生产管理知识-年产60000吨氯化磷生产工艺设计方案(doc 67页)

前言前言 三氯化磷是我国无机盐工业中经常使用的一种重要产品，又称“氯化亚磷”， 简称“氯化磷”。分子式：PCl3。为无色透明带有刺激味的发烟液体。如果有微 量游离黄磷存在时，则为浑浊黄色液体。有毒及腐蚀性，可溶于苯、乙醚、氯 仿、二硫化碳、四氯化碳，与水反应强烈，并放出白色烟雾状有刺激腐蚀性的 氯化氢气体。反应时会产生火花，甚至引起爆炸。遇水或潮解能分解为盐酸和 磷酸，对镍和铅以外的其他金属有强烈腐蚀性，使金属变质，导致形成易燃的 氢气。与氧作用生成氧氯化磷，与硫作用生成硫氯化磷，蒸汽刺激粘膜引起酸 类烧伤。三氯化磷与许多有机物反应生成磷酸酯类，是生产多种有机磷农药的 原料，可用于制造农药敌百虫、硫氯化磷、氧氯化磷、亚磷酸、亚磷酸酯和其 他磷化物，还可用作氯化剂、半导体掺杂源，乙醚分析中的催化剂和高纯磷的 制备等1。 近年来，受资源、能源和环境问题的影响，世界磷酸盐产品市场趋于饱 和，磷化工产品的市场竞争日趋激烈。做大做优做强我国磷化工产业，尤其是 精细磷化工产业，是我国磷化工行业必须认真面对的问题，也是我国磷化工产 业健康快速可持续发展的基石。我国磷化工产品不但品种、规格不多，甚至精 细磷化工产品还需从国外进口，许多国内各行业需要的高质量磷化工产品必须 依靠进口。我国磷化工行业产品结构不够合理，低附加值的无机磷化工产品比 例过大，高附加值的有机磷产品比例较小，很多企业的产品还停留在几种大宗 传统产品上18。 三氯化磷做为一种基础化工原料，使用广泛，需求量 大；目前工业上生产三氯化磷主要有 3 种工艺，第一种是氯气与磷酸盐类（如 磷酸钙）反应制得，第二种是氯气与液态黄磷直接反应制得，第三种是以三氯 化磷为溶剂，将黄磷溶于其中，再在混合液中通入氯气反应制得，该法简称为 溶剂法。第一种方法工艺生产路线复杂，投资大，生产成本高，第二种方法反 应剧烈，操控性不强，安全性差，第三种方法生产工艺比较简单，投资小，也 比较容易操控，安全系数较高。目前国内主要以第三种方法进行生产，本文也 主要介绍以溶剂法生产三氯化磷的工艺在工艺流程图设计过程中主要的安全注 意事项4。 摘要摘要 本设计是以磷和液氯为原料年产6万吨三氯化磷合成工段工艺流程设计。 经国内外各生产工艺的比较，采用了以三氯化磷为溶剂，氯气氯化黄磷生产三 氯化磷工艺，在合成三氯化磷的生产中，先将磷变为熔融状态，液氯汽化；氯 化釜内有三氯化磷成品。本设计主要对三氯化磷生产进行了工艺设计、三废处 理、生产安全的设计、物料衡算，主要精馏工段的设计计算。并绘制了工艺流 程图、立面图和平面布置图。 关键字：关键字：三氯化磷；合成；工艺设计三氯化磷；合成；工艺设计 Abstract This design is based on phosphorus and liquid chlorine as raw material to produce 60000 tons of phosphorus trichloride synthesis section process design. Via the comparison 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 目录目录 摘要摘要2 第一章第一章 绪论绪论7 1.11.1 选题的意义选题的意义.7 1.21.2 厂址的选择厂址的选择.8 1.2.11.2.1 选择原则选择原则.8 1.2.21.2.2 选择的优势选择的优势.8 1.31.3 设计原则和依据设计原则和依据9 1.3.11.3.1 设计原则设计原则.9 1.3.21.3.2 设计依据设计依据.10 1.3.2.11.3.2.1 国家、行业及地方相关法律、法规、规章及规范性文件国家、行业及地方相关法律、法规、规章及规范性文件.10 1.3.2.21.3.2.2 国家、行业及地方相关标准、规范国家、行业及地方相关标准、规范11 1.41.4 防雷、防静电接地设施防雷、防静电接地设施12 1.51.5 采取的其他电气安全措施采取的其他电气安全措施.13 1.61.6 化工自动控制化工自动控制.15 第二章第二章 三氯化磷的反应原理及原料性质三氯化磷的反应原理及原料性质16 2.12.1 产品说明产品说明.16 2.1.12.1.1 产品名称及技术指标产品名称及技术指标.16 2.1.22.1.2 产品的性能产品的性能.16 2.1.32.1.3 用途用途.16 2.22.2 化学反应过程及原理化学反应过程及原理.17 2.2.12.2.1 反应原理反应原理.17 2.2.22.2.2 原料理论消耗量计算原料理论消耗量计算.17 2.32.3 原料说明原料说明.18 2.3.12.3.1 主要原料性质主要原料性质.18 2.3.1.12.3.1.1 黄磷黄磷.18 2.3.1.22.3.1.2 氯气氯气.18 2.3.22.3.2 主要原材料技术标准主要原材料技术标准.18 2.42.4 原料注意事项原料注意事项.18 2.4.12.4.1 黄磷黄磷.18 2.4.22.4.2 氯气氯气.19 第三章第三章 工艺控制过程工艺控制过程20 