热法磷酸生产技术规范编制说明.doc

制定热法磷酸生产技术规范国家标准编制说明（讨论稿）一 目的、意义节约资源、保护环境、减少温室气体排放是中国的基本国策，是当今世界各国经济社会发展中面临的一项极为迫切的任务。中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要明确提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。改革开放以来，特别是近几年，中国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了很大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。全面推进节能减排工作，加快建设资源节约型、环境友好型社会，不仅是贯彻落实科学发展观，保障国家经济安全，构建社会主义和谐社会，推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路，是提高人民生活质量，维护中华民族长远利益的必然要求，也是积极应对全球气候变化的迫切需要。为推动全社会大力节能降耗，提高能源利用效率，加快建设节能型社会，我国制定和发布的第一个节能中长期专项规划，提出了十一五乃至今后一个时期我国的节能指导思想原则和目标、节能的重点领域、重点工程及保障措施。规划提出2003年到2010年，年均节能率为2.2%，形成的节能能力为4亿吨标准煤，2003年到2020年年均节能率为3%，形成的节能能力为14亿吨标准煤，主要产品单位能耗指标2010年总体达到或接近20世纪90年代初国际先进水平，其中大中型企业达到本世纪初国际先进水平；2020年达到或接近国际先进水平，2010年新增主要耗能设备能源效率达到或接近国际先进水平，十一五期间在工业节能方面重点推进电力、煤炭、有色金属、石化、化工建材等高耗能行业的节能减排工作，通过结构调整、采用新技术、加强管理，提高能源利用效率。具体到我国的热法磷酸工业，经历了数十年的发展， 热法磷酸生产工艺技术取得了长足的进步，出现了热法磷酸热能回收利用的新技术、新工艺。对整个行业来说，在技术进步的同时，我国热法磷酸工业仍然存在能源资源浪费严重，三废排放高等问题，因此，在资源的综合利用、节能降耗和环保方面，还有潜力可挖。从我国热法磷酸工业的实际情况来看，迫切需要一部具有可操作性的生产技术规范，来规范和指导企业在资源、能耗、环保、安全方面的技术进步。因此，由中国石油和化工协会提出，全国化学标准化技术委员会无机技术委员会会同云南省化工研究院、中海油天津化工研究设计院，根据国内目前热法磷酸生产技术状况，依据中华人民共和国节约能源法、中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国大气污染防治法、中华人民共和国固体废物污染环境防治法和中华人民共和国水污染防治法等法律法规及标准起草了本规范。通过本规范的制定、实施，将对我国热法磷酸工程建设以及现有生产企业的技术改造提供依据，促进热法磷酸行业可持续发展和技术进步。二 任务来源 中国石油和化工协会提出，全国化学标准化技术委员会无机技术委员会会同云南省化工研究院、中海油天津化工研究设计院共同进行规范的制定工作。三 简要过程在规范的草拟过程中，云南省化工研究院查阅了国内外相关技术文献，结合多年进行热法磷酸设计的经验，对设计建成的热法磷酸生产企业跟踪咨询，同时对国内其它热法磷酸生产企业进行调研，征求对制定本技术规范的意见。对得到的资源能源利用状况和三废排放状况进行了认真细致分析。初步确定了本规范的相关内容，并制定了工作方案。在此基础上，于2009年7月由云南省化工研究院提出了规范(草案)征求意见稿和编制说明。四 生产工艺概况1产品性质纯磷酸分子式H3PO4，分子量为98，无色结晶、无臭的粘稠液体，吸湿性强，具有酸味。熔点42.3，沸点260，相对密度1.87，与水混溶，可混溶于乙醇。磷酸是三元中强酸，不易挥发，不易分解，不属于氧化性酸。具有酸的通性。热法磷酸由于品质和浓度较湿法磷酸高，可作为生产高档磷酸盐原料、金属表面处理剂，处理后的磷酸可作为食品添加剂，电子级磷酸等。2生产方法热法磷酸生产包括黄磷的氧化燃烧、五氧化二磷吸收、工艺尾气吸收三个部分。生产工艺按黄磷燃烧与水合的不同设置分为一步法和二步法；按热量移出方式分为酸冷流程和水冷流程。一步法流程的原理是黄磷燃烧与五氧化二磷的水合在同一设备中进行；二步法流程则是将黄磷燃烧与五氧化二磷的水合分别在燃烧塔和水合塔两个设备中进行。