【正文】 前言 三氯化磷是我國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)中經(jīng)常使用的一種重要產(chǎn)品，又稱“氯化亞磷”，簡(jiǎn)稱“氯化磷”。分子式：PCl3。為無(wú)色透明帶有刺激味的發(fā)煙液體。如果有微量游離黃磷存在時(shí)，則為渾濁黃色液體。有毒及腐蝕性，可溶于苯、乙醚、氯仿、二硫化碳、四氯化碳，與水反應(yīng)強(qiáng)烈，并放出白色煙霧狀有刺激腐蝕性的氯化氫氣體。反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，甚至引起爆炸。遇水或潮解能分解為鹽酸和磷酸，對(duì)鎳和鉛以外的其他金屬有強(qiáng)烈腐蝕性，使金屬變質(zhì)，導(dǎo)致形成易燃的氫氣。與氧作用生成氧氯化磷，與硫作用生成硫氯化磷，蒸汽刺激粘膜引起酸類燒傷。三氯化磷與許多有機(jī)物反應(yīng)生成磷酸酯類，是生產(chǎn)多種有機(jī)磷農(nóng)藥的原料，可用于制造農(nóng)藥敵百蟲、硫氯化磷、氧氯化磷、亞磷酸、亞磷酸酯和其他磷化物，還可用作氯化劑、半導(dǎo)體摻雜源，乙醚分析中的催化劑和高純磷的制備等[1]。 近年來(lái)，受資源、能源和環(huán)境問題的影響，世界磷酸鹽產(chǎn)品市場(chǎng)趨于飽和，磷化工產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。做大做優(yōu)做強(qiáng)我國(guó)磷化工產(chǎn)業(yè)，尤其是精細(xì)磷化工產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)磷化工行業(yè)必須認(rèn)真面對(duì)的問題，也是我國(guó)磷化工產(chǎn)業(yè)健康快速可持續(xù)發(fā)展的基石。我國(guó)磷化工產(chǎn)品不但品種、規(guī)格不多，甚至精細(xì)磷化工產(chǎn)品還需從國(guó)外進(jìn)口，許多國(guó)內(nèi)各行業(yè)需要的高質(zhì)量磷化工產(chǎn)品必須依靠進(jìn)口。我國(guó)磷化工行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不夠合理，低附加值的無(wú)機(jī)磷化工產(chǎn)品比例過大，高附加值的有機(jī)磷產(chǎn)品比例較小，很多企業(yè)的產(chǎn)品還停留在幾種大宗傳統(tǒng)產(chǎn)品上[18]。 三氯化磷做為一種基礎(chǔ)化工原料，使用廣泛，需求量大；目前工業(yè)上生產(chǎn)三氯化磷主要有3種工藝，第一種是氯氣與磷酸鹽類（如磷酸鈣）反應(yīng)制得，第二種是氯氣與液態(tài)黃磷直接反應(yīng)制得，第三種是以三氯化磷為溶劑，將黃磷溶于其中，再在混合液中通入氯氣反應(yīng)制得，該法簡(jiǎn)稱為溶劑法。第一種方法工藝生產(chǎn)路線復(fù)雜，投資大，生產(chǎn)成本高，第二種方法反應(yīng)劇烈，操控性不強(qiáng)，安全性差，第三種方法生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，投資小，也比較容易操控，安全系數(shù)較高。目前國(guó)內(nèi)主要以第三種方法進(jìn)行生產(chǎn)，本文也主要介紹以溶劑法生產(chǎn)三氯化磷的工藝在工藝流程圖設(shè)計(jì)過程中主要的安全注意事項(xiàng)[4]。
摘要 本設(shè)計(jì)是以磷和液氯為原料年產(chǎn)6萬(wàn)噸三氯化磷合成工段工藝流程設(shè)計(jì)。經(jīng)國(guó)內(nèi)外各生產(chǎn)工藝的比較，采用了以三氯化磷為溶劑，氯氣氯化黃磷生產(chǎn)三氯化磷工藝，在合成三氯化磷的生產(chǎn)中，先將磷變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，液氯汽化；氯化釜內(nèi)有三氯化磷成品。本設(shè)計(jì)主要對(duì)三氯化磷生產(chǎn)進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)、三廢處理、生產(chǎn)安全的設(shè)計(jì)、物料衡算，主要精餾工段的設(shè)計(jì)計(jì)算。并繪制了工藝流程圖、立面圖和平面布置圖。關(guān)鍵字：三氯化磷；合成；工藝設(shè)計(jì) AbstractThis design is based on phosphorus and liquid chlorine as raw material to produce 60000 tons of phosphorus trichloride synthesis section process design. Via the parison of the production process at home and abroad, adopted the phosphorus trichloride as solvent, chlorine chloride yellow phosphorus trichloride production process, in the synthesis of phosphorus trichloride production, phosphorus into molten state, first liquid chlorine vaporization。 