3.13.1 目的目的.20 3.23.2 生产工艺流程简述生产工艺流程简述.20 3.33.3 控制措施控制措施.21 3.43.4 操作方法操作方法22 3.4.13.4.1 开车操作开车操作22 3.4.23.4.2 正常操作正常操作.22 3.4.2.13.4.2.1 压磷压磷22 3.4.2.23.4.2.2 液氯汽化液氯汽化23 3.4.2.33.4.2.3 氯化氯化23 3.4.2.43.4.2.4 停车操作停车操作23 3.53.5 生产工艺比较生产工艺比较.24 3.5.13.5.1 原生产工艺存在的主要缺陷原生产工艺存在的主要缺陷24 3.5.23.5.2 现行方案现行方案25 3.5.33.5.3 优化生产工艺和设备的效果优化生产工艺和设备的效果27 第第四四章章 工工艺艺流流程程设设计计 28 4.1 工工艺艺流流程程 .28 4 4. .1 1. .1 1 液液氯氯汽汽化化工工序序28 4 4. .1 1. .1 1. .1 1 液液氯氯卸卸车车 ( (氯氯气气加加压压卸卸车车 ) )29 4 4. .1 1. .2 2 黄黄磷磷储储存存工工序序29 4 4. .1 1. .3 3 三三氯氯化化磷磷合合成成工工序序.30 4 4. .1 1. .4 4 精精馏馏及及尾尾气气处处理理工工序序30 4 4. .2 2 中中控控分分析析工工序序控控制制参参数数30 4 4. .2 2. .1 1 液液氯氯气气化化 30 4 4. .2 2. .2 2 融融磷磷工工段段 30 4 4. .2 2. .3 3 氯氯化化反反应应 31 4 4. .2 2. .4 4 物物料料回回收收 31 4 4. .2 2. .5 5 废废气气、废废水水处处理理.31 4.2 2. .5 5. .1 1 废废气气 31 4 4. .2 2. .5 5. .2 2 废废水水 32 4 4. .2 2. .5 5. .3 3 固固体体废废物物（废废渣渣、废废液液）32 4 4. .3 3 工工艺艺计计算算 32 4 4. .3 3. .1 1 物物料料衡衡算算 .32 4 4. .3 3. .2 2 排排放放物物综综合合表表34 4 4. .3 3. .3 3 热热量量衡衡算算 34 4 4. .3 3. .3 3. .1 1 各各项项热热量量值值计计算算.34 4 4. .3 3. .3 3. .2 2 传传热热面面积积的的确确定定.35 4 4. .3 3. .3 3. .3 3 传传热热剂剂用用量量的的计计算算35 第五章第五章 精馏填料工段设备的设计及计算精馏填料工段设备的设计及计算36 5 5. .1 1 目目的的 .36 5 5. .2 2 精精馏馏工工段段的的主主要要设设备备 .36 5 5. .2 2. .1 1 精精馏馏塔塔36 5 5. .2 2. .1 1. .1 1 填填料料塔塔结结构构 36 5 5. .2 2. .1 1. .2 2 填填料料的的类类型型及及性性能能评评价价 37 5.2 2. .1 1. .3 3 填填料料塔塔设设计计基基本本步步骤骤 .37 5 5. .2 2. .2 2 冷冷凝凝器器42 5 5. .2 2. .2 2. .1 1 试试算算和和初初选选冷冷凝凝器器的的规规格格 42 5 5. .2 2. .2 2. .2 2 核核算算压压强强降降 43 5 5. .2 2. .2 2. .3 3 核核算算总总传传热热系系数数 45 第六章第六章 三废处理三废处理47 6.16.1 三废来源三废来源.47 6.26.2 污水处理污水处理.48 6.2.16.2.1 厂区排水厂区排水.48 6.2.1.16.2.1.1 生活污水系统生活污水系统.48 6.2.1.26.2.1.2 生产污水系统生产污水系统.48 6.2.1.36.2.1.3 初期污染雨水及冲洗排水系统初期污染雨水及冲洗排水系统.48 6.2.1.46.2.1.4 清净雨水排水系统清净雨水排水系统.49 6.2.1.56.2.1.5 事故消防废水系统事故消防废水系统.49 6.2.1.66.2.1.6 污水处理污水处理.50 6.36.3 废气处理废气处理.52 6.46.4 固废处理固废处理.53 第七章第七章 资源掌控及未来发展空间资源掌控及未来发展空间54 结束语结束语56 参考文献参考文献58 附附录录 .59 三化装置三化装置概况概况59 设备一览表设备一览表60 设计中的安全注意事项设计中的安全注意事项63 成本测算成本测算66 谢辞谢辞67 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 选题的意义选题的意义 三氯化磷用途十分广泛，大量用于制造敌百虫、甲胺磷、乙酰甲胺磷、稻 瘟净等有机磷农药的原料，也是乙烯利、三氯硫磷、三氯氧磷、亚磷酸、磷酸 三苯酯等的原料，还可用于医药、染料、香料等其它有机合成工业。三氯化磷 可与烷基醇、芳基卤化物反应制造有机磷农药（如敌百虫、稻瘟净等） ，也可与 水、甘氨酸、甲醛等反应制成除草剂、草甘磷等。也是制造五氯化磷、三氯氧 磷、三氯硫磷、亚磷酸及其酯类的原料。