年产60000吨氯化磷生产工艺设计

毕业设计（ 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用 授权书 网站备案授权书下载肖像授权书文档下载肖像授权书下载歌曲授权书模板下载销售授权书免费下载 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3） 毕业论文 毕业论文答辩ppt模板下载毕业论文ppt模板下载毕业论文ppt下载关于药学专业毕业论文临床本科毕业论文下载 须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 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 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：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 2摘要 7第一章 绪论 71.1选题的意义 81.2厂址的选择 81.2.1选择原则 81.2.2选择的优势 91.3 设计原则和依据 91.3.1设计原则 101.3.2设计依据 101.3.2.1国家、行业及地方相关法律、法规、规章及规范性文件 111.3.2.2 国家、行业及地方相关标准、规范 121.4 防雷、防静电接地设施 131.5采取的其他电气安全措施 151.6化工自动控制 16第二章 三氯化磷的反应原理及原料性质 162.1产品说明 162.1.1产品名称及技术指标 162.1.2产品的性能 162.1.3用途 172.2化学反应过程及原理 172.2.1反应原理 172.2.2原料理论消耗量计算 182.3原料说明 182.3.1主要原料性质 182.3.1.1黄磷 182.3.1.2氯气 182.3.2主要原材料技术标准 182.4原料注意事项 182.4.1黄磷 192.4.2氯气 20第三章 工艺控制过程 203.1目的 203.2生产工艺流程简述 213.3控制措施 223.4 操作方法 223.4.1 开车操作 223.4.2正常操作 223.4.2.1 压磷 233.4.2.2 液氯汽化 233.4.2.3 氯化 233.4.2.4 停车操作 243.5生产工艺比较 243.5.1 原生产工艺存在的主要缺陷 253.5.2 现行方案 273.5.3 优化生产工艺和设备的效果 28第四章 工艺流程设计 284.1工艺流程 284.1.1 液氯汽化工序 294.1.1.1 液氯卸车(氯气加压卸车) 294.1.2 黄磷储存工序 304.1.3 三氯化磷合成工序 304.1.4精馏及尾气处理工序 304.2中控分析工序控制参数 304.2.1 液氯气化 304.2.2 融磷工段 314.2.3 氯化反应 314.2.4 物料回收 314.2.5废气、废水处理 314.2.5.1废气 324.2.5.2废水 324.2.5.3 固体废物（废渣、废液） 324.3工艺计算 324.3.1物料衡算 344.3.2 排放物综合表 344.3.3 热量衡算 344.3.3.1 各项热量值计算 354.3.3.2 传热面积的确定 354.3.3.3 传热剂用量的计算 36第五章 精馏填料工段设备的设计及计算 365.1目的 365.2精馏工段的主要设备 365.2.1 精馏塔 365.2.1.1填料塔结构 375.2.1.2填料的类型及性能评价 375.2.1.3填料塔设计基本步骤 425.2.2 冷凝器 425.2.2.1试算和初选冷凝器的规格 435.2.2.2核算压强降 455.2.2.3 核算总传热系数 47第六章 三废处理 476.1三废来源 486.2污水处理 486.2.1厂区排水 486.2.1.1生活污水系统 486.2.1.2生产污水系统 486.2.1.3初期污染雨水及冲洗排水系统 496.2.1.4清净雨水排水系统 496.2.1.5事故消防废水系统 506.2.1.6污水处理 526.3废气处理 536.4固废处理 54第七章 资源掌控及未来发展空间 56结束语 58参考文献 59附录 59三化装置概况 60设备一览表 63设计中的安全注意事项 66成本测算 67谢辞 第一章 绪论 1.1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]。 1.2厂址的选择 1.2.1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。 4 i! A, u  p; x7 D1 s7 f' H2、厂址应靠近水量充足、水质良好，电力供应充足的地方。 ) w& V% a6 b5 O# g/ b3、厂址应选在有便利交通的地方。 2 }+ _) a% V* ~9 L: y- _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。 : c0 ?; G1 B* w1 |1 X* r' a5、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。 1.2.2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。 1.3 设计原则和依据 1.3.1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： 1.3.2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。 1.3.2.1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〔2013〕3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〔2013〕12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[2013]39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〔2011〕142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〔2010〕157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） 1.3.2.2 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》（GB150—2011） （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） 1.4 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。 