【正文】 在生產(chǎn)正常運(yùn)行時，即沒有火災(zāi)發(fā)生時，污染區(qū)后期清潔雨水，經(jīng)重力流排入清凈雨水管網(wǎng)。本系統(tǒng)主要用于收集和排放裝置及罐區(qū)內(nèi)可能受污染區(qū)域的地面初期雨水、地面沖洗水以及事故排水。生活污水先經(jīng)化糞池預(yù)處理后，進(jìn)入基地生活污水處理系統(tǒng)處理后，回用到項目廠區(qū)的綠化用水。 管壁熱阻可忽略時，總傳熱系數(shù)K。據(jù)此，選定換熱器規(guī)格如下：殼徑，mm公稱壓強(qiáng)，MPa公稱面積，m2管程數(shù)6002管子尺寸，mm管長，m管子總數(shù)管子排列方法35圓形實際傳熱面積若采用此換熱器，則要求過程中總傳熱系數(shù)為120W/（） 管程壓強(qiáng)降（走水） 其中。塔頂設(shè)計溫度78℃，塔底為85℃三氯化磷蒸汽，夾帶著部分黃磷液滴。 （3）填料層壓降的計算填料層壓力降是填料塔壓力降的主要組成部分。等板高度法計算填料層的基本公式為： A、K為關(guān)聯(lián)常數(shù) （1）塔徑的計算：采用下式進(jìn)行計算，其核心問題是確定空塔氣速u。陶瓷填料價格便宜、具有很好的表面潤濕性能，在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應(yīng)用較為普遍。 （2）填料規(guī)格的選擇填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積；（a）散裝填料規(guī)格的選擇：工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN1DN2DN3DN50、DN76等；同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加很多；而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。氣體從塔底送入，與液體呈逆流接觸連續(xù)通過填料層空隙，在填料表面氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。 填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。③操作要求：溫度≤85℃，反應(yīng)時間24小時 各項熱量值計算①（因為黃磷由磷計量槽抽過來時溫度較高所以取初始溫度為65℃）黃磷由65℃升溫至85℃，氯氣由50℃升溫至80℃所需熱量Q＝∑WCp(t2t1) =9520+30=4822kJ/h②反應(yīng)熱的計算主反應(yīng)：P4 + 6Cl2 → 4PCl3 + 628kJ/mol，則反應(yīng)釜中每小時產(chǎn)生反應(yīng)熱量為2728/4mol/h628kJ/mol=428296kJ/h，即熱負(fù)荷QC=428296kJ/h，所以每小時每臺反應(yīng)釜需要由循環(huán)水帶走的的熱量為：W－Q=428296－4822=423474kJ 傳熱面積的確定采用循環(huán)水進(jìn)行降溫，總傳熱系數(shù)K取1136kJ/m2屬危險廢物，須送往有資質(zhì)的危險廢物處置中心處理。 液氯氣化表4 1 液氯氣化控制參數(shù)[16]項目控制參數(shù)測頻溫度50℃1次/30分鐘通氯速度1000kg/h1次/30分鐘液氯儲罐液位1次/每天氣化壓力1次/30分鐘 融磷工段表4 2 黃磷熔融控制參數(shù)項目控制參數(shù)測頻溫度65℃1次/30分鐘通磷速度294kg/h1次30分鐘融磷池液位1次/30分鐘黃磷儲罐液位1次/每天 氯化反應(yīng) 配比：液氯：黃磷（質(zhì)量比）=1：表4 3 氯化反應(yīng)控制參數(shù)項目控制參數(shù)測頻釜液溫度85℃1次/30分鐘壓力1次/30分鐘反應(yīng)釜液位1次/30分鐘 物料回收 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蒸汽主要是夾帶著黃磷液滴的三氯化磷蒸汽，經(jīng)精餾塔精餾后的塔釜液體雖說是精餾的殘液，但本設(shè)計中的來說，這還是純度非常高的原料磷，應(yīng)再壓入反應(yīng)釜繼續(xù)參加反應(yīng)。采用地上儲槽，槽內(nèi)設(shè)置水封保溫，儲槽分隔為若干單元并通入蒸汽盤管加熱用于熔磷。觀察接收儲罐液位和壓力的變化，隨時調(diào)整壓差；當(dāng)液位達(dá)到80%時，及時切換灌，避免液位超限。液氯汽化器為一開一關(guān)式。第四章 工藝流程設(shè)計將熔融的黃磷、氣化的液氯送入存有三氯化磷底液的氯化釜，在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟认?，黃磷和液氯反應(yīng)，生成三氯化磷，再經(jīng)過精餾冷凝收集后得到較為純凈的三氯化磷，部分送回氯化反應(yīng)釜做底液，其余就作成品送入貯槽，尾氣經(jīng)洗凈塔洗滌，回收未反應(yīng)的氯氣和黃磷后排放。(5)在測壓管上加裝閥門，減少管道堵塞造成停車的次數(shù)。塔上部為列管式換熱器，下部為填料段，內(nèi)裝瓷環(huán)。 現(xiàn)行方案針對原生產(chǎn)工藝存在的缺陷，采取以下生產(chǎn)措施。