它与脂肪醇制成烷基亚磷酸酯或烷基 磷酸酯常用作表面活性剂、水处理剂、阻燃剂、增塑剂等；与芳香醇反应生成 芳基亚磷酸酯，用作稳定剂；与格利亚试剂反应制成三烷基膦或三芳基膦，用 作催化剂；与磷化氢反应制成三辛基膦氧化物，用作溶剂、萃取剂；也用于制 造染料纳夫妥 AS、缩合剂、医药氯化剂、磺胺嘧啶、磺胺五甲氧嘧啶、雷米邦 A 等。由三氯化磷制得的烷基磷酸酯，还可作用重金属萃取剂、汽油预燃料添 加剂、抗泡剂、纤维处理剂、润滑油添加剂、低温液压液体和溶剂等；也可用 于珠光金属的垫层。由于磷系化工产品有各自独具的优良性能，在很多领域内 取代了原非磷系功能性的化工产品，就以三氯化磷为原料的磷系产品为例；如 高效、低毒的有机磷农药，新型水处理剂、阻燃剂、增塑剂和稳定剂等，随着 国民经济的发展，需求量与日俱增，受国内、国外扩大转基因玉米和大豆的种 植的影响，除草剂草甘膦需求快速增长，从而更加拉动了生产草甘膦原料三氯 化磷等的需求。合成材料用稳定剂随着聚氯乙烯等产量迅速增长，按目前生产 水平还需上百倍增长才能满足需要，而增塑剂工业也要在材料工业迅速发展的 现况下尽快赶上节奏，提升规模，发展工艺，以满足材料工业的需要。作为农 业的一大支柱农药生产，对十三亿人口的中国来说是一大命脉，我国土地 辽阔，每年由于使用农药可减少粮食损失 400 多亿斤，棉花 90 多万担，油料 30 多万担。但防治面积仅占农业病虫害面积的 80%左右，且全国平均用药量每 一亩为 130 克，而同期日本仅杀虫剂使用量就为 302 克/ 亩(均以 100%有效成 份计)。由此可见，我国植保水平还比较低，发展以有机磷农药为主的化学农药 是确保农业丰收的重要任务。据统计，我国磷化合物农药的总产量分别占我国 当年化学农药总产量的 65.5%和 73.7%。由于有机磷农药具有高效、低毒及广谱 性等优点，经济效益和社会效益都比较明显，深受农民欢迎。近几年来发展速 度加快，有机磷农药在化学农药中的比重在不断增长。从农药品种看，目前磷 化合物农药见产的约有 60 余种，其中以三氯化磷为原料的磷化合物农药就占 42 种之多，且目前产销量最大的五种杀虫剂(甲胺磷，敌百虫，敌敌畏，乐果 及氧化乐果)，除乐果外都是以三氯化磷为原料的有机磷农药，现唯一见产的三 个调节剂(乙烯利，增甘磷及乙二磷酸)，三个杀菌剂(稻瘟净，异稻瘟净及乙磷 铝)和二个除草剂(草甘磷，调节磷和胺草磷)亦都是由三氯化磷出发生产的。由 此可见，三氯化磷是有机磷农药的重要原料，开发三氯化磷就成为发展有机磷 农药的首要任务，生产出合格的三氯化磷具有重要意义2。 1.21.2 厂址的选择厂址的选择 1.2.11.2.1 选择原则选择原则 1、厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区，并在储运、机修、公用 工程和生活设施等方面具有良好协作条件的地区。 2、厂址应靠近水量充足、水质良好，电力供应充足的地方。 3、厂址应选在有便利交通的地方。 4、选厂应注意节约用地，不占或少占耕地，厂区的面积形状和其它条件应满足 工艺流程合理布置的需要，并要予留适当的发展余地。 5、选厂应注意当地的自然环境条件，工厂投产后对周围环境造成的影响作出预 评价，工厂的生产区和居民区的建设地点应同时选定。 1.2.21.2.2 选择的优势选择的优势 该公司有电厂、氯碱厂和黄磷厂；生产原料来源方便，电力供给充足，具 有很大的优势。产品供给公司生产草甘膦，不必考虑产品的销售，具有很大的 竞争优势。 世界磷矿资源分布十分广泛，几乎所有国家都有，但分布不平衡，具有工 业开采和商业开发价值的优质磷矿床很少。据美国地质调查局统计，截止到 2008 年底，世界磷矿石储量为 150 亿 t，储量基础为 470 亿 t，我国磷矿资 源储量大，约占世界磷资源的 30%。主要分布在云南( 40.87 亿 t)、湖北( 30.39 亿 t)、贵州( 28.03 亿 t)、湖南( 20.44 亿 t)和四川( 16. 37 亿 t)。云 南省是我国磷矿资源大省。 1.31.3 设计原则和依据设计原则和依据 1.3.11.3.1 设计原则设计原则 1、具体贯彻选择厂址时所考虑的党和国家政策，切实注意节约用地，少占或不 占农田，少拆或不拆民房，减少投资。 2、符合工艺条件要求，使生产作业线顺通，连续和短捷。避免主要生产区作业 线交叉往返。 3 考虑工厂的生产安全、卫生、厂内建、构筑物间的距离必须满足防火。卫生、 安全等的要求，应把产生有大量烟、尘及有害气体的车间布置在厂区的下风方 向。 4、因地制宜，结合厂址的地形、地质、水文、气象等条件进行布置。 5、满足厂内的发展，使近期建设和远期发展相结合。 6、满足厂内外交通运输要求，避免人流与货运路线的交叉。 7、满足地上，地下工程管线铺设的要求。力求工程管线最短。大动力设施靠近 供电。 8、南磷集团自 1989 年成立以来一直专注于磷化工品的生产和出口，凭借自己 丰富的矿产资源、能源的优势和现代的管理理念，在国际国内的磷化工市场占 有举足轻重的地位。从 1997 年一直终保持黄磷和赤磷出口中国第一的地位，并 从 2004 年开始成为中国第二大磷酸出口商。拥有煤矿和磷矿资源优势，配套建 设了自有的动力车间，原料和能源供应稳定可靠，并具有明显的成本优势。