酸冷流程主要应用于一步法，其原理是用大量的循环磷酸将黄磷反应热移出，再用热交换器通过循环水将酸中的热量排至大气。水冷流程主要应用于二步法，其原理是用循环水通过间接冷却将黄磷反应热从燃烧塔和水合塔移出并排至大气。采用特种燃磷塔的二步法磷酸生产工艺原理是塔壁为水冷壁结构，在塔内可加装换热管，上下封头由冷却水冷却，能回收50%以上的黄磷反应热量并产生蒸汽。3热法磷酸生产对黄磷质量的要求 符合国家GB7816质量标准的工业黄磷均可作为热法磷酸生产的原料。 五 规范属性规范属性：本规范4、7、11、12章为强制性，其余为推荐性。规范水平分析：本标准根据根据国内目前热法磷酸生产技术状况，依据中华人民共和国节约能源法、中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国大气污染防治法、中华人民共和国固体废物污染环境防治法和中华人民共和国水污染防治法等法律法规及标准共同起草了本规范。通过本规范的制定、实施，有利于促进技术进步，提高生产技术水平，促进产品质量的提高；有利于合理利用资源；有利于提高企业的管理水平和环境污染防治水平；有利于提高能源利用效率；促进磷酸行业可持续发展和行业技术进步。本规范达到国际先进水平。六 标准结构本规范主要结构如下：1范围2规范性引用文件3术语和定义4设计建设要求5总图设计要求6工艺设计要求7准入规则8热法磷酸生产原理9热法磷酸生产过程10产品品质要求11安全生产事项12污染物排放限值13污染物控制14数据采集、监测采样及分析方法七 主要内容条文说明1范围规定热法磷酸的术语和定义，明确了本规范适用范围以及规范涉及的主要内容；包括了现有、新建（含改、扩建）热法磷酸生产企业的总图设计及工艺设计要求、准入规则、生产原理、过程控制、产品品质要求、安全生产及环境管理等要求，适用范围及规定的资源消耗、综合能耗和排放要求；2规范性引用文件通过本规范的引用而成为本规范的条款；3术语和定义：标准中关于热法磷酸关键词语的解释；4设计建设要求：以国家有关工程安全、质量、环保、职业卫生、消防等方面的强制性标准条文来规范热法磷酸工程设计和建设；5总图设计要求：包括厂址选择、厂区布置和厂房建筑的设计要求，特别是针对热法磷酸生产在安全、环保、消防和工业卫生方面提出要求；由于GBZ12002工业企业设计卫生标准无热法磷酸企业卫生防护距离的要求，本规范暂时按黄磷厂的要求选择（即平均风速2m/s，间距为1000m，平均风速24m/s，间距为800m，平均风速4m/s，间距为600m）。6工艺设计要求：对热法磷酸工程设计和建设提出指导性原则；7准入规则7.1准入条件为促进产业结构升级，有效遏制热法磷酸行业盲目投资，制止小规模、低水平重复建设，实现节能降耗目标，依据国家有关法律法规、产业政策和环境保护要求和目前国内热法磷酸生产企业的现状，从装置规模、工艺装备、环境保护、资源和能源消耗等方面确定新建（含改、扩建）装置准入原则性规定；从综合资源利用效率、能源利用效率和三废的情况，明确了新建装置单系列生产规模必须达到50kta（含50kta）以上，淘汰、关闭生产能力在15kta（不含15kta）以下的装置，在此之间的装置应采取节能降耗措施；7.2经济技术评价指标针对热法磷酸生产的特点，提出经济技术评价指标为黄磷消耗、水资源消耗和综合能耗三部分，并根据黄磷消耗、水资源消耗和综合能耗分为A、B、C三个档次，规定了改造时限和淘汰标准。7.2.1黄磷消耗对黄磷的消耗给出了三个指标等级，通过工艺计算同时收集国内生产厂家黄磷消耗数据，确定黄磷（99.90%）消耗的限值A级小于等于0.273kg/吨产品，B级限值小于等于0.273kg/吨产品，大于0.273kg/吨产品的为C级，装置应予限期改造或淘汰、关闭。7.2.2水资源消耗量水资源消耗量的构成为生产装置每加工1吨磷酸（折85H3PO4计）所消耗的生产用新鲜水量，即每加工1吨磷酸（折85H3PO4计）需补入生产系统的新鲜水量（不包括重复使用的和循环利用的水量）。含排污水和循环冷却水的蒸发损失、风吹损失。排污水按循环水量的2.9%计，循环冷却水的蒸发损失按循环水量的1.6%计，风吹损失按循环水量的0.5%计，即补水量占循环水量的5%。外供循环水按循环水量的5计入新鲜水补入量。通过收集国内生产厂家数据，通过计算一步法的平均耗水量为9.0m3，带热能利用的平均耗水量为5.5m3，因此给出三个指标等级，新鲜水的限值定为A级小于等于5.5m3/吨产品，B级小于等于9.0m3，大于9.0m3/吨产品的装置为C级，应予限期改造或淘汰、关闭。