【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 全有效的質(zhì)量保證體系。因此為滿足客戶的要求和市場(chǎng)需求量，生產(chǎn)食品級(jí)磷酸，調(diào)整磷化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)技術(shù)更新，開(kāi)發(fā)高附加值、高技術(shù)含量的磷化工產(chǎn)品，產(chǎn)品在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。 價(jià)格預(yù)測(cè)食品級(jí)磷酸價(jià)格同其它商品一樣，與市場(chǎng)供需關(guān)系緊密相關(guān)，供大于求價(jià)格下跌，求大于供價(jià)格上揚(yáng)。若，勢(shì)必會(huì)對(duì)市場(chǎng)造成沖擊，價(jià)格回落，影響經(jīng)濟(jì)效益，且食品級(jí)磷酸的出口退稅率若進(jìn)一步降低，也會(huì)造成同樣影響。本可研中食品級(jí)磷酸定價(jià)為10200元/噸。目前國(guó)際市場(chǎng)為1550美元/噸。3 建設(shè)方案及規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案。同時(shí)采用云南化工研究院黃磷燃燒制磷酸余熱回收裝置，（）。建設(shè)地點(diǎn)該項(xiàng)目裝置擬建在化工有限責(zé)任公司內(nèi)，位于湖北省黃岡市小池鎮(zhèn)沿江路108號(hào)。 產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格產(chǎn)品及中間產(chǎn)品質(zhì)量符合以下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。見(jiàn)下表。 熱法食品磷酸質(zhì)量指標(biāo)（添加劑GB/T31492004）項(xiàng) 目指 標(biāo)色度 ≤20磷酸（H3PO4），% ≥砷（As），% ≤氟（F），% ≤重金屬（以Pb計(jì)）% ≤氯化物（以Cl計(jì)），% ≤硫酸鹽（以SO4計(jì)），% ≤易氧化物（以H3PO4計(jì)），% ≤4 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案選擇工藝技術(shù)概況 磷酸食品磷酸作為酸味劑、酵母的營(yíng)養(yǎng)劑，廣泛用于食品工業(yè)，同時(shí)作為食品級(jí)磷酸鹽原料具有廣泛的用途。由于食品級(jí)磷酸中的雜質(zhì)指標(biāo)要求特別嚴(yán)格，目前，食品級(jí)磷酸可由濕法磷酸和熱法磷酸精制制得。其中濕法磷酸得精致難度較大，但因其成本低、耗能少，仍被采用。目前，許多國(guó)家都已能大規(guī)模生產(chǎn)濕法食品磷酸。熱法磷酸精制食品磷酸的工藝簡(jiǎn)單，但成本較高。 由濕法磷酸凈化精制的方法主要有兩種：(1) 化學(xué)凈化精制法：利用化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行中和沉淀或硫化物沉淀法。(2) 物理凈化精制法：離子交換法、離子交換膜電滲析法，電化學(xué)沉淀法、磷酸濃縮結(jié)晶法或復(fù)鹽結(jié)晶法、有機(jī)溶劑萃取法等。采用單一的凈化精制方法凈化濕法磷酸，基本上不可能；一般采用復(fù)合方法可制得食品級(jí)磷酸。由濕法磷酸制取食品級(jí)磷酸的典型流程有：以色列IMI開(kāi)發(fā)的鹽酸法精制磷酸和日本開(kāi)發(fā)的兩次化學(xué)精制、一次有機(jī)溶劑萃取精制制食品磷酸的P－4流程。化學(xué)精制工序主要使用堿調(diào)pH值，使金屬離子雜質(zhì)沉淀并用活性碳吸附過(guò)濾。過(guò)濾酸用有機(jī)溶劑萃取。磷酸溶入有機(jī)相而與雜質(zhì)分離，再制得食品級(jí)磷酸。熱法磷酸的凈化主要是除去磷酸中砷、鉛等金屬離子?！?的砷，形態(tài)為亞砷酸As（OH）3。可在60～80℃下用H2S或用Na2S、P2S5處理，生成As2S3再通過(guò)過(guò)濾除去。工藝技術(shù)方案的比較和選擇 磷酸磷酸的生產(chǎn)可分為濕法磷酸和熱法磷酸兩種工藝。即：①磷礦用硫酸分解制取磷酸的濕法磷酸工藝；②將磷礦轉(zhuǎn)化成黃磷然后生產(chǎn)磷酸的熱法磷酸工藝。由于濕法磷酸工藝的產(chǎn)品磷酸濃度低，通常只有28% P2O5，進(jìn)行深度加工生產(chǎn)各種磷酸鹽，還需進(jìn)行濃縮，加之濕法濃磷酸有較強(qiáng)的繼沉淀傾向，磷酸中含有較多鐵、鋁、鎂、鈉和鉀的磷酸鹽，因此不易生產(chǎn)高品級(jí)深度加工產(chǎn)品。而熱法較濕法具有流程短、收率高、磷酸產(chǎn)品質(zhì)量較好、污染小的特點(diǎn)，所以選擇采用熱法磷酸工藝。