年产4万吨三氯化磷及2万吨三氯氧磷生产装置工艺设计.pdf

摘要 摘要 论文进行了年产4 万吨三氯化磷及2 万吨三氯氧磷生产装置的工艺设计。 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，以及氧气氧化法生产三氯氧磷工艺。 论文阐述设计的依据及意义。对三氯化磷、三氯氧磷产品进行市场分析与 预测，进行了工艺、三废处理、生产安全的设计和物料衡算，确定了公用工程 设计思路和原则。并绘制了相应的工程图纸。 设计结果表明，年产4 万吨三氯化磷、2 万吨三氯氧磷项目建成后，其主要 技术经济指标达到国内先进水平。项目建设符合国家的产业政策和行业发展规 划，有利于促进当地经济的发展，经济、社会效益显著。 关键词：三氯化磷，三氯氧磷，工程设计、氯化、氧化 a b s t r a c t a b s t r a c t t h e s i sc a r r i e so nac h e m i c a lp r o j e c td e s i g no ft h ep r o c e s su n i t sw h o s ea n n u a l o u t p u t sa r e4m i u i o nt o n so fp h o s p h o r u st r i c h l o r i d ea n d2m i l l i o nt o n so fp h o s p h o r u s o x y c h l o r i d e c o m p a r e dw i t l lv a r i o u sp r o d u c t i o np r o c e s s e sd o m e s t i ca n do v e r s e a s ，t h e t h e s i si n t r o d u c e st h ep r o c e s sc h l o r i d i z i n gy e l l o wp h o s p h o r u st op r o d u c ep h o s p h o r u s t r i c h l o r i d eb yc h l o r i n eg a s o x i d i z i n gp h o s p h o r u st r i c h l o r i d et op r o d u c ep h o s p h o r u s o x y c h l o r i d eb yo x y g e n w i t hp h o s p h o r u st r i c l f l o r i d ea sd i s s o l v e n t t h et h e s i se x p o u n d st h eb a s i sa n ds i g n i f i c a n c eo ft h ec h e m i c a lp r o j e c td e s i g n t h et h e s i sm a k e sm a r k e ta n a l y s i sa n de s t i m a t e so np h o s p h o r u st r i c h l o r i d ea n d p h o s p h o r u so x y c h l o r i d e ，c a r r i e so nt h ed e s i g no fp r o c e s s ， t h r e ew a s t e s t r e a t m e n t a n d p r o d u c t i o ns a f e t ya n dm a t e r i a l sc a l c u l a t i o n ，a n dd e t e r m i n e st h eu t i l i t i e si d e a sa n d p r i n c i p l e s ，a sw e l la sp r e p a r i n gt h ec o r r e s p o n d i n ge n g i n e e r i n gd r a w i n g s t h ed e s i g nr e s u l ts h o w st h a ta f t e rt h ec o m p l e t i o no ft h ep r o j e c tw i t ha n n u a l o u t p u t so f 4m i l l i o nt o n so fp h o s p h o r u st r i c h l o f i d ea n d2m i l l i o nt o n so fp h o s p h o r u s o x y c h l o r i d e ，t h em a i nt e c h n i c a la n d e c o n o m i ci n d i c e sh a v er e a c h e da d v a n c e d d o m e s t i cl e v e l t h ep