1.5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。 1.6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 三氯化磷的反应原理及原料性质 2.1产品说明 2.1.1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/T2970—1999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% ≥ 99.0 98.0 95.0 游离磷% ≤ 0.0010 0.005 0.010 沸程（74.5～77.5℃V/V%≥） 96.0 95.0 94 2.1.2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+3H2O→H3PO3+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： ①三氯氧磷制备：PCL3+H2O+CL2→POCL3+2HCL ②三氯硫磷制备：PCL3+S→ PSCL3 ③与CL2反应：PCL3+CL2→PCL5↓ 2.1.3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。 2.2化学反应过程及原理 2.2.1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+6CL2→4PCL3+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+P4→10PCL3+535KJ/mol 2.2.2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+6Cl2→4PCl3 1、黄磷消耗计算： P4 4PCL3 31×4 4×（31+35.5×3）=4×137.5 31×4：137.5×4=X：1 X= 0.2255 2、氯气消耗量计算： 6Cl2 4PCl 35.5×2×6=71×6 （31+35.5×3）×4=137.5×4 71×6：137.5×4=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。 2.3原料说明 2.3.1主要原料性质 2.3.1.1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]。 2.3.1.2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。 2.3.2主要原材料技术标准 1、黄磷（GB7816—87） 黄磷含量≥99.9% 色泽：淡黄色至微黄绿色 2、氯气（GB5138—85） 名称 规格 CL2%(体积) ≥ 99.6 H2O%(重量) ≤ 0.04 2.4原料注意事项 2.4.1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]。 2.4.2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 工艺控制过程 3.1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]。 3.2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72～74℃）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。 3.3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 80~100kg 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]。 3.4 操作方法 3.4.1 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60~80℃。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60~80℃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. 05~0. 30MPa(表压，本文中下同)，控制汽化后的氯气压力为26 500~86 500 Pa，控制氯化釜内气相压力为3 600~32 500 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：(3~5)。生产过程中必须每3~5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75~85℃[3]。 3.4.2正常操作 3.4.2.1 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。 3.4.2.2 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。 3.4.2.3 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. 05~0. 30MPa，汽化后氯气压力为26 500~86 500 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200~1200 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：(3~5)。 (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1~3。 (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]。 3.4.2.4 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，应停止通蒸汽，或降温。 (2)停车后，关闭磷计量釜向氯化釜投磷的阀门，以防三氯化磷倒吸[13]。 3.5生产工艺比较 3.5.1 原生产工艺存在的主要缺陷 (1)在三氯化磷生产过程中，黄磷与氯气的比例必须适当。如果黄磷量不足，则氯气与三氯化磷继续反应，生成白色或淡黄色的四方形晶体五氯化磷。五氯化磷易升华，会造成管道堵塞，进而导致发生事故。若氯化釜内五氯化磷量比较多，在投入黄磷时，五氯化磷立即与黄磷猛烈反应，生成三氯化磷。后一反应极其迅猛，并放出大量的热，三氯化磷大量汽化，导致压力急剧升高，极易发生冲料。冲料时，黄磷一起喷出，遇空气自燃，容易引起火灾；若压力过高，来不及冲料，则会发生爆炸事故，后果极为严重。多家三氯化磷生产企业发生过此类事故。由于是间断向氯化釜内投磷，所以氯化釜内黄磷与三氯化磷混合液的密度一直在随着二者的比例不同和釜内温度的变化而变化；在氯化反应过程中釜内的液位随着反应的进行也一直在上下波动；黄磷中含的磷渣逐渐积累也影响测量的准确性；氯化釜内的反应物料腐蚀性较强，测量用的浮标经常被腐蚀:综合各方面因素，虽然氯化釜有测底磷量的浮标，但误差较大且可靠性稍差，只能作为参考。为保证生产安全，必须定期测定底磷量，以保证控制底磷量在要求的范围内，一般3~5天测1次。方法一般是将氯化釜降温至40℃以下，然后打开氯化釜上的测底磷口或备用口，用1根带刻度的金属杆探入釜内测量底磷液位，然后计算出底磷量。测底磷量造成频繁停车，既影响产量，又使生产系统不能长期稳定运行，对产品质量也造成一定影响。 (2)采用汽化罐汽化液氯。这种方式控制比较平稳，容易操作，但存在3个问题:汽化速度较慢，生产效率低，热量消耗大；一旦生产系统出现紧急情况须立即停车时，汽化罐内存有一定量的液氯，将造成环境污染和浪费；汽化罐内容易富集三氯化氮，存在安全隐患。 (3)生产装置中用于冷却三氯化磷的列管式换热器和夹套式冷却器使用的冷却水带有一定压力，如果换热器和冷却器因焊接质量及腐蚀等问题出现渗漏，漏入系统中的水在换热器及精馏塔中与三氯化磷发生水解反应，导致精馏塔内温度升高，使列管式换热器和夹套式冷却器冷却三氯化磷的效果降低。精馏塔塔顶温度是影响三氯化磷质量和原料消耗的关键因素。如果塔顶温度偏高，三氯化磷冷凝不完全，不仅原料消耗升高，还会使精馏塔不能有效地洗涤除去三氯化磷中夹带的游离磷等杂质，使得这些杂质随三氯化磷进入冷却器并沉积下来，部分游离磷随三氯化磷一起进入计量槽和成品贮槽，使成品中的游离磷含量明显升高甚至超标，导致三氯化磷外观发黄甚至浑浊(游离磷质量分数为0. 005% ~0. 020%时，产品是微黄色至黄色的透明液体；质量分数超过0. 020%时，出现浑浊)，而且游离磷含量高的三氯化磷用于下游产品生产时，会因游离磷自燃而引起燃烧爆炸。渗漏的水与三氯化磷反应生成的氯化氢和亚磷酸对设备的腐蚀性较强，会使漏点越来越大，影响正常生产。如果漏点未被及时发现，大量冷却水进入精馏塔，还可能引发精馏塔爆炸等严重事故，这也是精馏塔容易损坏的原因之一。少量水与三氯化磷反应，还会生成组成不定的橙黄色固体物，这种固体可能是P -P和P -O -P键合的聚合物，难溶于水，溶于三氯化磷时导致三氯化磷呈现微黄色至黄色，影响产品外观，造成产品等级降低。 (4)采用专用的往复式液下泵把熔融的黄磷送入氯化釜，虽然能保证磷的加入量不会一次过多，防止与五氯化磷猛烈反应而造成爆炸或冲料，但存在动力消耗高致使生产成本偏高的问题。同时，由于磷计量釜采用敞开式窗口，加磷泵运转带出的部分黄磷在空气中燃烧，装置周围始终被酸性烟雾笼罩，导致加磷泵和磷计量釜及相关的管道、阀门容易受腐蚀而损坏，设备维修费用较高；黄磷燃烧后产生的气体还会污染周围的环境。如果把磷计量釜置于比氯化釜高的位置，还会产生虹吸现象，有可能导致液封水进入氯化釜而造成重大事故。 (5)测氯化釜压力和汽化后氯气压力的测压管容易堵塞，生产中多次因测压管堵塞而停车[14]。 3.5.2 现行方案 针对原生产工艺存在的缺陷，采取以下生产措施。 (1)改进每3~5天停车1次测底磷的工艺，提高生产系统运行的稳定性，提高产量和产品质量。过去之所以经常停车测底磷，目的是准确掌握氯化釜内底磷的数量，确保不发生过氯反应生成大量的五氯化磷，避免发生氯化釜冲料或爆炸等重大事故，所以只要能够摸清氯化釜内底磷的准确数量就可以不停车。由于黄磷与氯气的反应和黄磷与五氯化磷的反应所放出的热量不一样，反应后温度和压力的变化也不一样，因此，只要掌握了这两种情况的辨别方法，就可以利用这两种不同的现象摸清底磷的准确数量。经过计算和反复试验摸索，发现当氯化釜内有一定量的五氯化磷存在时，如果再加入黄磷，氯化釜的温度和压力均会有相应的变化。据此对生产工艺进行了改进，有意识地使氯化釜内形成一定程度的过氯，然后加入黄磷，根据釜温和压力的变化计算出底磷量，最后再恢复正常投磷并保持一定量的底磷，每天可以在不停车的情况下对氯化釜内的底磷量进行1次测试和计算，既提高产量，又使产品质量得到保证，而且提高了生产的安全系数。 (2)改进液氯汽化方式，将过去用汽化罐、热水加热的方式改为用套管式汽化器、蒸汽加热的方式，可明显提高液氯的汽化速度和换热效率，提高生产能力，节约加热用蒸汽；同时，由于液氯由汽化器底部进入，氯气从上部排出，在汽化器内不停留，液氯内含有的少量三氯化氮随着液氯一起被汽化或分解，所以消除了三氯化氮富集爆炸的隐患。 (3)在生产三氯化磷的过程中，精馏塔的主要作用是除去三氯化磷蒸气中夹带的游离磷等杂质，以提高产品质量。塔上部为列管式换热器，下部为填料段，内装瓷环。列管式换热器的作用是使一部分三氯化磷蒸气冷凝成液体回流到填料段，在瓷环间隙中形成液膜，以洗去三氯化磷蒸气中夹带的游离磷等杂质。而大部分的三氯化磷蒸气是在夹套式冷却器中被冷凝成液体的。既然列管式换热器的作用是为填料段提供一定量的三氯化磷液体，而夹套式冷却器的作用是将剩余的三氯化磷蒸气全部冷凝为液体，则可以对精馏塔作如下改造:把精馏塔中的列管式换热器改为布液器，把夹套式冷却器改为喷淋式冷凝器，将出冷凝器的部分液体引到布液器上回流，从而达到洗涤除去游离磷的目的。这样的改进有3个优点:可以及时发现冷凝器的泄漏点并进行处理，避免造成更大的损失；即使出现渗漏，由于冷凝器内的三氯化磷有一定的压力，而外部的冷却水压力低，所以只能是三氯化磷向外漏，水漏不进冷凝器内，不会对三氯化磷的质量造成影响；消除了冷却水大量进入精馏塔造成事故的隐患。 (4)将压磷泵投磷改为水压式投磷，提高生产的安全性，提高产品质量。水压式投磷是利用高位水的静压力把磷压入氯化釜内。