云 南安一精细化有限公司是属南磷集团，为充分利用已有的产业优势和清洁能源 优势，进一步完善和夯实循环经济产业链，南磷集团和新安化工集团强强联合， 投资 12 亿元建设 10 万吨草甘膦项目，共同打造循环化工产业链航母。 地处云 南省昆明市寻甸县金所工业园区。如下图所示： 1.3.21.3.2 设计依据设计依据 根据云南南磷集团安一精细化工有限公司设计三氯化磷合成工段工艺。 1.3.2.11.3.2.1 国家、行业及地方相关法律、法规、规章及规范性文件国家、行业及地方相关法律、法规、规章及规范性文件 （1） 中华人民共和国安全生产法 （中华人民共和国主席令第 13 号， 2014 年修正，2014 年 12 月 1 日起施行） （2）中华人民共和国消防法（修订版）2008（中华人民共和国主 席令第 6 号） （3）中华人民共和国环境保护法（中华人民共和国主席令第 9 号） （2014 年修正，2015 年 1 月 1 日起施行） （4）中华人民共和国职业病防治法（中华人民共和国主席令第 52 号） （5）中华人民共和国突发事件应对法（中华人民共和国主席令第 69 号） （6）中华人民共和国劳动合同法（中华人民共和国主席令第 65 号） （7）建设工程安全生产管理条例（国务院令第 393 号） （8）特种设备安全监察条例（国务院令第 549 号） （9）工伤保险条例（国务院令第 586 号） （10）中华人民共和国特种设备安全法（国家主席令第 4 号，自 2014 年 1 月 1 日起施行）； （11）危险化学品名录（2015 年版） （12）国家安全监管总局关于公布第二批重点监管危险化工工艺目录和 调整首批重点监管危险化工工艺中部分典型工艺的通知（安监总管三 20133 号） （13）国家安全监管总局关于公布第二批重点监管危险化学品名录的通 知（安监总管三201312 号） （14）危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制导则的通知（安监 总厅管三201339 号） （15）国家安全监管总局办公厅关于印发首批重点监管的危险化学品安 全措施和应急处置原则的通知（安监总厅管三2011142 号） （16）云南省劳动保护条例（云南省人大常委会公告第 68 号） （17）云南省人民政府贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工 作通知的实施意见（云政发2010157 号） （18）云南省劳动防护用品监督管理办法（云南省安全生产监督管理 局公告第 3 号） （19）云南省安全生产条例（2007 年 11 月 29 日经云南省十届人民 代表大会常务委员会第 32 次会议通过，2008 年 1 月 1 日起施行） （20）产业结构调整指导目录（2015 年修正） （21）劳动防护用品监督管理规定（国家安全生产监督管理总局令第 1 号） （22）生产安全事故应急预案管理办法（国家安全生产监督管理总局 令第 17 号） （23）建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法（国家安全生产监 督管理总局令第 36 号） （24）危险化学品重大危险源监督管理暂行规定（国家安全生产监督 管理总局令第 40 号，自 2011 年 12 月 1 日起施行） 1.3.2.21.3.2.2 国家、行业及地方相关标准、规范国家、行业及地方相关标准、规范 （1）工业企业总平面设计规范（GB50187-2012） （2）化工企业总图运输设计规定（GB50489-2009） （3）建筑设计防火规范（GB50016-2014） （4）建筑物防雷设计规范（GB50057-2010） （5）建筑抗震设计规范（GB50011-2010） （6）爆炸危险环境电力装置设计规范（GB50058-2014） （7）工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识（GB7231-2003） （8）工业金属管道设计规范（GB50316-2000（2008 年版） （9）压力容器（GB1502011） （10）生产过程危险和有害因素分类与代码（GB/T13861-2009） （11）建筑灭火器配置设计规范（GB50140-2005） （12）室外排水设计规范（GB50014-2006） （13）危险化学品重大危险源辨识（GB18218-2009） （14）安全色（GB2893-2008） （15）供配电系统设计规范（GB 50052-2009） （16）低压配电设计规范（GB50054-2011） （17）常用化学危险品贮存通则（GB15603-1995） （18）大气污染物综合排放标准（GB 16297-1996） （19）化工建设项目安全设计管理导则（AQ/T3033-2010） （20）化工企业工艺安全管理实施导则（AQ/T3034-2010） （21）生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则（AQ/T9002- 2006） （22）危险场所电气安全防爆规范（AQ3009-2007） （23）化工企业腐蚀环境电力设计规程（HG/T20666-1999） （24）固定式压力容器安全技术监察规程（TSG R0004-2009） 1.41.4 防雷、防静电接地设施防雷、防静电接地设施 1) 本项目供配电系统采用 TN-S 系统。