r o j e c tc o m p l i e sw i t ht h es t a t e si n d u s t r i a lp o l i c i e sa n dt h ep l a no f i n d u s t r i a ld e v e l o p m e n ta n dp r o m o t e sl o c a le c o n o m i cd e v e l o p m e n tw h o s ee c o n o m i c a n ds o c i a lb e n e f i ti sr e m a r k a b l e k e yw o r d s ：p h o s p h o r u st r i c h l o r i d e ，p h o s p h o r u so x y c h l o r i d e ，p r o j e c td e s i g n ， c h l o r i d i z e ，o x i d i z e 第一章前言 第一章前言 1 1 项目概况 1 1 1 拟建地点：江西省某市某工业园 1 1 2 建设规模与目标 根据市场预测和经济规模，以及某公司现有经济技术实力和拟建厂地的有利条件， 拟定本工程的产品方案及规模为： ( 1 ) 4 万吨年三氯化磷 ( 2 ) 2 万吨年三氯氧磷 1 2 项目提出的理由与过程 某公司总公司在某市投资建设的一期2 万吨年草甘膦原粉项目已于0 9 年8 月竣 工投产，该项目采用用甘氨酸一亚磷酸二甲酯工艺生产工艺，三氯化磷是生产草甘膦的 主要原料之一，年需用三氯化磷2 7 0 0 0 吨，同时某公司总公司的二期年产3 万吨草甘 膦原粉项目已启动，达产后三氯化磷需求量将增加到6 7 5 万吨以上，乐平周边三氯化 磷生产企业仅有联合化工和乐丰化工两家，产量仅有4 万吨左右，且园区内使用三氯 化磷的企业众多，需求旺盛。为此某公司拟在乐平某工业园新建4 万吨年三氯化磷、 2 万吨年三氯氧磷装置。产品大部分供应给总公司2 万吨年草甘膦原粉项目的生产， 这样就确保了产品的销售渠道，企业就可以长期稳定地连续运行。同时，三氯化磷用 途较广，可用于制造敌百虫、甲胺磷和乙酰甲胺磷以及稻瘟净等有机磷农药的原料， 医药工业用于生产磺胺嘧啶、磺胺五甲氧嘧啶、染料工业用于色酚类的缩合剂，为企 业生产产品销售提供了多渠道。 经检索，本项目不列入产业结构调整指导目录( 2 0 0 5 年本) 以及关于加强全 省工业项目新增污染控制的意见中限制类、禁止类。项目的建设符合国家的产业政 策和行业发展规划。 1 3 建设有利条件 ( 1 ) 本项目建设在某市某工业园，该园区是江西省化工集中区内，是省、市环保 部门确认的专业化工园区，园区的规划科学合理，环境容量大，水、电、汽、污水治 理等各项配套设施齐全，项目建设的外部环境较好。 ( 2 ) 本项目产品主要为公司已有草甘膦生产线作原材料配套，生产成本大幅降低， 第一章前言 销售渠道稳定。 ( 3 ) 本项目的技术投资主体：某公司均长期从事磷类化工产品的生产、销售，且 项目产品均为企业长期生产的主导产品，具备成熟的生产工艺和稳定的技术人员队伍。 项目建设的工艺技术有保障。 1 4 设计原则 ( 1 ) 采用国内的可靠的工艺生产技术，努力降低产品成本，提高产品质量，使该 项目主要技术经济指标达到国内先进水平。 ( 2 ) 充分利用项目建设单位当地的有利条件，使装置在较短时间内建成，达到投 资省、见效快的目的。 ( 3 ) 本着实事求是的科学态度，客观地分析建设条件和经济效益。 ( 4 ) 严格遵守“环境保护刀的原则，环保工程与工艺装置同时设计，同时施工， 同时投产，对项目的“三废 进行有效处理，达到国家排放标准。 1 5 设计内容 1 、项目建设方案的选择； 2 、产品工艺技术方案的选择； 3 、项目所需资金、原材料、燃料动力来源及可靠性的分析； 4 、公用工程的建设方案； 5 、环境保护措施； 6 、节能措施； 7 、安全生产、劳动保护措施； 8 、综合结论与建议。 1 6 设计项目投入总资金及效益情况 项目总投资2 4 5 0 0 0 万元，其中固定资产投资2 1 6 8 0 0 万元，铺底流动资金2 8 2 0 0 万元，生产年平均营业收入2 0 11 4 5 2 万元，生产年平均利润总额2 8 0 9 8 9 万元，生产 年平均税费总额1 2 1 2 4 4 万元( 其中应交增值税2 8 7 0 3 万元) ，生产年平均净利润 1 5 9 7 4 6 万元。项目投资税后投资回收期1 5 3 年。项目产品畅销，经济效益好，抗风 险能力强，社会效益显著，符合国家的产业政策。 