由于整个体系处于密闭状态，所以黄磷无法接触空气进行燃烧，从而延长设备的使用寿命；不产生气体污染，生产环境明显改善；还可以有效避免密封水随着黄磷进入氯化釜，消除生产中的一个重大安全隐患。 (5)在测压管上加装阀门，减少管道堵塞造成停车的次数。在氯化釜与气相测压管连接处及汽化器出口与氯气测压管连接处安装球阀或其他直通式阀门。当测压管堵塞时，可以在不停车的情况下关闭阀门，疏通测压管，或将测压管拆掉清洗，减少停车次数，提高装置的生产能力[16]。 3.5.3 优化生产工艺和设备的效果 云南安一精细化工有限责任公司按照上述优化方案进行三氯化磷生产，表现出该系统运行稳定，操作方便，生产能力明显提高，液氯和黄磷的消耗量也明显降低，产品质量全部达到优级品的标准，而且减轻了环境污染，提高了生产系统的安全性。主要表现在以下几个方面[9]。 (1)没有因为测底磷而专门停车，没有发生过严重过氯、冲料、燃烧、爆炸等事故，减轻了操作人员的工作量，减少了打开氯化釜致使少量三氯化磷外泄对环境造成的污染。 (2)装置的生产能力较其他企业占有明显优势。 (3)运行中，即使系统出现进水问题、原料及产品泄露都比较容易察觉，产品质量明显提高，由改造前的合格品提升到优等品，同时也方便了设备[7]。 第四章 工艺流程设计 4.1工艺流程 将熔融的黄磷、气化的液氯送入存有三氯化磷底液的氯化釜，在适当的压力和温度下，黄磷和液氯反应，生成三氯化磷，再经过精馏冷凝收集后得到较为纯净的三氯化磷，部分送回氯化反应釜做底液，其余就作成品送入贮槽，尾气经洗净塔洗涤，回收未反应的氯气和黄磷后排放。 简易流程图如下： 图4- 1 工艺简易流程图 具体工艺流程如下： 4.1.1 液氯汽化工序 本工序将液氯贮槽的液氯汽化为压力约为0.1MPa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，即309.5×24×3/(l470×0.85)=18m3液氯，考虑储运安全液氯不宜太大，设置18m3储罐1只，并考虑一台空罐用于液氯倒罐，即罐区共设置18m3储罐2只。液氯罐区设置汽化间一座，混凝土结构，二层，布置有液氯中间罐、液氯液下泵、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通过液氯液下泵打入液氯汽化器。 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。用于液氯汽化的蒸汽来自电厂。汽化氯的压力和流量通过调节进入液氯汽化器的蒸汽量和液氯的流量进行控制。液氯汽化器为一开一关式。随着汽化器工作时间的增加，液氯中的NCI3浓度会升高，达到一定浓度时，会导致爆炸。因此须定期分析汽化器中NC13的浓度，当NC13浓度达到40g/L，必须切换汽化器，将汽化器中NC13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NCl3的液氯与碱液发生反应，NC13被碱液分解吸收，液氯被碱液吸收[16]。 4.1.1.1 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0.75MPa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口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0.2MPa，并始终保持0.2MPa以上。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80%时，及时切换灌，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，32%Na0H溶液来自外管。当有毒气体检测报警仪检测出有毒气体超限时，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。 4.1.2 黄磷储存工序 本项目黄磷用量为13600t/a，设计储运周期为一日，设置70m3液黄磷储槽一台。采用地上储槽，槽内设置水封保温，储槽分隔为若干单元并通入蒸汽盘管加热用于熔磷。采用热水将黄磷压入黄磷储罐，储罐内水至少高于黄磷20cm，水温控制在65℃，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黄磷送至三氯化磷车间。 4.1.3 三氯化磷合成工序 三氯化磷车间三层、混凝土结构，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，用热水将黄磷送入氯化釜，内通入氯气，投料比为氯气:黄磷=1:0.29，黄磷与氯气在氯化釜中反应，生成三氯化磷，反应迅速，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85℃左右，气相温渡80℃左右，压力20~40mmHg(4kPa)，通氯压力180~220mmHg(30kPa)，通氯速度1000kg/h。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： 4.1.4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15%液碱的吸收塔中进行三级吸收处理。 4.2中控分析工序控制参数 4.2.1 液氯气化 表4- 1 液氯气化控制参数[16] 项目 控制参数 测频 温度 50℃ 1次/30分钟 通氯速度 1000kg/h 1次/30分钟 液氯储罐液位 1.5m 1次/每天 气化压力 0.6MPa 1次/30分钟 4.2.2 融磷工段 表4- 2 黄磷熔融控制参数 项目 控制参数 测频 温度 65℃ 1次/30分钟 通磷速度 294kg/h 1次30分钟 融磷池液位 1.5m 1次/30分钟 黄磷储罐液位 2.5m 1次/每天 4.2.3 氯化反应 配比：液氯：黄磷（质量比）=1：0.29 表4- 3 氯化反应控制参数 项目 控制参数 测频 釜液温度 85℃ 1次/30分钟 压力 0.6MPa 1次/30分钟 反应釜液位 0.7m 1次/30分钟 4.2.4 物料回收 生产过程中产生的蒸汽主要是夹带着黄磷液滴的三氯化磷蒸汽，经精馏塔精馏后的塔釜液体虽说是精馏的残液，但本设计中的来说，这还是纯度非常高的原料磷，应再压入反应釜继续参加反应。 图4-2 黄磷回收简图 4.2.5废气、废水处理 4.2.5.1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、未能参加反应的氯气，形成以氯化氢为主的工艺废气，产生量132t/a，即0.408t/d。