除塵是爐氣首先經(jīng)過靜電除塵器去除爐氣中的粉塵，之后冷卻??得到粗磯

電流的方向和離子運(yùn)功軌跡正好跟負(fù)電暈放電相反。一般來說負(fù)電暈起暈電壓較??低、擊穿電壓較高，其放電通道較正電暈較寬，放電較穩(wěn)定，因此本實(shí)驗(yàn)采用負(fù)??電極電暈放電的方法。氣體電離過程示意圖見圖１－３。??１４??
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本文編號：2839147