2 第一章前言 表1 1 主要技术经济指标 序号项目名称单位数量 备注 建设规模 1 1 三氯化磷t a 4 0 0 0 0 1 2 三氯氧磷t a 2 0 0 0 0 1 3年操作时间天3 0 0 产品方案 2 1 三氯化磷t a 4 0 0 0 0 2 2 三氯氧磷t a 2 0 0 0 0 2 3盐酸( 副产品) t a 5 1 8 4 主要原材料、动力用量 3 1黄磷t a9 2 0 0 3 2液氯t a3 2 0 0 0 3 3 液氧t a 2 3 2 0 3 4 三氯化磷t a 1 8 0 0 0 四公用工程消耗 4 1 水：直流水：t 3 2 ，p 0 4 m p a m 3 h1 6 6 2 年耗水1 1 9 6 3 1 6 m 3 4 2电：装机容量 k w 6 2 5 工作容量 k w5 7 0 年耗电2 7 2 7 万k w h 4 3 蒸汽t a 2 3 7 6 0 五 定员 人6 0 其中：工人人 4 6 管理人员( 含销售人员) 人1 4 1 运输量t a 8 5 5 2 0 、 七工程占地 2 m2 8 7 4 4 八工程总建筑面积 2 m3 3 8 7 九综合能耗总量标煤t a3 9 9 5 8 0 十 项目总投资 万元2 4 5 0 0 0 十一 年平均销售收入页元f 年 2 8 2 1 4 5 2 十二 年平均总成本费用 万元年2 5 4 0 4 6 3 十三 年平均销售税金及附加 万元年1 2 1 2 4 4 十四年平均所得税 万元年5 3 2 4 8 十五年平均净利润( 税后利润)万元年1 5 9 7 4 6 十六投资利税率为万元年4 9 4 9 十八项目税后投资回收期年1 5 3不含建设期 3 第二章市场预测与分析 第二章市场预测与分析 2 1 产品市场需求 三氯化磷、三氯氧磷均是基础化工原料，其用途广泛。三氯化磷可与烷基醇、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。同时也是制造五氯化磷、三氯氧磷、三氯硫磷、亚磷酸二甲 酯及其酯类的原料。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a s 、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。三氯化磷全国需求超过一百万吨，而且每年以8 的速度递增。 三氯氧磷用于制药、染料中间体、塑料增塑剂和磷酸酯；亦用作氯化剂及有机合 成催化剂、阻燃剂、表面活性剂、多价鳌合剂、农药中间品等；近年来高纯p o c l 3 用 于光纤制造也有很快发展。 三氯化磷、三氯氧磷为有机合成化工中极重要的氯化、酰氯化剂，全国需求超过 一百万吨，而且每年以8 的速度递增。我省合成有机磷农药三唑磷吨位将近5 0 0 0 吨 年能力，需要大量的二乙基硫化磷酰氯，我省还有选矿用的磷酸酯的生产，也增大了 对三氯化磷的需求。 2 2 价格确定 三氯化磷、三氯氧磷作为是基础化工原料，其需求量不断增加，并且其价格近年 也一直稳步增长。现阶段三氯化磷的市场价格( 含税价) 4 5 0 0 0 0 元吨，三氯氧磷( 含 税价) 5 1 0 0 0 0 元吨，其定位适中合理，故不会出现销路问题。 2 3 市场风险 随着近年来草甘膦生产线的大规模建设，作为生产草甘膦的主要原料之一的三氯 化磷目前市场上行情看好，特别作为江西金龙化工有限公司草甘膦装置配套项目，产 品销售渠道稳定，市场前景看好。故此本项目市场风险较低。 4 第三章建设规模及产品方案 第三章建设规模及产品方案 3 1 建设规模及产品方案 根据市场预测和经济规模，以及公司现有经济技术实力和拟建厂地的有利条件， 拟定本工程的产品方案及规模见下表： 表3 1 产品方案及生产规模一鉴表 序号产品名称产量( t a )备注 三氯化磷 4 0 0 0 0 三氯氧磷 2 0 0 0 0 副产品盐酸( 3 0 ) 5 1 8 4副产品 3 2 产品规格及质量要求 3 2 1 三氯化磷 执行国家标准h g t 2 9 7 0 1 9 9 9 外观与性状：三氯化磷是一种无色透明、有刺激性气味的发烟液体。在潮湿空气 中剧烈发烟，能迅速分解，如混有微量游离黄磷时，则颜色带黄而且浑浊；溶有氯气 或五氯化磷时呈红黄色。分子式为p c i 。，相对分子质量1 3 7 3 3 ，密度1 5 7 4g l ，熔 点一1 1 2 ，常压下沸点7 6 。易溶于苯、氯仿、醚、二磷化碳、四氯化碳等；接触 潮湿空气时水解成亚磷酸和氯化氢，放出白烟，所以必须密封贮藏；遇氯气能生成五 氯化磷，遇氧气生成氧氯化磷，遇硫生成硫氯化磷，与有机物接触时反应剧烈，甚至会 燃烧爆炸，遇乙醇和水起分解反应并放出大量的热和氯化氢，特别是与水的反应非常 剧烈，能在瞬间着火甚至爆炸。 表3 2 三氯化磷产品质量标准 指标 序号名称 优级品一级品合格品 1 三氯化磷 9 9 o9 8 09 5 o 2 游离磷 0 0 0 10 0 0 8o 0 3 包装、运输及储存 产品的标志、标签、包装、运输应符合化学危险安全管理条例、危险化学品安 全管理条例实施细则等国家有关法律法规及g b l 2 6 9 沪9 2 的规定。 包装方法：本产品可用清洁干燥的玻璃瓶、铁桶、槽车包装，瓶装每瓶净重2 5 k g ， 5 第三章建设规模及产品方案 铁桶装净重2 5 0 k g ，包装必须密封，切勿受潮。 储存及运输：储存于阴凉干燥清洁的仓库内，不准堆放，远离火种、热源。应与 易燃、可燃物、碱类、氧化剂、金属粉末等分开存放、不可混储混运。不宜久存，以 免变质。