Chloride kettle with phosphorus trichloride finished products. This design is mainly on the phosphorus trichloride production process design, the design of the three wastes treatment, production safety and material balance, the calculation in the design of the main distillation section. And draw a process flow diagram, elevation and plane layout.Key words：Phosphorus trichloride。 Synthesis。 Process design目錄摘要 2第一章 緒論 7 7 8 8 8 設(shè)計(jì)原則和依據(jù) 9 9 行業(yè)及地方相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及規(guī)范性文件 10 國(guó)家、行業(yè)及地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范 11 防雷、防靜電接地設(shè)施 12 13 15第二章 三氯化磷的反應(yīng)原理及原料性質(zhì) 16 16 16 16 16 17 17 17 18 18 18 18 18 18 18 19第三章 工藝控制過程 20 20 20 21 操作方法 22 開車操作 22 22 壓磷 22 液氯汽化 23 氯化 23 停車操作 23 24 原生產(chǎn)工藝存在的主要缺陷 24 現(xiàn)行方案 25 優(yōu)化生產(chǎn)工藝和設(shè)備的效果 27第四章 工藝流程設(shè)計(jì) 28 28 液氯汽化工序 28 液氯卸車(氯氣加壓卸車) 29 黃磷儲(chǔ)存工序 29 三氯化磷合成工序 30 30 30 液氯氣化 30 融磷工段 30 氯化反應(yīng) 31 物料回收 3廢水處理 31 31 32 固體廢物（廢渣、廢液） 32 32 32 排放物綜合表 34 熱量衡算 34 各項(xiàng)熱量值計(jì)算 34 傳熱面積的確定 35 傳熱劑用量的計(jì)算 35第五章 精餾填料工段設(shè)備的設(shè)計(jì)及計(jì)算 36 36 36 精餾塔 36 36 37 37 冷凝器 42 42 43 核算總傳熱系數(shù) 45第六章 三廢處理 47 47 48 48 48 48 48 49 49 50 52 53第七章 資源掌控及未來(lái)發(fā)展空間 54結(jié)束語(yǔ) 56參考文獻(xiàn) 58附錄 59三化裝置概況 59設(shè)備一覽表 60設(shè)計(jì)中的安全注意事項(xiàng) 63成本測(cè)算 66謝辭 67第一章 緒論三氯化磷用途十分廣泛，大量用于制造敵百蟲、甲胺磷、乙酰甲胺磷、稻瘟凈等有機(jī)磷農(nóng)藥的原料，也是乙烯利、三氯硫磷、三氯氧磷、亞磷酸、磷酸三苯酯等的原料，還可用于醫(yī)藥、染料、香料等其它有機(jī)合成工業(yè)。三氯化磷可與烷基醇、芳基鹵化物反應(yīng)制造有機(jī)磷農(nóng)藥（如敵百蟲、稻瘟凈等），也可與水、甘氨酸、甲醛等反應(yīng)制成除草劑、草甘磷等。也是制造五氯化磷、三氯氧磷、三氯硫磷、亞磷酸及其酯類的原料。它與脂肪醇制成烷基亞磷酸酯或烷基磷酸酯常用作表面活性劑、水處理劑、阻燃劑、增塑劑等；與芳香醇反應(yīng)生成芳基亞磷酸酯，用作穩(wěn)定劑；與格利亞試劑反應(yīng)制成三烷基膦或三芳基膦，用作催化劑；與磷化氫反應(yīng)制成三辛基膦氧化物，用作溶劑、萃取劑；也用于制造染料納夫妥AS、縮合劑、醫(yī)藥氯化劑、磺胺嘧啶、磺胺五甲氧嘧啶、雷米邦A(yù)等。由三氯化磷制得的烷基磷酸酯，還可作用重金屬萃取劑、汽油預(yù)燃料添加劑、抗泡劑、纖維處理劑、潤(rùn)滑油添加劑、低溫液壓液體和溶劑等；也可用于珠光金屬的墊層。由于磷系化工產(chǎn)品有各自獨(dú)具的優(yōu)良性能，在很多領(lǐng)域內(nèi)取代了原非磷系功能性的化工產(chǎn)品，就以三氯化磷為原料的磷系產(chǎn)品為例；如高效、低毒的有機(jī)磷農(nóng)藥，新型水處理劑、阻燃劑、增塑劑和穩(wěn)定劑等，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，需求量與日俱增，受國(guó)內(nèi)、國(guó)外擴(kuò)大轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的種植的影響，除草劑草甘膦需求快速增長(zhǎng)，從而更加拉動(dòng)了生產(chǎn)草甘膦原料三氯化磷等的需求。合成材料用穩(wěn)定劑隨著聚氯乙烯等產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，按目前生產(chǎn)水平還需上百倍增長(zhǎng)才能滿足需要，而增塑劑工業(yè)也要在材料工業(yè)迅速發(fā)展的現(xiàn)況下盡快趕上節(jié)奏，提升規(guī)模，發(fā)展工藝，以滿足材料工業(yè)的需要。