如果塔頂溫度偏高，三氯化磷冷凝不完全，不僅原料消耗升高，還會使精餾塔不能有效地洗滌除去三氯化磷中夾帶的游離磷等雜質(zhì)，使得這些雜質(zhì)隨三氯化磷進(jìn)入冷卻器并沉積下來，部分游離磷隨三氯化磷一起進(jìn)入計量槽和成品貯槽，使成品中的游離磷含量明顯升高甚至超標(biāo)，導(dǎo)致三氯化磷外觀發(fā)黃甚至渾濁(游離磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 005% ~0. 020%時，產(chǎn)品是微黃色至黃色的透明液體；質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0. 020%時，出現(xiàn)渾濁)，而且游離磷含量高的三氯化磷用于下游產(chǎn)品生產(chǎn)時，會因游離磷自燃而引起燃燒爆炸。由于是間斷向氯化釜內(nèi)投磷，所以氯化釜內(nèi)黃磷與三氯化磷混合液的密度一直在隨著二者的比例不同和釜內(nèi)溫度的變化而變化；在氯化反應(yīng)過程中釜內(nèi)的液位隨著反應(yīng)的進(jìn)行也一直在上下波動；黃磷中含的磷渣逐漸積累也影響測量的準(zhǔn)確性；氯化釜內(nèi)的反應(yīng)物料腐蝕性較強(qiáng)，測量用的浮標(biāo)經(jīng)常被腐蝕:綜合各方面因素，雖然氯化釜有測底磷量的浮標(biāo)，但誤差較大且可靠性稍差，只能作為參考。(2)停車后，關(guān)閉磷計量釜向氯化釜投磷的閥門，以防三氯化磷倒吸[13]。(3)液氯用量使用渦街流量計進(jìn)行累加計量，通氯速度控制在200~1200 kg/h。壓磷時動作要小心，勿使磷溢出撒到身上和地面上，勿使槽內(nèi)水濺到身上。出料速度以保持氯化釜內(nèi)液面穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量合格為依據(jù)。如果是新安裝的氯化釜，開車前先加入三氯化磷母液；如果是臨時停車或夜班停車，應(yīng)摸清氯化釜內(nèi)的底磷數(shù)量和液面高度。( 6) 做好物料的平衡， 嚴(yán)格按原料、產(chǎn)品的比例進(jìn)行加料、出料， 防止通氯過量生成五氯化磷。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在出料時保持一定的回流比，一般控制在1：10左右。三氯化磷生產(chǎn)屬于高危生產(chǎn)行業(yè)，生產(chǎn)中存在的主要問題是安全問題，已有多家生產(chǎn)企業(yè)出現(xiàn)過氯化釜爆炸、防爆片破裂、汽化器爆炸、貯槽爆炸等導(dǎo)致人員傷亡和環(huán)境污染的重大事故，所以三氯化磷的生產(chǎn)操作人員應(yīng)是素質(zhì)較高并經(jīng)過專門培訓(xùn)的人員，生產(chǎn)中要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和各項安全規(guī)定，生產(chǎn)裝置的操作和控制盡可能機(jī)械化、自動化。由食道進(jìn)入人體的氯氣會使人惡心、嘔吐、胸口疼痛和腹瀉。在空氣中35℃自燃，在濕空氣中約30℃即著火。自然點(diǎn)為34℃，60℃時在空氣中自行燃燒后生成白色煙霧，氧化后的產(chǎn)物五氧化磷（即P2O5）是良好的干燥劑，與水反應(yīng)生成偏磷酸和磷酸。主要反應(yīng)[2]：P4+6CL2→4PCL3+生產(chǎn)時首先在反應(yīng)罐中放入適量母液，加入溶磷，考慮到生產(chǎn)安全，讓磷過量，在母液中加300kg安全磷（即底磷）。5計量控制累加計量渦街流量計中液氯用量，利用位差計算黃磷和成品的計量。插座回路裝設(shè)剩余電流斷路器。底座周圍采取封閉措施，并應(yīng)能防止鼠、蛇類等小動物進(jìn)入箱內(nèi)。1) 為防止電氣設(shè)備線路因過載、短路等故障，產(chǎn)生引燃溫度、引起電氣火災(zāi)，除按常規(guī)設(shè)置過載、過電流、短路等電氣保護(hù)裝置。同時使用前須經(jīng)縣級防雷中心檢測，合格后方能使用。 地處云南省昆明市尋甸縣金所工業(yè)園區(qū)。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。云南省是我國磷礦資源大省。: c0 ?。4 i! A, u但防治面積僅占農(nóng)業(yè)病蟲害面積的80%左右，且全國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)。 Process design目錄摘要 2第一章 緒論 7 7 8 8 8 設(shè)計原則和依據(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 28 28 液氯汽化工序 28 液氯卸車(氯氣加壓卸車) 29 黃磷儲存工序 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 各項熱量值計算 34 傳熱面積的確定 35 傳熱劑用量的計算 35第五章 精餾填料工段設(shè)備的設(shè)計及計算 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 資源掌控及未來發(fā)展空間 54結(jié)束語 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)計中的安全注意事項 63成本測算 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)。