搬运要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。运输按规定路线行驶，中途不得停 留，雨天不宜运输。 3 2 2 三氯氧磷 产品技术指标： 本品为无色透明的带刺激性臭味的液体，在潮湿空气中剧烈发烟，潮解成磷酸和 氯化氧。凝固点：1 2 5 ，沸点：1 0 5 3 c ，液相相对密度( 水= 1 ) i 6 8 ( 1 5 5 ) ，气 相相对密度( 空气= 1 ) 5 3 ，饱和蒸气压：5 3 3 ( 2 7 3 ) ，燃烧性：助燃。本品溶于醇、 溶于水。 表3 3 三氯氧磷产品质量标准 名称指标名称 指标 含量 9 9 沸程v v9 8 1 0 5 - 1 0 9 三氯化磷： o 2 苯中溶解状况合格 灼烧残渣：0 0 5 硫酸盐：0 0 0 3 铁： 0 0 0 1 铅： 0 0 0 1 包装、运输及储存： 产品的标志、标签、包装、运输应符合化学危险安全管理条例、危险化学品 安全管理条例实施细则等国家有关法律法规及g b l 2 6 9 0 - 9 2 的规定。 包装方法：本产品可用清洁干燥的塑料桶、衬塑铁桶或槽车包装，塑料桶每桶净 重5 0 k g ，铁桶装净重3 0 0 k g ，包装必须密封，切勿受潮。 储存及运输：储存于阴凉干燥清洁的仓库内，不准堆放，远离火种、热源。应与 易燃、可燃物、碱类、氧化剂、金属粉末等分开存放、不可混储混运。不宜久存，以 免变质。搬运要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。运输按规定路线行驶，中途不得停 留，雨天不宜运输。 3 3 建设工程组成 本项目新增建设子项见下表： 6 第三章建设规模及产品方案 表3 4 项目新增建设子项 序号子项号工程名称序号子项号工程名称 11 0 1三氯化磷厂房 7 1 0 7 液氧罐区 21 0 2 a - b 液氯罐区及汽化间 82 0 1 变配电问 31 0 3 三氯化磷罐区 92 0 2 消防、循环水池 41 0 4 a _ b 黄磷罐区及装卸台 1 02 0 3 事故池 51 0 5 三氯氧磷厂房 1 l2 0 4 污水处理 61 0 6 三氯氧磷仓库1 22 0 5门卫及机修车间 7 第四章工艺技术方案 第四章工艺技术方案 4 1 三氯化磷 工业上生产三氯化磷主要有3 种生产工艺。 ( 1 ) 由磷酸盐类，如磷酸钙c a 3 ( p 0 4 ) ：等与氯气反应生产三氯化磷。 ( 2 ) 用熔融的黄磷直接与氯气进行氯化反应生产三氯化磷： 2 p + 3 c 1 3 2 p c i 3 ( 3 ) 以三氯化磷为溶剂，用氯气氯化溶于三氯化磷中的黄磷来生产三氯化磷，反 应放出大量的热： 2 p + 3 c 1 2 2 p c i 3 这3 种生产工艺中，第1 种工艺路线较长，设备多，投资大，生产成本高；第2 种生产工艺中氯气与黄磷的反应十分剧烈，难以控制，可操作性差，安全系数低；第3 种生产工艺相对操作简便，容易控制，经济而且安全。 国内三氯化磷生产企业采用的一般是第3 种工艺。为防止在生产过程中生成五氯 化磷，反应釜内的黄磷必须过量：由于黄磷与氯气的反应非常剧烈，为获得较温和的反 应条件，反应釜内应保持一定量的三氯化磷母液。生产可分为连续工艺和间歇工艺， 连续工艺就是每天2 4 小时连续通氯，不间断的生产方式，传统上仍采用釜式反应器， 产品含量可控制在9 9 至9 9 5 之间。高纯工艺产品质量达到9 9 9 - 9 9 9 9 ，完全兼容 自动化控制生产。由于工艺设计的非常合理，产品的质量易于控制，对工人素质的相 应要求较低，操作人员易于上手，而且安全系数大大提高。 4 1 1 技术方案 三氯化磷的制备工艺过程中具有以下步骤：( 1 ) 液氯汽化( 2 ) 熔磷；( 3 ) 氯化； ( 4 ) 精馏；( 5 ) 尾气处理。步骤3 氯化中的氯气、黄磷、三氯化磷的投料比例为1 ： o 2 9 ：1 2 8 ，步骤5 尾气处理中反应气体通入吸收塔，经三级水吸收一级碱液吸收， 解决了现有三氯化磷制各的安全隐患大、尾气处理麻烦的问题，生产工艺的安全系数 高，可实现大规模生产，三氯化磷的纯度高。生产过程及控制均采用计算机集中管理。 4 1 2 工艺流程简述 ( 1 ) 液氯汽化工序 本工序将液氯贮槽的液氯汽化为压力约为0 6 m p a 的氯气。本项目液氯拟采用储罐 贮存，贮罐区按液氯三天的用量设置，耳p 2 0 0 0 x 3 ( 3 3 0 x 1 4 7 x 0 8 5 ) = 2 3 2 m 3 液氯，考虑储 运安全液氯不宜太大，设置4 0 m 3 储罐6 只，并考虑一台空罐用于液氯倒罐，即罐区共设 置4 0 m 3 储罐7 只。液氯罐区设置汽化间一座，砼结构，二层，布置有液氯中间罐、液氯 8 第四章工艺技术方案 液下泵、液氯汽化器、氯气缓冲罐、热水槽、热水泵、氯气分配器。 由液氯储罐利用位差将液氯放入液氯中间罐，再通过液氯液下泵打入液氯汽化器 内，液氯汽化器内由热水泵通入热水将液氯汽化后通入氯气缓冲罐，经氯气分配器分 配后送三氯化磷车间。用于液氯汽化的热水来自热水槽。往热水槽通入低压蒸汽直接 加热槽内的水。出槽的热水用循环泵送入液氯汽化器加热汽化液氯。