拟采取尾气吸收处理装置(降膜吸收+水吸收+碱液吸收三级处理装置)处理后，经至少25m高排气筒排放。 4.2.5.2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：少量废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0.45m3/d，150m3/a。降膜吸收、水吸收产生的废水主要含有盐酸，可做副产品综合利用。 本项目地面冲洗水用量约为0.304m3/d，产污系数按0.8进行核算，则地面冲洗废水产生量为0.246m3/d，即为81.2t/a。地面冲洗水水质为：PH 6.5~7.5，SS 300~500mg/L，CODCr 400~600mg/L。 4.2.5.3 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S1，产生量6t/a，即0.02t/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工艺计算 4.3.1物料衡算 本生产线年产量为60000t，采用连续生产工艺，年产8000h，约330d。原料为纯度99.5%P4和99.8%的液氯，本设计转化率99%，以氯计的三氯化磷选择性为99%，废气经降膜吸收+水吸收处理，吸收率以95%计[16]。 主反应：P4 + 6Cl2 → 4PCl3 副反应：PCl3 + Cl2 + H2O → POCl3 + 2HCl 基准：选500kg/h氯气原料计算基准。 主反应方程式 P4 + 6Cl2 → 4PCl3 分子量 124 71 137.5 原料氯气纯度为99.8%，所以进入反应釜的纯氯气量500kg/h×99.8%=499kg/h，即为7.028kmol/h 原料黄磷的纯度99.5%，根据方程式所需黄磷的量为7.028kmol/h/6×99.5%=1.177kmol/h，即为145.95kg/h 由于转化率为95%，所以参加反应所用的氯气量为499kg/h×95%=474.05kg/h即为6.677kmol/h 未反应的氯气量7.028kmol/h-6.677kmol/h=0.351kmol/h，即为24.95kg/h 未反应的黄磷量145.95kg/h×(1-95%)=7.30kg/h 由三氯化磷选择性，生成三氯化磷量6.677kmol/h×99%×4/6=4.407kmol/h，即为605.9kg/h,由副反应得生成HCl量6.677kmol/h×(1-99%)×4×2/6=0.089kmol/h，即为3.24kg/h同样，副反应产物POCl3量为6.677kmol/h×(1-99%)×4/6=0.045kmol/h，即为6.91kg/h算出水渗进量为0.045kmol/h，质量流量为0.81kg/h,则三氯化磷年产量为605.9kg/h×8000h=4847200kg=4847.2t 比例系数3000/4847.2=0.619 将上述各物料的计算值乘以比例系数，汇总列入下表 表4- 4三氯化磷反应釜物料衡算数据表 组分 输入摩尔流量/(kmol/h) 输入质量流量/(kg/h) 输出摩尔流量/(kmol/h) 输出质量流量/(kg/h) Cl2 4.350 309.5 0.217 15.40 P4 0.766 95 0.074 9.10 H2O 0.028 0.51 0 0 HCl 0 0 0.055 1.97 POCl3 0 0 0.027 4.14 PCl3 0 0 2.728 375.1 表4- 5年物料衡算表 物料 输入/t 输出/t 液氯 2476 123.2 黄磷 760 72.8 水 4 0 氯化氢 0 15.7 三氯氧磷 0 33.1 三氯化磷 0 3000 4.3.2 排放物综合表 表4- 6排放物综合表 序号 类 型 名 称 主要成分 排放量 1 废气 氯气 未反应的原料 微量 2 废气 氯化氢 未吸收副反应产物 微量 3 废水 吸收废气水 水，氯化钠，氢氧化钠 少量 4 废水 反应釜废水 水，氯化磷，少量原料， 少量 5 废渣 氯化废渣 污磷 少量 6 废渣 融磷废渣 少量原料 微量 4.3.3 热量衡算 在进行热量衡算时，主要对生产过程中的反应设备进行计算，以确定加热剂和制冷剂的用量。以每天生产9000kg三氯化磷为计算基准，热量衡算的基准温度为0℃。 已知条件 ①单台反应釜的投料量：氯气309.5kg，黄磷95 kg，三氯化磷396.2kg。 ②反应釜规格φ2200/2400×4460（筒体），V=8000L，数量8台。 ③操作要求：温度≤85℃，反应时间24小时 4.3.3.1 各项热量值计算 ①（因为黄磷由磷计量槽抽过来时温度较高所以取初始温度为65℃）黄磷由65℃升温至85℃，氯气由50℃升温至80℃所需热量Q＝∑WCp(t2-t1) =95×0.192×20+309.5×0.48×30=4822kJ/h ②反应热的计算 主反应：P4 + 6Cl2 → 4PCl3 + 628kJ/mol 由物料衡算知三氯化磷生成流量为2.728kmol/h，则反应釜中每小时产生反应热量为2728/4mol/h×628kJ/mol=428296kJ/h，即热负荷QC=428296kJ/h，所以每小时每台反应釜需要由循环水带走的的热量为：W－Q=428296－4822=423474kJ 4.3.3.2 传热面积的确定 采用循环水进行降温，总传热系数K取1136kJ/m2·℃。 冷水T 20 → 80 △t=60 传热面积为 S＝Q/(K·△t)=423474/(1136×60)=6.20m2 即要求反应釜的传热面积达到6.20m2. 4.3.3.3 传热剂用量的计算 由式Q＝WCp(t2-t1)得 W=Q/ Cp(t2-t1)=423474/(4.2×60)=1680.5kg 即每台反应器每小时需要1680.5kg冷水进行降温。 表4-7 氯化釜热量衡算汇总表 项目 参数 反应热/kJ/mol 628 投料量/mol/h 682 加热物料热损耗/kJ/h 4822 反应放热/kJ/h 428296 传热面积/m2 6.20 冷却水用量/kg/h 1680.5 总传热系数K/kJ/m2·℃ 1136 控制温度/℃ 85 冷却水温差/℃ 60 总能量差/kJ 0 以上由通300Kg/h氯气计算得出。 第五章 精馏填料工段设备的设计及计算 5.1目的 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等[5]。 