目前國內(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)計過程中主要的安全注意事項[4]。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。 前言 三氯化磷是我國無機(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”，簡稱“氯化磷”。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]。
摘要 本設(shè)計是以磷和液氯為原料年產(chǎn)6萬噸三氯化磷合成工段工藝流程設(shè)計。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。由此可見，我國植保水平還比較低，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)。 G1 B* w1 |1 X* r39。 設(shè)計原則和依據(jù)具體貫徹選擇廠址時所考慮的黨和國家政策，切實注意節(jié)約用地，少占或不占農(nóng)田，少拆或不拆民房，減少投資。滿足地上，地下工程管線鋪設(shè)的要求。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)計三氯化磷合成工段工藝。 5) 針對雷電引起火災(zāi)、爆炸的危險因素，對電氣設(shè)備依照國家規(guī)定、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)裝設(shè)閃接器，并設(shè)有獨(dú)立的接地網(wǎng)。2) 配電室設(shè)置在生活區(qū)的辦公樓，遠(yuǎn)離粉塵、高溫及儲存和使用腐蝕性物品的場所。本項目采用阻燃電纜。設(shè)施設(shè)計按《漏電保護(hù)器安全監(jiān)察規(guī)定》和《漏電保護(hù)器安裝和運(yùn)行》（GB1395592）的要求。通過對三氯化磷生產(chǎn)工藝過程、危險有害因素和三氯化磷生產(chǎn)安全等方面的實踐和探索，體現(xiàn)了實現(xiàn)化工生產(chǎn)自動化控制，不但化工企業(yè)的技術(shù)水平和管理水平得以提高，降低了生產(chǎn)成本，而且提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力。按比例通入氯氣則生成三氯化磷蒸汽，三氯化磷蒸汽經(jīng)洗滌冷卻液化即為成品。被黃磷燒傷難以治療，崗位應(yīng)常備硫酸銅或硝酸銀溶液，故生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)防黃磷噴出[8]。因此，黃磷在貯存與運(yùn)輸中必須放在水中，與空氣隔絕。1L空氣中最多可允許含氯氣1mg，超過這個量就會引起人體中毒[11]。雖然改進(jìn)工藝后生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性明顯提高，設(shè)備腐蝕也明顯減輕，但仍要經(jīng)常認(rèn)真檢查氯化釜、精餾塔、汽化器、冷凝器等生產(chǎn)設(shè)備，發(fā)現(xiàn)腐蝕、滲漏等問題時必須立即處理，以確保安全生產(chǎn)[4]。( 1) 實行質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全一體化管理， 做好環(huán)境因素識別評價、危險源辨識與風(fēng)險評價工作。( 7) 對三氯化磷系統(tǒng)進(jìn)行動火時要打開設(shè)備上方的排放口以排出氫氣， 并進(jìn)行置換， 動火前進(jìn)行分析并辦理動火證。底磷液位可采用底磷浮標(biāo)測定。成品計量槽內(nèi)液面達(dá)到規(guī)定刻度時，合格的產(chǎn)品放入成品貯槽內(nèi)，不合格的返工。(4)如果用磷桶向釜內(nèi)投磷，注意要倒凈磷桶，并用水沖凈桶內(nèi)附著的小磷塊，以免著火。調(diào)節(jié)液氯流量時，力求做到穩(wěn)定，避免忽大忽小。 原生產(chǎn)工藝存在的主要缺陷(1)在三氯化磷生產(chǎn)過程中，黃磷與氯氣的比例必須適當(dāng)。為保證生產(chǎn)安全，必須定期測定底磷量，以保證控制底磷量在要求的范圍內(nèi)，一般3~5天測1次。滲漏的水與三氯化磷反應(yīng)生成的氯化氫和亞磷酸對設(shè)備的腐蝕性較強(qiáng)，會使漏點(diǎn)越來越大，影響正常生產(chǎn)。(1)改進(jìn)每3~5天停車1次測底磷的工藝，提高生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。列管式換熱器的作用是使一部分三氯化磷蒸氣冷凝成液體回流到填料段，在瓷環(huán)間隙中形成液膜，以洗去三氯化磷蒸氣中夾帶的游離磷等雜質(zhì)。在氯化釜與氣相測壓管連接處及汽化器出口與氯氣測壓管連接處安裝球閥或其他直通式閥門。簡易流程圖如下：黃磷水蒸汽液氯計量池氯化蒸餾冷凝成品儲槽汽化圖4 1 工藝簡易流程圖 具體工藝流程如下