熱法磷酸生產(chǎn)根據(jù)不同的黃磷處理方式又分成“一步法”（即黃磷的燃燒氧化與五氧化二磷的水合吸收在一個(gè)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行）和“二步法” （即黃磷的燃燒氧化與五氧化二磷的水合吸收分別在二個(gè)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行）。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程需要控制燃燒、水合、熱交換和除霧四個(gè)環(huán)節(jié)。工藝特點(diǎn)如下：①磷的燃燒氧化、水合。多數(shù)裝置均采用不銹鋼制的燃燒水合塔（水冷卻）的一步法酸冷流程，只有少數(shù)小型裝置采用碳鋼內(nèi)襯耐火材料或石墨板制成的燃燒塔（爐），并且含P2O5的氣體經(jīng)水冷不銹鋼水化塔吸收，即二步法。②出塔氣體的吸收凈化。多數(shù)裝置采用文丘里洗滌器，稀酸循環(huán)吸收除霧，并由排風(fēng)機(jī)將尾氣排空。少數(shù)裝置采用空氣噴射洗滌器等凈化設(shè)備，由壓縮空氣噴射引氣，尾氣氣量較大。③磷燃燒熱的交換。多數(shù)裝置采用循環(huán)酸移走熱量，然后循環(huán)酸經(jīng)波紋板式不銹鋼冷卻器或石墨冷卻器將酸冷卻至4045℃送回燃燒水化塔循環(huán)使用。少數(shù)小型二步法工藝裝置靠燃燒塔、水化塔（水冷）的塔體散熱，配一些不銹鋼蛇管（或排管）冷卻磷酸。④事故磷酸（又稱紅酸）處理?；旧鲜菍⑦@些磷酸少量、逐步地加入循環(huán)酸中，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)循環(huán)而成為合格的酸，也可加入適量的雙氧水進(jìn)行處理。由于兩步法磷酸工藝黃磷燃燒更加充分，減少了磷的低級(jí)氧化物如P2O3的產(chǎn)生，延長(zhǎng)了水合時(shí)間，提高了磷酸的質(zhì)量，下一步產(chǎn)品如磷酸鹽等質(zhì)量更加有保證；同時(shí)可以采用特種鍋爐帶走黃磷燃燒的輻射熱副產(chǎn)蒸汽，后續(xù)換熱器也將相應(yīng)改小，減少了冷卻水使用量，更進(jìn)一步減少了供水能耗，具有消除視覺(jué)污染和明顯節(jié)水的功效。因此本可行性研究推薦采用“二步法”?！?的砷，形態(tài)為亞砷酸As(OH)3。為除去這些砷，可在酸中，于60～80℃下用H2S或用Na2S、P2S5處理，生成As2S3再通過(guò)過(guò)濾除去。本可行性研究推薦采用Na2S處理，生成的H2S氣體用液堿吸收生成Na2S濃縮后可以循環(huán)利用。 工藝流程和消耗定額化學(xué)反應(yīng)式 磷酸磷酸生產(chǎn)工藝的主要化學(xué)反應(yīng)式如下：P4 + 5O2 = 2P2O5P2O5 + 3H2O = 2H3PO4熱法磷酸凈化主要化學(xué)反應(yīng)式如下：2As（OH）3 ＋ 3H2S ＝ As2S3＋ 6H2O工藝流程概述 食品級(jí)磷酸工藝流程說(shuō)明將黃磷在熔磷槽內(nèi)熔化成液體，經(jīng)磷噴嘴送入特種燃磷爐，同時(shí)用壓縮空氣（一次空氣）將磷霧化，使磷氧化燃燒生成五氧化二磷，同時(shí)放出大量熱量，這些熱能通過(guò)輻射換熱的形式被設(shè)置于燃磷爐壁面的一系列上升管內(nèi)的水吸收從而副產(chǎn)蒸汽。為了使磷氧化完全，在塔頂還需補(bǔ)充二次空氣。從燃磷爐出來(lái)的含P2O2氣體進(jìn)入水化塔，在塔頂壁淋灑30～40℃的循環(huán)磷酸，使五氧化二磷氣體進(jìn)一步冷卻，同時(shí)水合成磷酸，使循環(huán)磷酸的濃度不斷提高至一定濃度后輸送到后一工序。循環(huán)磷酸通過(guò)板式換熱器與水換熱，降低溫度后返回塔內(nèi)，在塔壁形成酸膜保護(hù)塔避免受高溫?zé)煔馇治g，并繼續(xù)吸收燃燒產(chǎn)生的熱量和五氧化二磷氣體，排出的氣體進(jìn)入文丘里除沫器以回收磷酸，經(jīng)冷卻至30～40℃后得到85%的磷酸。再經(jīng)硫化鈉除砷和雙氧水脫色后即可得到食品級(jí)磷酸。除砷過(guò)程產(chǎn)生的尾氣中的硫化氫氣體經(jīng)堿洗吸收后放空（硫砷化合物沉淀分離后包裝庫(kù)存）。圖41 食品級(jí)磷酸工藝流程圖消耗定額表41 食品級(jí)磷酸消耗定額序號(hào)項(xiàng) 目單位消耗定額備 注一原輔料及輔助材料1黃磷P4≥%t2硫化鈉t3雙氧水H2O2≥%t4包裝桶35Kg/只29只/噸二動(dòng)力1電kwh1802循環(huán)冷卻補(bǔ)充水t3工藝純水t4軟水t5副產(chǎn)蒸汽t1．