作為農(nóng)業(yè)的一大支柱——農(nóng)藥生產(chǎn)，對(duì)十三億人口的中國(guó)來(lái)說(shuō)是一大命脈，我國(guó)土地遼闊，每年由于使用農(nóng)藥可減少糧食損失400多億斤，棉花90多萬(wàn)擔(dān)，油料30多萬(wàn)擔(dān)。但防治面積僅占農(nóng)業(yè)病蟲害面積的80%左右，且全國(guó)平均用藥量每一畝為130 克，而同期日本僅殺蟲劑使用量就為302 克/ 畝(均以100%有效成份計(jì))。由此可見，我國(guó)植保水平還比較低，發(fā)展以有機(jī)磷農(nóng)藥為主的化學(xué)農(nóng)藥是確保農(nóng)業(yè)豐收的重要任務(wù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，%%。由于有機(jī)磷農(nóng)藥具有高效、低毒及廣譜性等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都比較明顯，深受農(nóng)民歡迎。近幾年來(lái)發(fā)展速度加快，有機(jī)磷農(nóng)藥在化學(xué)農(nóng)藥中的比重在不斷增長(zhǎng)。從農(nóng)藥品種看，目前磷化合物農(nóng)藥見產(chǎn)的約有60余種，其中以三氯化磷為原料的磷化合物農(nóng)藥就占42種之多，且目前產(chǎn)銷量最大的五種殺蟲劑(甲胺磷，敵百蟲，敵敵畏，樂果及氧化樂果)，除樂果外都是以三氯化磷為原料的有機(jī)磷農(nóng)藥，現(xiàn)唯一見產(chǎn)的三個(gè)調(diào)節(jié)劑(乙烯利，增甘磷及乙二磷酸)，三個(gè)殺菌劑(稻瘟凈，異稻瘟凈及乙磷鋁)和二個(gè)除草劑(草甘磷，調(diào)節(jié)磷和胺草磷)亦都是由三氯化磷出發(fā)生產(chǎn)的。由此可見，三氯化磷是有機(jī)磷農(nóng)藥的重要原料，開發(fā)三氯化磷就成為發(fā)展有機(jī)磷農(nóng)藥的首要任務(wù)，生產(chǎn)出合格的三氯化磷具有重要意義[2]。廠址宜選在原料、燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)，并在儲(chǔ)運(yùn)、機(jī)修、公用工程和生活設(shè)施等方面具有良好協(xié)作條件的地區(qū)。4 i! A, up。 x7 D1 s7 f39。 H廠址應(yīng)靠近水量充足、水質(zhì)良好，電力供應(yīng)充足的地方。) wamp。 V% a6 b5 O g/ b廠址應(yīng)選在有便利交通的地方。2 }+ _) a% V* ~9 L: y _選廠應(yīng)注意節(jié)約用地，不占或少占耕地，廠區(qū)的面積形狀和其它條件應(yīng)滿足工藝流程合理布置的需要，并要予留適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。: c0 ?。 G1 B* w1 |1 X* r39。 a選廠應(yīng)注意當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境條件，工廠投產(chǎn)后對(duì)周圍環(huán)境造成的影響作出預(yù)評(píng)價(jià)，工廠的生產(chǎn)區(qū)和居民區(qū)的建設(shè)地點(diǎn)應(yīng)同時(shí)選定。該公司有電廠、氯堿廠和黃磷廠；生產(chǎn)原料來(lái)源方便，電力供給充足，具有很大的優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)品供給公司生產(chǎn)草甘膦，不必考慮產(chǎn)品的銷售，具有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。世界磷礦資源分布十分廣泛，幾乎所有國(guó)家都有，但分布不平衡，具有工業(yè)開采和商業(yè)開發(fā)價(jià)值的優(yōu)質(zhì)磷礦床很少。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)，截止到2008 年底，世界磷礦石儲(chǔ)量為 150 億 t，儲(chǔ)量基礎(chǔ)為470 億 t，我國(guó)磷礦資源儲(chǔ)量大，約占世界磷資源的30%。主要分布在云南( )、湖北( )、貴州( )、湖南( )和四川( 16. 37億t)。云南省是我國(guó)磷礦資源大省。 設(shè)計(jì)原則和依據(jù)具體貫徹選擇廠址時(shí)所考慮的黨和國(guó)家政策，切實(shí)注意節(jié)約用地，少占或不占農(nóng)田，少拆或不拆民房，減少投資。符合工藝條件要求，使生產(chǎn)作業(yè)線順通，連續(xù)和短捷。避免主要生產(chǎn)區(qū)作業(yè)線交叉往返。3考慮工廠的生產(chǎn)安全、衛(wèi)生、廠內(nèi)建、構(gòu)筑物間的距離必須滿足防火。衛(wèi)生、安全等的要求，應(yīng)把產(chǎn)生有大量煙、塵及有害氣體的車間布置在廠區(qū)的下風(fēng)方向。因地制宜，結(jié)合廠址的地形、地質(zhì)、水文、氣象等條件進(jìn)行布置。