5.2精馏工段的主要设备 5.2.1 精馏塔 5.2.1.1填料塔结构    填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入，经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 5.2.1.2填料的类型及性能评价   填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料；填料的几何特性是评价填料性能的基本参数，主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。 1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优； 2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低； 3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小[15]。 5.2.1.3填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件，合理地选择填料； 2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸； 3.计算填料层的压降； 4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。  5.2.1.4填料塔设计  5.2.1.4.1填料的选择   填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料，应根据它的特点进行技术经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费最低。  （1）填料种类的选择 填料的传质效率要高：传质效率即分离效率，一般以每个理论级当量填料层高度表示，即HETP值；填料的通量要大：在同样的液体负荷下，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料；填料层的压降要低：填料层压降越低，塔的动力消耗越低，操作费越小；对热敏性物系尤为重要；填料抗污堵性能强，拆装、检修方便。 （2）填料规格的选择 填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积； （a）散装填料规格的选择：工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等；同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多；而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一定限制，一般塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8。 （b）规整填料规格的选择：国内习惯用比表面积表示规整填料的型号和规格，主要有125、150、250、350、500、700；同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也明显增加。选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技术要求，又具有经济合理性。对于同一座填料塔，可以选用不同类型、不同规格的填料，也可以同时使用散装填料和规整填料。 （3）填料材质的选择 填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类 （a）陶瓷填料  陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性，可在低温、高温下工作，具有一定的抗冲击性但不宜在高冲击强度下使用，质脆、易碎是陶瓷填料的最大缺点。陶瓷填料价格便宜、具有很好的表面润湿性能，在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。 （b）金属填料 金属填料可用多种材质制成，金属材质的选择主要根据物系的腐蚀性及金属材质耐腐蚀性来综合考虑。碳钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀性或低腐蚀性物系有限考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐Cl-以外常见物系的腐蚀，但其造价较高，且表面润湿性能较差；有时需要对其表面进行处理，才能取得良好的使用效果。金属填料通过大、气阻小，具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，应用范围最为广泛。 （c）塑料填料 主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC），国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料质轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎，耐腐蚀性较好，可长期在100℃以下使用；它的通量大、压降低，多用于吸收、解析、萃取、除尘等装置中；塑料填料的缺点是表面润湿性能差，需对其表面进行处理[15]。 5.2.4.1.2.填料塔工艺尺寸的计算 （1）塔径的计算：采用下式进行计算，其核心问题是确定空塔气速u。  泛点气速法：泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速，操作空塔气速与泛点气速之比称为泛点率。 对于散装填料：u/uF=0.5-0.85 对于规整填料：u/uF=0.6-0.95 泛点率的选择主要考虑两方面因素： 第一，物系的发泡情况，对于易起泡沫的物系，泛点率应取低限值，而无泡沫的物系，可取较高的泛点率； 第二，填料塔的操作压力，对于加压操作的塔，应取较低的泛点率，对于减压操作的塔，应取较高的泛点率。