出液氯汽化器的 水返回热水槽。热水的温度靠调节阀调节低压蒸汽的流量进行控制；汽化氯的压力和 流量通过调节进入液氯汽化器的热水量和液氯的流量进行控制。液氯汽化器为一开一 各。随着汽化器工作时间的增加，液氯中的n c l 。浓度会升高，当达到一定浓度时，会 导致爆炸。因此须定期分析汽化器中n c l 。的浓度，当n c l 3 浓度达至u 4 0 9 l ，必须切换汽 化器，将汽化器中n c l 。浓度较高的残液放入排污槽，再自流进入中和槽。在中和槽中含 n c l 。的液氯与碱液发生反应，n c l 3 被碱液分解吸收，液氯被碱液吸收。 液氯卸车( 氯气加压卸车) 加压气化器入口快开式调节阀，用调节阀调节液氯进料量控制加压气化器出口压 力在0 7 5 m p a 以上。连接好槽车液氯出口与储罐入口管线及卸车u 形弯并试漏合格；连 接好槽车气氯加压口与卸车台加压n u 形弯并试漏合格。开启槽车液氯出口至储罐液氯 入口管线上所有的阀门开始接收液氯；开启加压管线上的手动阀门缓慢加压，接收液 氯期间，调整液氯槽车内的压力比接收储罐的压力大0 2 m p a ，并始终保持0 2 m p a 以上 压差。观察接收储罐液位和压力的变化，随时调整压差；当液位达到8 0 9 6 时，及时切换 储罐，避免液位超限。确认槽车内液氯卸完时，首先关闭槽车加压阀，再关闭槽车液 氯出口阀，然后关闭接收储罐液氯入口阀。对卸车u 形弯管道抽空后拆除，撤出槽车。 卸车采用万向接头。 液氯罐区上方设置碱液喷淋管道，3 2 n a o h 溶液来自外管。当有毒气体检测报警仪 检测有毒气体超限时，连锁喷淋头碱液喷出，同时罐区围堰设置吸收液收集池，将吸 收液循环喷淋。罐区还设置了一给备用储罐用于事故储罐倒料用。 ( 2 ) 黄磷储存与熔磷工序 本项目黄磷用量为9 2 0 0 t a ，考虑到黄磷的原料来源较远，设计储运周期为一个月 左右，设置1 0 0 0 m 3 液黄磷储槽一台，备用一台。采用半地下式结构，槽内设置水封保 护，储槽分隔为若干单元并通入蒸汽盘管加热用于熔磷。槽车运至罐区后采用热水将 黄磷压入黄磷储罐，储罐内水至少高于黄磷2 0cm ，水温控制在6 0 8 0 ，至黄磷全 部熔成液态沉于水底，再由专用的黄磷液下往复泵将送至三氯化磷车间。 ( 3 ) 三氯化磷合成工序 三氯化磷车间二层、砼结构，布置有黄磷计量槽、氯化釜、洗磷塔、冷凝器、防 爆帽等设备。来自罐区的液态黄磷在磷静置槽暂存后放入黄磷计量罐，用热水将黄磷 压入送入氯化釜，釜内通入氯气，黄磷与氯气在氯化釜中反应，生成三氯化磷，反应 9 第四章工艺技术方案 迅速，并放出大量的热，及时采用循环水进行冷却，氯化釜中液相温度控制在7 8 - - - 8 5 ，气相温渡7 6 一, 7 8 c ，压力2 0 - 一4 0 m m h g ，通氯压力1 8 0 一- , 2 2 0 m m h g ，通氯速度3 5 0 , - 4 0 0 k g 小时。氯化通过氯化釜温度连锁调节通氯速度，温度高限报警后自动切断氯气 和黄磷供应。同时氯化釜上方还设置了防爆帽以防止氯化釜压力超高后有毒气体无组 织排放。 三氯化磷合成反应为放热反应，其反应式为： 2 p + 3 c 1 2 2 p c i 3 + 3 1 3 9 5 k j m o l 副反应：p c i 3 + c l ：+ h 20 一p o c l 。+ 2 h c l ( 4 ) 精馏及尾气处理工序 从氯化釜出来的三氯化磷气体在合成填料塔进一步反应精馏后，经冷凝后得三氯 化磷冷凝液，制备得到三氯化磷液体，进入成品贮槽。冷凝分离后产生的气体通入溶 有1 5 液碱的吸收塔中进行三级吸收处理。 4 1 3 工艺流程简图 图4 1 三氯化磷工艺流程示意图 1 0 第四章工艺技术方案 4 1 4 三氯化磷主要原材料消耗 表4 1 三氯化磷主要原材料消耗 序号项目名称 单位数量来源 1 液氯( 9 9 6 )t a3 1 2 0 0 江西电化厂 2 黄磷( 9 9 9 9 6 )t a9 2 0 0 湖北、贵州等地 4 1 5 物料平衡( 吨产品物料平衡) 主反应：p 4 + 6 c 1 2 4 p c i 3 副反应：p c i 。+ c 1 2 + h0 2 一p o c l 3 + 2 h c l 物料平衡( 吨产品物料平衡) 主反应：r + 6 c i 2 4 p c l 。 本生产线年产量为4 0 0 0 0 t ，采用连续生产工艺，年生产3 0 0 d ，总计7 2 0 0 h 。废气经 降膜吸收+ 水吸收处理，吸收率本评价以9 5 计，共产生3 0 副产盐酸3 1 6 7 t a 。 黄磷( 9 9 5 0 ) 氯气( 9 9 8 ) 9 2 0 0 t 3 1 2 0 0 t 氯化合成反应 卜划 6 0 4 1 8 t 合成精馏塔 6 0 2 3 6 t 冷凝器 废6 o t ( 黄z # 4 o t 杂物2 o r ) 回流物料2 0 0 0 0 t 废气2 3 6 t ( 氯化氢1o t ， 氯气1 3 6 t ) 产品( 名 1 9 9 o z ) i4 0 0 0 0 t 图4 2 三氯化磷的物料平衡图 4 1 6 污染物的产生情况 ( 1 ) 废气 氯化反应釜反应后，未冷凝的尾气，主要有反应生成的氯化氢、过量的氯气，形 成以氯化氢为主的工艺废气，产生量2 3 6 t a ，即0 7 8 7 t d 。