滿足廠內(nèi)的發(fā)展，使近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展相結(jié)合。滿足廠內(nèi)外交通運(yùn)輸要求，避免人流與貨運(yùn)路線的交叉。滿足地上，地下工程管線鋪設(shè)的要求。力求工程管線最短。大動(dòng)力設(shè)施靠近供電。南磷集團(tuán)自1989年成立以來(lái)一直專注于磷化工品的生產(chǎn)和出口，憑借自己豐富的礦產(chǎn)資源、能源的優(yōu)勢(shì)和現(xiàn)代的管理理念，在國(guó)際國(guó)內(nèi)的磷化工市場(chǎng)占有舉足輕重的地位。從1997年一直終保持黃磷和赤磷出口中國(guó)第一的地位，并從2004年開始成為中國(guó)第二大磷酸出口商。擁有煤礦和磷礦資源優(yōu)勢(shì)，配套建設(shè)了自有的動(dòng)力車間，原料和能源供應(yīng)穩(wěn)定可靠，并具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。云南安一精細(xì)化有限公司是屬南磷集團(tuán)，為充分利用已有的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和清潔能源優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步完善和夯實(shí)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，南磷集團(tuán)和新安化工集團(tuán)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，投資12億元建設(shè)10萬(wàn)噸草甘膦項(xiàng)目，共同打造循環(huán)化工產(chǎn)業(yè)鏈航母。 地處云南省昆明市尋甸縣金所工業(yè)園區(qū)。如下圖所示：根據(jù)云南南磷集團(tuán)安一精細(xì)化工有限公司設(shè)計(jì)三氯化磷合成工段工藝。、行業(yè)及地方相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及規(guī)范性文件（1）《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》（中華人民共和國(guó)主席令第13號(hào)，2014年修正，2014年12月1日起施行） （2）《中華人民共和國(guó)消防法（修訂版）[2008]》（中華人民共和國(guó)主席令第6號(hào)）（3）《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》（中華人民共和國(guó)主席令第9號(hào)）（2014年修正，2015年1月1日起施行）（4）《中華人民共和國(guó)職業(yè)病防治法》（中華人民共和國(guó)主席令第52號(hào)）（5）《中華人民共和國(guó)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)法》（中華人民共和國(guó)主席令第69號(hào)）（6）《中華人民共和國(guó)勞動(dòng)合同法》（中華人民共和國(guó)主席令第65號(hào)）（7）《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》（國(guó)務(wù)院令第393號(hào)）（8）《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》（國(guó)務(wù)院令第549號(hào)）（9）《工傷保險(xiǎn)條例》（國(guó)務(wù)院令第586號(hào)）（10）《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》（國(guó)家主席令第4號(hào)，自2014年1月1日起施行）；（11）《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》（2015年版）（12）《國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝目錄和調(diào)整首批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝中部分典型工藝的通知》（安監(jiān)總管三〔2013〕3號(hào)）（13）《國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品名錄的通知》（安監(jiān)總管三〔2013〕12號(hào)）（14）《危險(xiǎn)化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施設(shè)計(jì)專篇編制導(dǎo)則的通知》（安監(jiān)總廳管三[2013]39號(hào)）（15）《國(guó)家安全監(jiān)管總局辦公廳關(guān)于印發(fā)首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品安全措施和應(yīng)急處置原則的通知》（安監(jiān)總廳管三〔2011〕142號(hào)）（16）《云南省勞動(dòng)保護(hù)條例》（云南省人大常委會(huì)公告第68號(hào)）（17）《云南省人民政府貫徹