接地保护主要包括环绕配电室接地 干线和生产区域的接地干线，接地支线和接地极，组成公共接地网。 2) 接地装置将采用热镀锌角钢、扁钢和圆钢。接地线与厂区接地网连接共 地，联合接地电阻不大于 4 欧。 3) 带电体或带电部位与地面、建筑物、人体、其它设备带电体、管道间的 安全距离满足规范要求。 4) 各储罐、生产设备、金属管道、支架、构件、部件，一律采用接地，所 有金属管道连接处（如法兰） ，进行跨接。同时使用前须经县级防雷中心检测， 合格后方能使用。 5) 针对雷电引起火灾、爆炸的危险因素，对电气设备依照国家规定、行业 标准装设闪接器，并设有独立的接地网。对感应雷击的防护措施是将被保护物 的一切金属部分接地，以防雷电所引起的静电感应产生静电火花；将建筑物内 的金属回路连接为一个闭合回路，同时将设备接地，以防雷电的电磁感应的危 害。 6）根据建筑物防雷设计规范（GB50057-2010），落实该项目中各类防 雷建筑物防直击雷和防雷电波侵入的措施： （1）防直击雷措施：采用装设在建筑物上的接闪器(避雷针、避雷网)、引 下线、接地装置等避雷装置(每根引下线的冲击接地电阻10 Q)并采取等电位 连接； （2）防雷电感应措施：将建筑物内设备、管道构架等主要金属物就近接地 (其工频接地电阻10 Q)，平行长金属物间的净距小于 100 mm 时采用金属线跨 接； （3）防雷电波侵入措施：低压线路全长采用埋地电缆引入时，入户端将电 缆金属外皮(套管)接地。对于存在爆炸危险环境的车间，其入户端电缆金属外 皮(套管)除接地外，还应与防雷的接地装置相连； （4）为了保持防雷装置有良好的保护性能，对其进行经常性检查和定期试 验。对于避雷针、引下线和接地装置，检查其是否完好，各部分连接、防护是 否良好。对防雷接地装置和其它接地装置一样，定期进行检查和测定其接地电 阻。避雷装置安全检测工作由有关部门批准的检测单位每年定期进行一次； （5）为防止跨步电压，接地装置距建筑物出入口和人行道的距离不小于 3m，否则，采取其它安全措施； （6）严禁在装有接闪器的构筑物上架设通讯线、广播线或低压线。 1.51.5 采取的其他电气安全措施采取的其他电气安全措施 1) 为防止电气设备线路因过载、短路等故障，产生引燃温度、引起电气火 灾，除按常规设置过载、过电流、短路等电气保护装置。 2) 配电室设置在生活区的办公楼，远离粉尘、高温及储存和使用腐蚀性物 品的场所。 3) 配电室的设计符合供配电系统设计规范 （GB50052-2009）及低压 配电设计规范 （GB50054-2011）的相关要求。 4) 配电室的门向外开启，室内的电缆沟采取防水和排水措施。 5) 配电室按照建筑灭火器设计规范(GB50140-2005) 配备 2 台 2kg 手 提式 CO2灭火器。 6) 现场电缆汇线槽采取防止老鼠等小动物触及带电体、咬坏电缆绝缘层造 成电气事故，导致火灾的措施。 7) 配电室的门、窗关闭密合；与室外相通的洞、通风孔设防止鼠、蛇类、 鸟雀等小动物进入的网罩。落地式配电箱的底部宜抬高，室内宜高出地面 50mm 以上，室外高出地面 200mm 以上。底座周围采取封闭措施，并应能防止鼠、蛇 类等小动物进入箱内。本项目采用阻燃电缆。电线采用穿钢管布线、电缆桥架 或汇线槽、电缆沟铺设，导线与现场设备的连接处、导线穿墙处要做好密封隔 断。 8) 具有火灾爆炸危险的场所、静电对产品质量有影响的生产过程，以及静 电危害人身安全的作业区，所有的金属用具及门窗零部件、移动式金属车辆、 梯子等均设计接地。 9) 生产装置区的设备及管线做接地处理，生产运行管理必须坚持定期检验 和加强日常维护，始终保持区域内电器设施、电缆连接、防雷、防静电设施的 完好状态，避免产生电气火花、静电火花、电弧火花等火源。 10)项目建成后，防雷、防静电设施必须由防雷检测部门检测并出具检 测报告。电气设备，避雷设施属国家强制性监检对象，每年雨季前，对其进行 检测。 11)生产装置中的电气设备外壳和电气设备外导体均设可靠的接地保护。 插座回路装设剩余电流断路器。设施设计按漏电保护器安全监察规定和 漏电保护器安装和运行 （GB13955-92）的要求。 1.61.6 化工自动控制化工自动控制 （1）实现连续化生产操作，突破间歇式工艺生产的瓶颈。 （2）在生产工艺进行工艺参数自动控制，见表 1。 表 1 三氯化磷生产工艺参数控制 序号控制方法要求 1 温度控制在三氯化磷生产过程中，要不断调节液氯的气化 温度、塔顶温度、釜温等。 2 压力控制用热水代替蒸汽对液氯进行气化，使用调节阀调 节对气化后的氯气加入量进行反应釜的压力控 制，使反应压力达到平稳。 3 液位控制使用远传式浮球液位计对三氯化磷生产中反应 釜和计量槽内的黄磷液位测量；使用双法兰液位 变送器对液氯贮槽、成品槽及反应釜的液位进行 测量。 