拟采取尾气吸收处理装 1 1 第四章工艺技术方案 置( 降膜吸收+ 水吸收+ 碱液吸收三级处理装置) 处理后，经至少2 5 m 高排气筒排放。 ( 2 ) 废水 废水主要有废气吸收废水、地面冲洗废水，具体如下： 废气吸收废水：少量尾气主要为碱液吸收后产生的废水，该股废水显碱性，主 要污染物为氯化钠，产生量约为6 i d ，1 8 0 畸? a 。降膜吸收、水吸收产生的废水主要 含盐酸，可做副产品综合利用。 本项目地面冲洗水用量约为0 3 0 4 岔d ，产污系数按0 8 进行核算，则地面冲洗废 水产生量为0 2 4 3 i d ，即为7 2 9 t a 。地面冲洗水水质为：p h6 5 7 5 ，s s3 0 0 5 0 0m g l ，c o 吣4 0 0 - - 一6 0 0 m g l 。 ( 3 ) 固体废物( 废渣、废液) 固体废物主要是氯化釜产生的含磷残渣s ，产生量6 t a ，即o 0 2 t d 。属危险废 物，须送往有资质的危险废物处置中心处理。 4 2 三氯氧磷 工业上生产三氯氧磷的方法主要有氯化水解法和氧气氧化法等两种。 ( 1 ) 氯化水解法：将三氯化磷加入反应器中，通入氯气，同时滴加水，控制氯水 比在3 9 4 左右，通入氯气和滴水速度分别为2 5 3 5 k g h 和6 2 5 8 8 k g h 。用夹 套蒸气加热至1 0 5 - 1 0 9 ，使反应器内反应物汽化，经冷凝器冷凝后，再回流入反应 器中。二次通入氯气，继续氯化残留的三氯化磷。回流至反应物色泽洁白，分析三氯 化磷残存量在0 5 以下时，可由冷凝器导出作为三氯氧磷成品。其反应方程式如下： p c l 3 + c 1 2 + h 2 0 = p o o l 3 + 2 h c l ( 2 ) 氧气氧化法：将三氯化磷加入反应器中，通入氧气，用夹套冷却水冷却反应物 料，尾气经冷凝器冷凝后，再回流入反应器中。待反应温度稳定并有下降时，分析三 氯化磷残存量，合格后打入蒸馏釜进行蒸馏，由冷凝器导出作为三氯氧磷成品。其反 应方程式如下： 2 p c i 3 + 0 2 = 2 p o c l 3 4 2 1 技术方案 氯化水解法工艺过程复杂，副产品盐酸量大。生产过程中，“三废 问题突出， 属于淘汰的工艺路线。近几年，开发了先进的氧气氧化法生产三氯氧磷工艺技术，该 工艺路线是目前三氯氧磷生产的主要方法，具有较长时期的发展前景。故本装置拟选 用氧气氧化法生产三氯氧磷的工艺路线。该工艺路线生产的三氯氧磷技术先进，工艺 成熟，能耗较低，经济上较合理。 4 2 2 工艺流程简述 1 2 第四章工艺技术方案 三氯化磷打入三氯氧磷车间三化计量罐计量后放入反应釜中，加入引发剂，然后 在搅拌下开始通入氧气，用夹套冷却水冷却反应物料，控制反应温度小于6 5 - - - 7 0 c ， 反应周期约4 0 h 。待反应温度稳定并有下降时，打入蒸馏釜进行蒸馏去除低沸物，蒸 馏产生的尾气经冷凝器冷凝后，在回流入反应釜中反应，少量不凝气体经尾气吸收塔， 采取水吸收+ 降膜吸收副产盐酸+ 碱液吸收三级处理装置处理后，经2 5 m 高排气筒排放， 并得副产品盐酸。剩余物料经检验合格后，得成品三氯氧磷。蒸馏釜产生的蒸馏残渣 产生量4 0 t a ( 主要含亚磷酸、杂质以及低沸物) ，即1 3 3 3 k g d ，属危险废物，须 送往有资质的危险废物处置中心处理。 反应化学方程式： 2 p c i 3 + 0 2 2 p o c l 3 4 2 3 工艺流程简图 图4 3 三氯氧磷工艺流程不恿图 4 2 4 三氯氧磷主要原材料消耗 主反应：2 p c l 。+ 0 。= 2 p o c l 3 本生产线年产量为2 0 0 0 0 吨，采用连续生产工艺，年生产3 0 0 天，共计7 2 0 0 h 。 产品纯度9 9 0 。废气经水吸收+ 降膜吸收处理，吸收率以9 5 计，共产生3 0 副产盐 酸2 0 1 7 t a 。 4 2 5 物料平衡( 吨产品物料平衡) 1 3 第四章工艺技术方案 表4 2 三氯氧磷物料平衡表 产出物料 投入物料 产物k g 挥发废气k g固废k g 三氯化磷( 9 9 9 ) 三氯氧磷1 0 0 0 ( 纯度 蒸馏残 9 9 0 k g p o c l 39 9 0 9 9 0 ，p 0 1 。1 7 ，事杂质尾气4 ( 三氯化磷) 渣 液氧1 0 6 k g及高沸物8 3 0 ) 小计1 0 0 6 k g小计1 0 0 0 k g4 k g2 k g 合计1 0 0 6 k g 合计1 0 0 6 k g 图4 4 吨三氯氧磷产品物料平衡见图 4 2 6 污染物的产生情况 ( 1 ) 废气 未完全反应或过量的三氯化磷尾气。 三氯化磷尾气：主要含有三氯化磷，产生量8 0 t a ，h p o 2 6 7 t d 。 拟采取水吸收+ 降膜吸收副产盐酸+ 碱液吸收三级处理装置处理后，经2 5 m 高排气筒 排放。