泛点气速一般通过经验方程式进行计算 贝恩—霍根关联式： 式中      uF2为泛点气速，m/s           g为重力加速度，9.81m/s2           a为填料比表面积，m2/m3           ε为填料层空隙率，m3/m3           ρv、ρL为气相、液相密度，Kg/m3           μL为液体粘度，mPa•s           WL、WV为液相、气相的质量流量，Kg/h           A、K为关联常数   气体动能因子法：气相动能因子简称F因子，其定义式为 计算时，先从手册或图表中查出填料在操作条件下的F因子，然后依据上式即可计算出操作空塔气速u。  气相负荷因子法：气相负荷因子简称Cs因子，其定义式为： 采用气相负荷因子计算操作空塔气速，先计算出最大气相负荷因子Cs,max，然后依据Cs=0.8Cs,max计算出Cs。Cs,max的数值见有关填料手册。气相动能因子法和气相负荷因子法一般只适用于规整填料，且液体粘度不大于2×10-3Pa•s，操作压力不大于0.2MPa的场合。 （2）填料层高度计算 填料层高度的计算可分为传质单元法和等板高度法。在工程上，传质单元法多用于吸收、解吸、萃取等填料塔的设计计算，而对于精馏填料塔，则习惯用等板高度法计算填料层高度。等板高度法计算填料层的基本公式为：  由上式可看出，当工艺计算出完成规定分离任务所需的理论板层数NT后，关键是确定填料层的等板高度HETP。等板高度不仅取决于填料的类型和尺寸，而且受系统物性、操作条件和设备尺寸的影响。一般是通过实验测定，或从工业应用的实际经验中选取HETP值。采用上述方法计算出填料层高度后，还应留出一定的安全系数。根据设计经验，填料层的设计高度一般为  Zˊ=（1.3-1.5）Z  （3）填料层压降的计算 填料层压力降是填料塔压力降的主要组成部分。通常，根据设计（或操作）参数，由通用关联图（或压降曲线）先求得每米填料层的压降值，然后再乘以填料层高度，即得出填料层的压力降。 散装填料的压降计算，散装填料的压降值可从有关填料手册中查得，也可由埃克特通用关联图计算。计算时先根据气液负荷及有关物性数据，求出横坐标；再根据操作空塔气速、压降填料因子及有关物性参数，求出纵坐标；通过作图得出交点，读出过交点的等压线数值，即可得出每米填料层压降值。Φp为压降填料因子，ψ为液体密度校正系数，ρ水/ ρL  规整填料的压降计算,通过填料的压降关联式计算，规整填料的压降通常关联成以下形式：  式中  p/Z为每米填料层高度的压力降，Pa/m      u为空塔气速，m/s       ρv为气体密度，Kg/m3       α、β为关联式常数，可从填料手册中查出 本设计中采用板式精馏塔，进料为露点进料，年产量为60000吨三氯化磷液体。塔顶设计温度78℃，塔底为85℃三氯化磷蒸汽，夹带着部分黄磷液滴。实际生产过程中，取塔板效率E=0.5。塔高计算公式如下： 则可得精馏塔工艺参数： 原料处理量 F=1300kg/h 塔顶温度 tD=78℃ 塔顶物流量 D=1210kg/h 塔底温度 tW=85℃ 塔底物流量 W=90kg/h 冷凝器热负荷 Q=1.900104kJ/h 操作回流比 R=4.0 进料塔板温度 tF=85℃ 理论塔板数 NT=12 塔径 D=762mm 进料塔板序号 NF=12 塔径圆整为800mm 塔顶压力 pD=10.0kP 塔板间距400mm 塔底压力 pW=30.0kP 塔高 H=5000mm 5.2.2 冷凝器 经精馏塔精馏过来三氯化磷蒸汽进入冷凝器，流量约为1210kg/h，采用列管式冷凝器，三氯化磷蒸汽走管程，冷却水走壳程，冷却水由20℃升温到60℃，三氯化磷由78℃降温至25℃，变为液体。冷凝器热负荷 Q= Q=1.900104kJ/h。 定性温度下流体物性如下表： 密度，kg/m3 比热容，kJ/（kg.0C） 粘度，Pa.s 导热系数，W/（m.0C） 三化蒸汽 1547 1.88 0.155 0.05 水 994 4.2 0.727 0.626 5.2.2.1试算和初选冷凝器的规格 1、计算热负荷和冷却水流量[15] Q= Q=1.900104kJ/h =5436 kg/h 2、计算两流体的平均温度和平均温差。暂时按单壳程、多管程进行计算。逆流时平均温差为： = 而 P= R= 查得 所以 3、初选冷凝器规格。根据流体的情况，假设K=120W/（m2. 故 由于 ，因此需要考虑热补偿。据此，选定换热器规格如下： 壳径，mm 公称压强，MPa 公称面积，m2 管程数 600 -0.1 3.9 2 管子尺寸，mm 管长，m 管子总数 管子排列方法 6.94 35 圆形 实际传热面积 若采用此换热器，则要求过程中总传热系数为120W/（m2.0C） 5.2.2.2核算压强降 1、管程压强降（走水） 其中， 。 管程流通面积 （湍流） 设管壁粗糙度 ，由 关系图中查得： 所以 则 2、壳程的压强降（走蒸汽） 其中， 。 管子为正方形斜转450排列，F=0.4。 取折流挡板间距 。 壳程流通面积 所以 计算表明，管程和壳程压强降都能满足设计要求。 5.2.2.3 核算总传热系数 1、管程对流传热系数 （走水） =7657（湍流） 2、壳程对流传热系数 （走蒸汽） 取换热器列管中心距t=35mm。 流体通过管间最大截面积为 壳程中EC蒸汽被冷凝，取 。 所以 3、污垢热阻 管内、外侧污垢热阻分别取为 4、总传热系数K。 管壁热阻可忽略时，总传热系数K。为 由前面计算可知，选用这种规格的冷凝器时要求过程的总传热系数为 ，在规定的流动条件下，计算出的K。为 ，故设计的换热器是合适的。安全系数为 EMBED Equation.3 第六章 三废处理 6.1三废来源 示意图 三氯化磷生产装置污染物产生及处置情况 类别 污染物名称 污染物来源 污染物组成 污染物治理措施 及排放途径 废气 洗涤塔不凝气 三氯化磷洗涤冷却产生 废气量： Nm3/h，主要含HCl、PCl3 去水吸收后经25m排气筒外排 清釜废气 定期清理反应釜时外排 烟气量： Nm3/h，主要含HCl、Cl2 去碱液吸收后经25m排气筒外排 废水 吸收含Cl2不凝气外排废酸液 水吸收洗涤塔不凝气后产生 废酸液量：，含Cl-、ClO等盐类 定期送废水处理站 清釜废气经碱洗吸收外排废碱液 碱液吸收清釜废气后产生 废碱液量：，含Cl-、ClO等盐类 固废 清釜废液 定期清釜外排 产生量：，含磷酸、亚磷酸等 经石灰处置后桶装返回供货商 6.2污水处理 6.2.1厂区排水 排水系统根据清污分流原则，主要分为生活污水系统、生产污水系统、初期污染雨水及冲洗排水系统、事故消防废水系统、清净雨水排水系统。排水口分别设在界区东北角和东南角。 6.2.1.1生活污水系统 本项目定员800人，每人每天用水量以100L计，本项目生活用水量为80 m³/d，产污系数按80 %计算，生活污水量为68 m³/d。