4 回流比控制测量冷凝和回流的三氯化磷的流量，根据比值在 可变程控制器内控制回流调节阀，控制回流比。 5 计量控制累加计量涡街流量计中液氯用量，利用位差计算 黄磷和成品的计量。 通过对三氯化磷生产工艺过程、危险有害因素和三氯化磷生产安全等方面 的实践和探索，体现了实现化工生产自动化控制，不但化工企业的技术水平和 管理水平得以提高，降低了生产成本，而且提高了产品的产量和质量，减轻劳 动强度，改善劳动条件，延长设备使用寿命，提高设备利用能力。 第二章第二章 三氯化磷的反应原理及原料性质三氯化磷的反应原理及原料性质 2.12.1 产品说明产品说明 2.1.12.1.1 产品名称及技术指标产品名称及技术指标 1、产品名称：三氯化磷 2、分子式：PCl3 3、产品规格和技术指标：执行 HG/T29701999 标准1 名称 优级品一级品合格品 外观 无色透明无色透明无色透明 PCl3 含量% 99.098.095.0 游离磷% 0.00100.0050.010 沸程（74.577.5V/V%） 96.095.094 2.1.22.1.2 产品的性能产品的性能 1、物理性质1 纯净的三氯化磷为无色透明液体，如有磷等杂质存在，则是混浊状带乳白 或黄绿色，如铁离子存在可呈微绿色。 熔点：112；沸点：76；比重 1.574（21）溶于乙醚、氯仿、苯和 二硫化碳。 2、化学性质1 （1）能被水和酒精所分解：PCl3+3H2OH3PO3+3HCL 不慎吸入三氯化磷，与体内水反应，生成氯化氢与亚磷酸，皆是酸性腐蚀剂， 刺激粘膜，腐蚀肌体，严重者可造成肺水肿，故生产中严防三氯化磷喷出。 （2）三氯化磷呈不饱和性，能被 O2、S、CL2 等氧化生成五价磷化合物。 例： 三氯氧磷制备：PCL3+H2O+CL2POCL3+2HCL 三氯硫磷制备：PCL3+S PSCL3 与 CL2 反应：PCL3+CL2PCL5 2.1.32.1.3 用途用途 用于有机合成工业染料、香料及药品催化剂、溶剂、氯化剂，并用于制 PCL3、POCL3、亚磷酸、亚磷酸酯等的原料。 2.22.2 化学反应过程及原理化学反应过程及原理 2.2.12.2.1 反应原理反应原理 黄磷与氯气在沸腾状态下反应生成三氯化磷并放出大量热。主要反应2： P4+6CL24PCL3+1280.6KJ 生产时首先在反应罐中放入适量母液，加入溶磷，考虑到生产安全，让磷 过量，在母液中加 300kg 安全磷（即底磷），目前操作中生产 1 吨三氯化磷投 入 0.23 吨黄磷。按比例通入氯气则生成三氯化磷蒸汽，三氯化磷蒸汽经洗涤冷 却液化即为成品。 在反应罐内当底磷被氯气反应完后，氯气即与已生成的三氯化磷反应生成 五氯化磷淀物，这个反应是放热反应，在正常生产中是不会发生的。只有当反 应锅内磷用完后才发生。其反应式如下 ： PCL3+CL2 PCL5+125.4KJ/mol 上述生成五氯化磷的反应在生产中是不正常反应，当发现有上述反应进行 时就要进行处理，其处理方法就是一点一点的加入磷，使生成的五氯化磷转化 （反应）生成三氯化磷，此反应也是放热反应，而且体积增大较多，所以处理 时一定要小心，其反应式如下： 6PCL5+P410PCL3+535KJ/mol 2.2.22.2.2 原料理论消耗量计算原料理论消耗量计算 设每吨三氯化磷耗黄磷量为 X 吨，耗氯气量为 Y 吨 P4+6Cl24PCl3 1、黄磷消耗计算： P4 4PCL3 314 4（31+35.53）=4137.5 314：137.54=X：1 X= 0.2255 2、氯气消耗量计算： 6Cl2 4PCl 35.526=716 （31+35.53）4=137.54 716：137.54=Y：1 Y=0.7745 式中：31磷原子量 35.5氯原子量 故：由于原材料不纯，一般一吨三氯化磷耗黄磷或氯气稍大于理论值。 2.32.3 原料说明原料说明 2.3.12.3.1 主要原料性质主要原料性质 2.3.1.12.3.1.1 黄磷黄磷 分子式：P4 分子量：124 常温下是黄蜡状固体，在暗处发磷光。有臭蒜味，极毒，几乎不溶于水， 难溶于乙醇和甘油，能溶于 PCL3、乙醚、苯、CS2 中，固态黄磷比重 D20=1.82，液态黄磷比重 D44.5=1.745，熔点为 44.1，沸点 280。 黄磷氧化性很强，保存在水中，以隔绝空气。自然点为 34，60时在空 气中自行燃烧后生成白色烟雾，氧化后的产物五氧化磷（即 P2O5）是良好的干 燥剂，与水反应生成偏磷酸和磷酸。被黄磷烧伤难以治疗，岗位应常备硫酸铜 或硝酸银溶液，故生产中应严防黄磷喷出8。 2.3.1.22.3.1.2 氯气氯气 分子式：Cl2 分子量：71 熔点：102 沸点：34.6 比空气重，比重为 2.486，溶于水和碱溶液，易溶于四氯化碳和二硫化碳 等有机溶剂，有毒。一般操作场所空气中含氯量不得超过 1 毫克/米 3，干燥氯 在低温下不甚活泼，但有少量水分存在时反应即急剧增加，常温下一体积水能 溶 3.5 体积的氯气，生成盐酸与次氯酸放出新生态氧。腐蚀设备，故检修和试 水压后应及时把水除净，以免腐蚀设备8。 氯气与氢气、乙炔等混合在日光照射下能爆炸。 