( 注：三氯化磷遇水反应生成氯化氢，根据物料衡算，氯化氢产生量为8 8 k g h ， 2 1 2 3 k g d ，6 3 7 t a 。) ( 2 ) 废水 废水主要有废气吸收废水、地面冲洗废水，具体如下： 废气吸收废水主要为碱液吸收后产生的废水，该股废水呈碱性，主要污染物为氯 1 4 第四章工艺技术方案 化钠，产生量约为2 0 0 d ，6 0 0 m 。a 。降膜吸收、水吸收产生的废水主要含盐酸，可 做副产品综合利用。 生产车间地面一般每天冲洗一次，冲洗水用量约为2 l m 。，本项目地面冲洗水用量 约为0 7 6 8 m 3 d ，产污系数按0 8 进行核算，则地面冲洗废水w 挑产生量为0 6 1 4 m 3 d ， 即为1 8 4 3 t a 。地面冲洗水水质为：p h6 5 7 5 ，s s3 0 0 - - - 5 0 0m g l ，c o 风4 0 0 - 一6 0 0 m g l ( 3 ) 固体废物( 废渣、废液) 项目二固体废物主要是蒸馏釜产生的蒸馏残渣， 产生量4 0 t a ( 主要含亚磷酸、杂质以及低沸物) ，即1 3 3 3 k g d ，属危险废物，须 送往有资质的危险废物处置中心处理。 4 3 项目涉及主要设备表和主要特种设备 表4 3 年产4 万吨三氯化磷装置设备一览表 序号设备名称规格型号材质数量备注 ， 1 熔磷池 8 0 0 0 x 2 0 0 0 x 21 0 01 6 m n r2 2 污水循环池 2 5 0 0 x 2 0 0 0 2 0 0 02 内防腐 3 熔磷尾气塔 咖8 0 0 x 2 0 0 0 p p 4 4 黄磷液下泵 4 0 f y - 3 23 0 4 2 5 熔磷槽风机 f w z 2 3 一i ci c r l 8 n i 9 t i4 6 液氯贮槽 由2 4 0 0 x 8 0 0 01 6 m n r7 7 液氯中间槽 由1 4 0 0 x 8 0 0 01 6 m n r3 8 氯气缓冲罐 巾1 6 0 0 x 2 0 0 0q 3 4 5 r2 9热水槽由1 8 0 0 x 2 0 0 0q 2 3 5 a2 1 0 液氯汽化器巾1 5 0 0 x 4 0 0 00 3 4 5 r 2 1 1 液氯输送泵 4 0 f y 一3 23 0 43 1 2 热水泵 i s w r 5 0 1 2 5c s2 1 3 氯气分配台 由6 0 0 x 2 3 0 0q 3 4 5 r1 1 4 三氯化磷贮槽 由3 2 0 0 x l1 5 0 0q 2 3 5 a6 1 5 成品槽尾气缓冲罐 搪玻璃1 1 6 成品槽尾气吸收塔 由3 0 0 x 1 0 0 0p pl 1 7 三氯化磷输送泵 6 5 f y 一4 03 0 4 6 1 8黄磷贮槽巾15 0 0 0 x 4 5 0 0q 2 3 5 a 2 1 9 黄磷液下泵 6 5 f y 一4 03 0 4 4 2 0热水槽由1 8 0 0 x 2 0 0 0q 2 3 5 a l 2 l热水泵i s w r 5 0 1 2 5c s 2 2 2三化备用槽中1 4 0 0 x 1 6 0 01 6 m n r 1 2 3磷计量槽由1 2 0 0 x 1 9 0 0q 2 3 5 b 4 由8 0 0 x 3 0 0 0 2 4冷凝器 2 04 f = 8 9 1 5 m 3 双管板双程 2 5氯化釜 由2 2 0 0 x 2 8 0 0 1 6 m n r q 2 3 5 b 4 1 5 第四章工艺技术方案 序号设备名称规格型号材质数量备注 2 6 防爆帽 1 2 0 0 x 2 0 0 01 6 址恹4 2 7 合成填料塔 巾1 2 0 0 x 9 6 0 01 6 胁也4 2 8 气液分离器 由5 0 0 x 1 0 0 01 6 m n r4 2 9 成品计量罐m1 4 0 0 x 1 6 0 01 6 - h 氓4 3 0 尾气分离罐 由8 0 0 x 1 6 5 00 2 3 5 b4 3 1 高位水槽 由1 l o o x l 6 0 0 q 2 3 5 b 4 3 2 尾气缓冲罐 由8 0 0 x 5 0 0 q 2 3 5 b 8 3 3 合成尾气塔 由2 0 0 x 8 0 0 q 2 3 5 b 8 3 4 水喷射真空泵组 r p p - 5 4 - 1 5 0r p p2 表4 4 年产2 万吨三氯氧磷装置设备一览表 序号 设备名称规格型号材质 数量备注 内容器 1 液氧低温贮槽2 0 m 3o c r l 8 n i 92 外壳1 6 m n r 单缸可调往复活塞式低温泵进 液压力0 0 2 0 8 m p a ( 表压) 排液 2液氧泵 压力1 6 5 m p aq = 1 0 0组合件 2 6 0 0 l h n = 7 5 k wr = 2 6 09 0 0 r p m b p l 0 0 6 0 0 1 6 5 型 空温式汽化器气化能力4 0 0 n m h 材料：管子 使用温度一1 9 6 最大工作压力 o c r l 8 n i 9 t i 3 液氧汽化器翅管6 0 6 3 _ t 5 2 1 6 m p a 试验压力2 4 m p a 设备外形 充填金属 l l1 6 x 1 8 1 8 x 2 2 5 0 3 0 8 l 4 分气缸 0 8 0 0 x 2 2 0 0 组合件 2 5 三氯化磷计量槽0 1 9 0 0 x 2 0 0 0v = 5 5 m 3q 2 3 5 b4 0 1 7 5 0 0 1 9 0 0 x 2 4 1 0 。