512 主要設(shè)備表43 主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī) 格單位數(shù)量一磷酸裝置主要設(shè)備1熔磷槽臺(tái)12液磷貯槽臺(tái)13司磷釜ф20005000臺(tái)14熱水槽臺(tái)15旋渦泵臺(tái)46特種燃磷爐D均=2700，H=16600臺(tái)17水化塔臺(tái)18循環(huán)酸泵IJ300250400A臺(tái)29板式換熱器BR06（16/150）180MS臺(tái)110空氣壓縮機(jī)臺(tái)111文丘里除霧器ф170臺(tái)112復(fù)檔除霧器ф1200臺(tái)113文丘里酸槽臺(tái)114文丘里酸泵臺(tái)115燃磷尾氣堿洗塔ф160010000臺(tái)116H2S尾氣堿洗塔規(guī)格：φ25006500 材質(zhì)：304臺(tái)117液堿泵材質(zhì)：304臺(tái)118堿液貯槽材質(zhì)：304臺(tái)119風(fēng)機(jī)臺(tái)220硫化鈉溶解槽臺(tái)121除砷釜V＝5m3 材質(zhì)：316L臺(tái)422過(guò)濾機(jī)臺(tái)223脫氣塔臺(tái)124脫色釜臺(tái)225磷酸貯槽V=500m3 材質(zhì)：316L臺(tái)226全自動(dòng)軟化水處理設(shè)備套1 自動(dòng)控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定《自動(dòng)化儀表選型規(guī)定》 HG20507—92《控制室設(shè)計(jì)規(guī)定》 HG20508—92《儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)定》 HG20509—92《儀表供氣設(shè)計(jì)規(guī)定》 HG20510—92《信號(hào)報(bào)警連鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》 HG20511—92《石油化工自控設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 CD50A3—81自控技術(shù)方案 自控水平及主要技術(shù)方案根據(jù)所確定的工藝技術(shù)方案和工藝流程，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)同類裝置的成功經(jīng)驗(yàn)，本著“技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠、操作方便”的原則，本研究采用DCS系統(tǒng)，以完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的主要工藝參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)、分析、顯示、記錄、報(bào)警和實(shí)時(shí)控制，本設(shè)計(jì)設(shè)置兩個(gè)控制室，四個(gè)控制站或工程師站。主要控制方案為：依據(jù)工藝裝置的規(guī)模、工藝流程的特點(diǎn)及操作上的要求，采用DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)和手動(dòng)遙控對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)。從生產(chǎn)裝置的實(shí)際情況考慮，調(diào)節(jié)系統(tǒng)都由DCS控制系統(tǒng)來(lái)完成，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的重要控制點(diǎn)及安全設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)并與相關(guān)動(dòng)力進(jìn)行聯(lián)鎖。同時(shí)考慮本裝置的安全性，防止終端爆燃的發(fā)生，還在自動(dòng)控制的平臺(tái)對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行顯示和報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并對(duì)主要點(diǎn)設(shè)立安全聯(lián)鎖和后備操作器。 儀表類型的確定DCS系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)采用性能價(jià)格比高的DCS系統(tǒng)。選用比較實(shí)用、組態(tài)和操作方便以及有成功經(jīng)驗(yàn)的控制系統(tǒng)，能滿足生產(chǎn)的需要，并要求系統(tǒng)供應(yīng)商技術(shù)過(guò)硬，售后服務(wù)好。溫度儀表集中檢測(cè)點(diǎn)選用防腐型鎳鉻鎳硅熱電偶、防腐型型Pt100熱電阻，能直接輸入至控制系統(tǒng)的模塊上，現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量選取用雙金屬溫度計(jì)。壓力儀表集中檢測(cè)點(diǎn)選用智能型壓力變送器，輸出信號(hào)為4~20mA,對(duì)于結(jié)晶、腐蝕、高粘度場(chǎng)合，采用法蘭遠(yuǎn)傳壓力變送器。