7.2.3综合能耗综合能耗由磷酸界区外供入磷酸装置生产折合吨产品所消耗的电能、新鲜水、软水、循环水、蒸汽、压缩空气等构成。其中界区内装置自产的压缩空气、软水等，能源消耗计入装置电耗；界区内建有独立的循环水系统，其能源消耗计入装置电耗。通过收集国内生产厂家数据，经计算国内热法磷酸生产企业一步法电耗为65kwh/t，带热能利用的二步法电耗为55kwh/t，产蒸汽量为1.25t/t，熔融黄磷耗蒸汽22.8kg/t，按综合能耗计算通则附录取值折算成标煤，综合能耗按下式计算： 式中：E综合能耗；n消耗的能源品种；ei生产和服务活动中消耗的第i种能源实物量；pi第i种能源的折算系数，按能源的等价值折算；A级小于等于-0.135吨标煤/吨产品（综合能耗含黄磷热能回收产生蒸汽对外能量输出折标煤量，负值为净输出量），B级小于等于0.032吨标煤/吨产品，大于0.032吨标煤/吨产品的装置为C级，应予限期改造或淘汰、关闭。8热法磷酸生产原理将熔融黄磷通过磷喷枪用压缩空气雾化，在燃烧塔内与过量空气混合燃烧，生成五氧化二磷（P4O10）气体，五氧化二磷(P4O10)气体与水反应生成磷酸，其反应表示如下：P4+5O2P4O10P4O10+6H2O4H3PO49生产工艺过程质量原料要求9.1对原料黄磷的质量要求给予规定（按国标GB7816）；9.2主要设备对三种有代表性的热法磷酸生产关键设备的几种结构形式、热能回收状况和操作工况做了表述；9.3热法磷酸的生产任务热法磷酸的生产任务是通过不同的设备单元组合，生产各种浓度的磷酸和多聚磷酸。虽然国内各热法磷酸生产装置的工艺配置有差异，但不外乎黄磷燃烧、五氧化二磷吸收和尾气吸收三个系统。10产品质量要求产品质量参照GB/T 2091工业磷酸规格及主要质量指标的品质要求执行，多聚磷酸参考有关企业标准。11安全生产事项针对热法磷酸生产中黄磷、五氧化二磷和磷酸的化学特性，提出安全生产要求及防护措施。12污染物排放限值12.1废气排放限值现有装置的废气排放根据GB 16297大气污染物综合排放标准表2的“颗粒物最高排放浓度”确定小于等于120 mg/Nm3，新建（含改、扩建）装置的废气排放（以P2O5计），参照以上标准的限值，结合国内大多数热法磷酸生产企业的排放情况，在采用有效的废气处理系统时，废气排放可以做到小于等于60mg/Nm3，因此，本规范按此数值确定。吨产品排放量是根据不同规模装置所需的二次风量，如3万吨装置的二次风量约为8000/Nm3，折算成吨产品排放量是0.115kg/t。12.2废水排放限值新建（含改、扩建）装置的单质磷排放浓度按GB8979污水综合排放标准表4“第二类污染物最高允许排放浓度”第23规定一级标准0.1mg/L，总磷（以P计）按黄磷工业污染物排放标准（征求意见稿）表2“新建企业水污染排放限值”确定5mg/L。按新建（含改、扩建）装置污水量限值0.3t/t，现有装置污水量限值0.6t/t计，折算得吨产品排放量310-5/t和1.510-3/t。现有装置的单质磷排放浓度按GB8979污水综合排放标准表4“第二类污染物最高允许排放浓度”第23规定三级标准0.3mg/L，总磷（以P计）按黄磷工业污染物排放标准（征求意见稿）表1“现有企业水污染排放限值”确定10mg/L。按新建（含改、扩建）装置污水量限值0.3t/t，现有装置污水量限值0.6t/t计，折算得吨产品排放量1.810-4/t和610-3/t。12.3工业卫生设计 热法磷酸生产的工业卫生设计参照GBZ1-2002工业企业设计卫生标准的要求进行。12.4工作场所有害因素职业接触限值根据热法磷酸生产过程中黄磷、磷酸和五氧化二磷等有害物质的特性，按照GBZ2-2002工作场所有害因素职业接触限值的要求确定三种有害物质的接触限值。12.5噪声限值噪声限定值符合GB12348工业企业厂界噪声标准的规定，即昼间65分贝，夜间55分贝。13污染物控制13.1尾气洗涤吸收控制规定了对五氧化二磷及酸雾通过尾气处理系统进行控制，根据GB 16297大气污染物综合排放标准规定了排气筒的最低高度要求。13.2废水控制废水应做到零排放，考虑到国内热法磷酸企业的实际情况，新建（含改、扩建）装置按1吨黄磷带100公斤水，1吨黄磷产酸3.66吨，吨酸排放量是27.3公斤，压磷时1吨水置换1吨黄磷，折成产品是273公斤/吨产品，所以为量限值为0.3t/t。根据对国内现有装置污水排放量的调查，综合各方面的数值，确定现有装置的污水