总高4 8 5 5 v = 5 0 0 0 l 6 氧化锅附：框式搅拌，搅拌转速8 0 转搪玻璃3 2 分，减速机型号c w s l 6 0 - 4 0 0 附：防爆电机n = 5 5 k w 反应冷凝器 石墨凝器。l 0 0 0 x 1 8 0 0 ，f = i o m 2 ，冷 7石墨q - 2 3 5 b1 6 却介质循环水 1 5 m3 h i = 2 0 m 8 氧磷中间泵 附防爆电机n = 3 k wn = 2 9 0 0 r m i n 组合件 8 f s 一5 0 4 0 a 1 7 5 0 a 1 9 0 0 x 2 4 1 0 ，总高4 8 5 5 9 氧磷蒸馏釜搪玻璃8 v = 5 0 0 0 l 搪玻璃片式冷凝器o 1 0 蒸馏冷凝器1 2 0 0 x 21 0 0 ，f = 2 0 m 2 ，冷却介质循环搪玻璃 8 水 1 1 氧磷低沸釜 0 1 2 0 0 0 1 3 0 0 x 8 0 0 ，v = i 0 m 3 ，搪玻璃 8 第四章工艺技术方案 序号设备名称规格型号材质数量备注 0 = 1 5 口3 hh = 2 0 m 1 2 氧磷低沸泵组合件8 n = 3 黼n = 2 9 0 0 r m i n 0 1 7 5 0 0 1 9 0 0 x 2 4 1 0 。总高4 8 5 5 1 3 氧磷成品锅搪玻璃 8 v = 5 0 0 0 l 0 = 1 5 m 3 hh = 2 0 m 1 4 氧磷成品泵 组合件 4 n = 3 k wn = 2 9 0 0 r m i n 1 5三氯氧磷中间槽 0 1 7 0 0 x 4 4 0 0 ， v = i o i n 3q 2 3 5 b 2 q = 1 5 m 3 hh = 2 0 m 1 6 氧磷充装泵组合件 2 n = 3 k wn = 2 9 0 0 r m i n 1 7 尾气缓冲器 0 1 2 0 0 x 1 8 0 0 ，v = 2 4 m 3 q 2 3 5 b1 0 4 0 0 x 3 0 0 0 ，不锈钢填料，填料高 1 8尾气吸收塔 f r p 4 1 5 0 0 节，共2 节 表4 5 主要特种设备一览表 序 单数 操作操作压力 寄全附件 号 名称压力温度容器 ( 相关的安全附件设计设置于设备本 生产场所 位 量 体或相关的进出管线上，详细的设置 m p a 类别 情况见于“工艺及仪表控制流程图”) 压力容 器设备 部分 液氯储 厶 7o 8类 磁性液位计、液位报警、气相平衡管、 液氯罐区 1 口 常温压力表、有压力表、毒气体泄漏报警槽 液氯中 厶 30 8 类 磁性液位计、液位报警、气相平衡管、 液氯汽化 2 口 常温压力表、有压力表、毒气体泄漏报警间罐 液氯汽 厶 20 6 常温i 类 液位报警、气相平衡管、压力表、有 液氯汽化 化器 口 毒气体泄漏报警 氯气分 厶 1o 6常温 类压力表、有毒气体泄漏报警液氯汽化 配台 口 起重设 备 电动葫 厶 l3 t 三氯氧磷车 lr - 1 间 苫 压力管 道部分 蒸汽管 熔磷、三氯化 1m2 5 0o 61 6 5 0i 类磷、氧磷车 道 间、液氯汽化 氯气管三氯化磷车 2m1 2 00 2 5常温 i 类 道间、液氯汽化 黄磷管黄磷罐区、三 3m1 2 0o 3常温 i 类 道氯化磷车间 1 、氯气、黄磷管道为g c i 级压力管道。 2 、蒸汽、压缩空气等为g c 3 级。 4 4 主要原材料需求 1 7 第四章工艺技术方案 主要原料品种、规格、年需要量见表 表4 6 项目主要原料表 序 原材料名称 消耗定额( 吨年耗量 运输 贮存 贮存量 来源 号产品)( t a ) 方式方式 ( t ) 贵州、湖 l 黄磷( 9 9 9 ) 0 2 39 2 0 0 汽车储槽 4 6 0 北 2 液氯( 9 9 6 ) 0 7 83 1 2 0 0 汽车储槽 3 1 2 湖北 3 液氧( 9 9 9 ) 0 1 0 62 1 2 0 汽车储罐 2 1江西 4 三氯化磷 o 9 0 1 8 0 0 0 管道储罐 江西 4 5 公用工程规格 ( 1 ) 饱和蒸汽 供汽压力 供汽温度 ( 2 ) 循环冷却水 供水压力 供水温度 ( 3 ) 新鲜水 供水压力 供水温度 ( 4 ) 电 3 8 0 2 2 0 v ，三相，5 0 h z 0 8 m p a a 1 7 0 0 4 m p a 3 2 ( m a x ) 0 3 5 m p a 2 5 1 8 第五章项目公用工程及辅助设施设计 第五章项目公用工程及辅助设施设计 5 1 供配电 供电电源选择：本工程电源从附近江西金龙化工有限公司两路高压线杆引来二路 l o k v 高压线路至本工程变电所，电源进线采用y j v 2 2 - 1 0 k v 型电力电缆直埋引入高压开 关柜。本工程新增变、配电所一座，变、配电所面积为