就地壓力檢測(cè)選用彈簧管壓力表、氨用壓力表、膜片壓力表，隔膜壓力表。流量測(cè)量?jī)x表流量測(cè)量對(duì)于強(qiáng)腐蝕性或含有固體顆粒的導(dǎo)電介質(zhì)的流量測(cè)量選用電磁流量計(jì)。腐蝕性較小、粘度不大的液體測(cè)量選取用不銹鋼渦輪流量計(jì)。蒸汽、氣體和液體寬量程且管道振動(dòng)不足以影響儀表正常使用的場(chǎng)合的流量測(cè)量選取用旋渦流量計(jì)。關(guān)鍵計(jì)量?jī)x表選用質(zhì)量流量計(jì)。管道內(nèi)徑小于50mm的一般流量測(cè)量，一般采用金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)。液位儀表按被測(cè)介質(zhì)選用單/雙法蘭遠(yuǎn)傳液位變送器，現(xiàn)場(chǎng)液位采用磁翻板液位計(jì)。執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥選用氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，閥體、閥芯的材質(zhì)按照工藝介質(zhì)選用304或316L，填料采用石墨或聚四氟乙烯填料，對(duì)于開(kāi)關(guān)閥則采用開(kāi)關(guān)球閥。分析儀器分析儀器選用進(jìn)口或合資的在線式氣體分析儀。PH值的測(cè)量選取用PH計(jì)。 集散控制系統(tǒng)（DCS）DCS采用集中監(jiān)視、分散控制的方式對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理及控制，具有很高的安全性。除基本的反饋控制、順序控制、邏輯控制的功能外，DCS還具有串級(jí)、前饋、比值、大滯后補(bǔ)償?shù)雀呒?jí)控制功能，更可以運(yùn)用各種運(yùn)算單元，組成綜合控制算式，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的綜合控制功能。DCS具有完善的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視及自診斷功能，使設(shè)備的維護(hù)更加容易。操作員站操作員站主要配置高性能主機(jī)、大屏幕彩色CRT、單/彩色打印機(jī)、工業(yè)鍵盤、光標(biāo)、控制設(shè)備等I/O接口以及大容量存貯介質(zhì)，為用戶提供工藝參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、動(dòng)態(tài)流程圖畫面的顯示，檢測(cè)控制儀表及運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的顯示操作、實(shí)時(shí)趨勢(shì)記錄、報(bào)表顯示打印等操作功能。必要時(shí)還選用后備操作器。同時(shí)配置網(wǎng)卡后可以與調(diào)度中心聯(lián)系，生產(chǎn)調(diào)度員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)看到生產(chǎn)狀況?？刂普局饕渲酶咝阅芸刂茊卧?，各種過(guò)程接口及網(wǎng)絡(luò)接口單元，提供現(xiàn)場(chǎng)儀表的供電和隔離。在控制站中實(shí)現(xiàn)過(guò)程量的數(shù)據(jù)采集，并按組態(tài)要求實(shí)現(xiàn)過(guò)程的控制，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到操作站、工程師站及其它控制站?？刂普镜闹骺貑卧㈦娫础⒕W(wǎng)絡(luò)接口等均可冗余配置，重要控制回路的過(guò)程接口也可冗余配置，以提高系統(tǒng)可靠性。工程師站工程師站提供在線和離線組態(tài)功能，并對(duì)DCS本身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。工程師站也可以由操作員站兼用，通過(guò)設(shè)置口令來(lái)實(shí)現(xiàn)分級(jí)操作。 動(dòng)力供應(yīng)儀表電源各裝置控制室儀表電源取自電氣獨(dú)立供電回路，為220VAC，50HZ，DCS電源采用10KVA不間斷UPS電源。5 原料、輔助材料及動(dòng)力供應(yīng) 主要原料供應(yīng)磷酸，磷酸生產(chǎn)的原料黃磷消耗9520噸/年，為外購(gòu)。主要原料、輔助材料年耗量見(jiàn)表51。表51 主要原料、輔助材料年耗量序號(hào)項(xiàng) 目單位年用量備 注食品級(jí)磷酸1黃磷P4≥%萬(wàn)t2硫化鈉萬(wàn)t3雙氧水H2O2≥%萬(wàn)t 動(dòng)力供應(yīng)動(dòng)力電本項(xiàng)目年新增用電量為630萬(wàn)kwh，工廠總變電所現(xiàn)有1000kV