2.3.22.3.2 主要原材料技术标准主要原材料技术标准 1、黄磷（GB781687） 黄磷含量99.9% 色泽：淡黄色至微黄绿色 2、氯气（GB513885） 名称 规格 CL2%(体积) 99.6 H2O%(重量) 0.04 2.42.4 原料注意事项原料注意事项 2.4.12.4.1 黄磷黄磷 黄磷有剧毒，人致死量为 0.1 克，黄磷蒸气在空气中最大允许浓度为 0.00003 毫克/升。常温见光时会在真空中升华，在暗处露于空气中能发磷光， 并冒出白烟。在空气中 35自燃，在湿空气中约 30即着火。因此，黄磷在贮 存与运输中必须放在水中，与空气隔绝。 黄磷性质活泼，除碳、硼、硅以外，大部份元素均能与它直接化合；与卤 素、氧能直接反应而生成相应的卤化物和氧化物，并放出大量热。与某几种金 属相作用会形成磷化物，用硝酸处理时生成正磷酸。黄磷在高温高压下，与水 反应生成含氧酸、磷化氢和氢；黄磷与氢氧化钠等碱类作用生成磷化氢(膦)及 次磷酸钠。黄磷在低温下，当氧过量时，其氧化产物为四氧化物和五氧化物， 而在氧量不足时，则为三氧化物和五氧化物的混合物11。 2.4.22.4.2 氯气氯气 氯气是一种有毒气体，它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水 分里，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成损伤：次氯酸使组织受到强烈 的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造 成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状重时，会发生 肺水肿，使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、 胸口疼痛和腹泻。1L 空气中最多可允许含氯气 1mg，超过这个量就会引起人体 中毒11。 助燃性，在一些反应中，氯气可以支持燃烧。 现象：钠在氯气里剧烈燃烧，产生大量的白烟，放热。 2Na+Cl2=点燃=2NaCl 现象：红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，瓶里充满棕黄色的烟，加少量水后， 溶液呈蓝绿色。 Cu+Cl2=点燃=CuCl2 现象：铁丝在氯气里剧烈燃烧，瓶里充满棕红色烟，加少量水后，溶液呈 黄色。 2Fe+3Cl2=点燃=2FeCl3 第三章第三章 工艺控制过程工艺控制过程 3.13.1 目的目的 三氯化磷是一种用途十分广泛的化工原料， 云南安一精细化工有限责任公 司 60000t/a 三氯化磷工段项目于 2014 年 10 月正式投入生产， 所生产的三 氯化磷供其下一工段（亚磷酸二甲脂工段）生产草甘膦的原料使用， 不对外销 售。因黄磷、氯气、三氯化磷均是剧毒危险化学品， 且三氯化磷属于禁止化学 武器扩散公约中第三类监控化学品， 国家对此实行特别许可证制度， 因此必 须对生产过程进行有效控制， 防止发生污染事故， 确保生产过程符合质量、 环境、职业健康安全管理体系要求。 三氯化磷生产属于高危生产行业，生产中存在的主要问题是安全问题，已 有多家生产企业出现过氯化釜爆炸、防爆片破裂、汽化器爆炸、贮槽爆炸等导 致人员伤亡和环境污染的重大事故，所以三氯化磷的生产操作人员应是素质较 高并经过专门培训的人员，生产中要严格遵守操作规程和各项安全规定，生产 装置的操作和控制尽可能机械化、自动化。虽然改进工艺后生产系统的安全性 明显提高，设备腐蚀也明显减轻，但仍要经常认真检查氯化釜、精馏塔、汽化 器、冷凝器等生产设备，发现腐蚀、渗漏等问题时必须立即处理，以确保安全 生产4。 3.23.2 生产工艺流程简述生产工艺流程简述 先将液体黄磷加入黄磷中间槽，再用液下泵将液体磷打入磷计量槽。生产 中根据需要用高位水槽水压入磷计量槽把黄磷压入反应釜中。由液氯工段送来 的汽化氯气，经过缓冲罐进入反应罐中，与加入的黄磷反应生成三氯化磷液体。 处于沸腾状态的三氯化磷气体（氯化釜液相温度控制在 7274）进入精馏塔， 在精馏塔中除去磷及其它杂质进入冷却器，气体三氯化磷被冷凝成液体，从精 馏塔顶进入塔中用以精制由塔底上来的三氯化磷气体，最后流入反应罐中。在 冷却器的最后部未能冷凝下来的“不凝气体”直接排空或由水喷射泵抽出处理 排空，分离下来的三氯化磷液体仍回到系统中6。 上述循环进行一段时间，返回精馏塔的三氯化磷液体，从外观上看是无色透 明时即可出料，进入成品计量罐内分析合格后放入成品槽，供亚磷酸二甲脂车 间使用。为了保证产品质量，在出料时保持一定的回流比，一般控制在 1：10 左右。 3.33.3 控制措施控制措施 ( 1) 实行质量、环境、职业健康安全一体化管理， 做好环境因素识别评价、 危险源辨识与风险评价工作。对重要重大的环境因素、危险源如黄磷的泄漏自 燃、氯气的泄漏、三氯化磷的泄漏及遇水发生火灾、爆炸采取日常的运行控制、 目标指标控制及管理方案控制， 做好应急准备与响应， 制定应急救援预案。 ( 2) 黄磷系统确保水封以隔绝空气， 加强检查， 防止发生泄漏造成环境 污染事故及人身伤害事故。 ( 3) 三氯化磷系统要确保密封完好， 防止发生气体或液体泄漏， 杜绝三 氯化磷与水接触， 以防止发生火灾、爆炸事故。 ( 4) 定期对氯化反应釜的磷位进行测量， 以确保有足够的底磷， 发现底 磷低于 80100kg 时应及时补加。 ( 5) 对通氯量要进行准确的计量， 以防止通氯过量时生成五氯化磷， 定 期校验计量器具。因操作不慎生成五氯化磷时应十分小心地滴加黄磷， 使五氯 化磷逐步转化为三氯化磷， 严禁连续加磷以防止五氯化磷与黄磷发生剧烈反应 造成爆炸事故。 ( 6) 做好物料的平衡， 严格按原料、产品的比例进行加料、出料， 防止 通氯过量生成五氯化磷。 ( 7) 对三氯化磷系统进行动火时要打开设备上方的排放口以排出氢气， 并 进行置换， 动火前进行分析并办理动火证。 ( 8) 密切关注气化器的气化效果， 防止液氯不经气化直接进入氯化反应釜， 定期清理气化器、氯气缓冲罐以排出可能积聚的三氯化氮。 ( 9) 加磷时要预热过磷管线， 注意磷计量槽的液位， 以防止将水加入氯 化反应釜造成爆炸事故。 ( 10) 对作业人员进行质量、环境、职业健康安全、岗位操作技能及应急预 案的培训， 以提高作业人员技能及处理突发事故的能力。 ( 11) 岗位上按规定要求配备消防器材及个人防护用品。 ( 12) 做好剧毒化学危险品的“五双管理” ， 建立各种台帐， 对记录进行 整理， 随时迎接国际禁化武组织的核查7。 3.43.4 操作方法操作方法 3.4.13.4.1 开车操作开车操作 开启磷计量釜向氯化釜投磷的阀门，加热输磷管和磷计量釜，使磷计量釜 内温度保持在 6080。如果是新安装的氯化釜，开车前先加入三氯化磷母液； 如果是临时停车或夜班停车，应摸清氯化釜内的底磷数量和液面高度。底磷液 位可采用底磷浮标测定。制底磷浮标的依据一般是在一定温度下反应釜内黄磷 与三氯化磷混合液的密度。浮标上端装有金属杆，外部连接显示仪表和变送器， 可测出底磷液位。氯化釜液升温至 6080时，停止加热，打开氯化釜上的投 磷阀向氯化釜投磷，同时做好通氯准备。 开启液氯贮槽和通氯总管上的通氯阀，控制液氯流量，保持液氯分压为 0. 050. 30MPa(表压，本文中下同)，控制汽化后的氯气压力为 26 50086 500 Pa，控制氯化釜内气相压力为 3 60032 500 Pa。开车过程中根据母液液位和三 氯化磷出料量控制黄磷投料量，即在保持母液液位不变的情况下，黄磷投料量 与三氯化磷出料质量比控制在 1：(35)。生产过程中必须每 35 天测 1 次底磷 数量和液面高度，以调整通氯量。出料速度以保持氯化釜内液面稳定和产品质 量合格为依据。成品计量槽内液面达到规定刻度时，合格的产品放入成品贮槽 内，不合格的返工。氯化釜的液位既影响釜温也影响生产速率，在兼顾这 2 项 因素的情况下，氯化釜的液位一般控制在 40%左右。生产过程中应合理控制氯 化釜的反应温度，温度太低影响产量，温度太高则夹带的游离磷较多，同时也 影响安全生产，一般控制在 75853。 3.4.23.4.2 正常操作正常操作 3.4.2.13.4.2.1 压磷压磷 (1)根据磷中间槽和磷计量槽的存磷量并结合当天的生产情况，适量向磷中 间槽内投磷。磷计量槽的液位使用远传式浮球液位计测量，利用测得的位差计 算黄磷量。 (2)黄磷是自燃物品，离开水面极易自燃，必须贮存于水中，因此压磷前中 应先加入适量的水排尽空气。 (3)向磷中间槽和磷计量槽加磷时，釜内温度应保持在约 50。压磷时动作 要小心，勿使磷溢出撒到身上和地面上，勿使槽内水溅到身上。 (4)如果用磷桶向釜内投磷，注意要倒净磷桶，并用水冲净桶内附着的小磷 块，以免着火。 (5)随时检查、补充磷计量釜和黄磷桶内的水量。 3.4.2.23.4.2.2 液氯汽化液氯汽化 (1)液氯汽化过程中，要做到汽化稳定，开关阀门时动作平稳。 (2)时刻注意液氯汽化器和缓冲罐进口是否畅通，保证进入缓冲罐的是气态 氯。如果液氯进入氯化釜，反应剧烈，极易造成严重事故。 3.4.2.33.4.2.3 氯化氯化 (1)在生产过程中，应注意察看并记录各控制数据，经常检查水、汽供应情 况和各设备运转情况。 (2)随时调整液氯阀门的开度，控制去汽化器的液氯压力为 0. 050. 30MPa，汽化后氯气压力为 26 50086 500 Pa，氯化釜气相压力为 3 600 32 500 Pa，液氯总管压力不得超过 1. 0MPa。 (3)液氯用量使用涡街流量计进行累加计量，通氯速度控制在 2001200 kg/h。调节液氯流量时，力求做到稳定，避免忽大忽小。 (4)向氯化釜加磷的时间和数量应根据釜内液位和三氯化磷的出料量来控制， 即在保持氯化釜内液位不变的情况下，黄磷加入量与三氯化磷出料量的质量比 等于 1：(35)。 (5)贯彻边通氯、边回流、边出成品的原则，回流量大，出料量小。为了在 获得较高生产能力的同时兼顾产品质量，回流比一般控制在 13。 (6)成品计量槽出料至一定数量时取样分析，合格后产品放入贮槽，换另一 只成品计量槽继续出料6。 3.4.2.43.4.2.4 停车操作停车操作 (1)若临时停车或停车时间不长，磷计量釜及投磷管道可以继续保温。若停 车时间长或磷计量釜和投磷管道有检修任务时，应停止通蒸