生活污水先经化粪池预处理后，进入基地生活污水处理系统处理后，回用到项目厂区的绿化用水。埋地自流生活污水管采用HDPE双壁波纹管，热熔连接；上外管生活污水管采用碳钢管，焊接或法兰连接。生活污水系统排水检查井采用钢筋混凝土检查井。 6.2.1.2生产污水系统 本系统污水主要来自各装置单元浓度较高的工艺生产废水，生产污水总量为3200t/d。各装置单元排出的生产污水经分类收集由明管汇入废水池，经预处理后经废水提升泵加压上外管架，送至厂区新建的综合污水处理站进行处理。后循环使用。只有部分达到GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标指标的清净下水可以外排。上管架有压生产污水管道采用碳钢管，焊接或法兰连接。 6.2.1.3初期污染雨水及冲洗排水系统 本系统主要用于收集和排放装置及罐区内可能受污染区域的地面初期雨水、地面冲洗水以及事故排水。装置区及罐区内污染雨水先通过四周设置围堰，经排水沟有组织排至初期雨水收集池。初期雨水收集池的容积应能容纳污染区地面15~30mm降雨量的水量。初期雨水收集池内废水经废水提升泵加压上外管架，送至厂区综合污水处理厂进行处理。在装置内污染雨水管道采用碳钢管道，污染雨水检查井和污染雨水收集池应采用钢筋混凝土结构井。 6.2.1.4清净雨水排水系统 本系统主要包括两部分清净雨水，第一部分清净雨水为本项目非污染区雨水。屋面雨水经雨水斗收集，与道路雨水汇入厂区雨水总管后，排至市政雨水管网。第二部分清净雨水主要是污染区的后期清洁雨水，这部分雨水则通过围堰内排水沟收集，在污染区后期雨水清净雨水沟末端，设置清污分流切换井。在生产正常运行时，即没有火灾发生时，污染区后期清洁雨水，经重力流排入清净雨水管网。 雨水量参照云南昆明地区雨水计算公式如下： Q=F·ψ·q q=700（1+0.775lgP）/t0.496 式中： Q——雨水设计流量（L/s）； ψ——径流系数； F——汇水面积（公顷）； q——降雨强度（L/s.ha）； P——设计重现期（年）；取P＝1 t=t1+m·t2 式中：t——降雨历时，分钟； t1——地面集水时间，分钟，取地面集水时间为5分钟； m——折减系数, 取暗管m=2； t2——管渠内雨水流行时间，分钟 本项目界区内雨水排水采用暗管收集，排除总管DN1200。 6.2.1.5事故消防废水系统 本系统主要用于收集消防时废水，与厂区的雨水收集系统共用。在可能产生污染的装置区或罐区，每个区域均设置围堰，并在围堰内设置排水沟, 当发生火灾时，该区域大量的事故消防废水，首先进入围堰内明沟，收集后汇入厂区雨水总管，重力输送到厂区雨水沟末端，通过切断阀切换到厂区的事故消防废水池中。事故消防废水收集池的废水，分期分批、小流量由废水提升泵加压上外管架，送至厂区综合污水处理厂进行处理。 6.2.2污水处理 污水排放地及对排水水质的要求，由于工业园区未设置污水处理厂同时根据《牛栏江保护条例》的要求，项目的工业污水需循环使用，只能有部分清净下水（即冷却水）外排。外排水质需达到下列标准： GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标 序号 基本控制项目 一级标准 二级标准 三级标准 A 标准 B 标准     1 化学需氧量（COD） 50 60 100 120 2 生化需氧量（BOD5） 10 20 30 60 3 悬浮物（SS） 10 20 30 50 4 氨氮（以N 计） 5（8） 8（15） 25（30） － 5 总磷（以P 计） 2006年1月1日起建设的 0.5 1 3 5 6 色度（稀释倍数） 30 30 40 50 7 pH 6－9 全厂产生的废水量为367140吨/年，装置内设废水收集池，送公司污水处理站处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)一级A标排放,对工艺过程不可避免产生的污染，首先采取回收或综合利用的措施，对外排放的污染物，则采取先进、可靠、经济的治理措施，以达到国家规定的排放标准。本工程污染物的处理工艺均是经过实际生产检验的，并充分考虑了以上处理原则，治理后的污染物排放均达到国家及地方规定的污染物排放标准。 污水处理工艺： 1. 项目废水本着“雨污分流、清污分流、分质处理、一水多用的原则建立排水系统，提高水的重复利用率。 2. 冷却水循环利用，杜绝冷却水直排现象； 3. 厂区设备、储罐周围设围护设施，其清洗废水及初期雨水进就近隔油池隔油后排入厂区废水处理中心； 4. 生活污水进化粪池预处理后进基地生活污水处理站处理后会用到厂区绿化； 5. 生产工艺废水根据特征污染物性质及处理工艺要求经专管收集后由泵提升至厂区废水中心相应收集池（罐）进行相应预处理。 6. 雨水经厂区雨水管网收集后排入附近水体，杜绝其他废水通过雨水管网排入附近水体； 7. 车间废气吸收废水经专管用泵输送至污水站处理； 8. 废水处理站设事故应急池，确保事故性排放废水能处理达标； 9. 建立标准化排放口并设在线监测仪。 高浓废水预处理工艺选择 高浓度废水具有COD浓度高可生化性相对较差的特性，废水处理工程化过程中通常采取高级氧化技术作为高浓度废水的预处理以提高废水的可生化性同时又能有效降低废水的COD浓度。高级氧化法（Advanced oxidation processes，AOPs）是近年来在化学氧化法基础上发展起来的处理难降解有机污染物的新技术，其机理是通过氧化剂、催化剂与电、光及超声等技术相结合，产生活性极强的自由基（如·OH），再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移、断键等反应，使水体中的大分子难降解有机污染物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接矿化为CO2 和H2O 的工艺过程。AOPs 主要有化学催化氧化法（如Fenton氧化、臭氧氧化等）、电催化氧化法和湿式氧化法等，其共同特点为氧化能力强、氧化选择性小、反应速度快和反应彻底等优点，对难降解有机污染物具有较好的降解效果。 综合废水处理工艺选择 根据业主提供的废水水质数据，本项目综合废水COD浓度中等但含有较高浓度的磷（包括无机磷与有机磷）及一定浓度氨氮。参考同类企业废水处理工程案例同时结合我公司多年化工废水处理工程经验，综合废水处理拟采用物化+生化处理+物化处理工艺路线。生化处理工艺采用具有脱氮除磷功能的A2O工艺，前端物化处理采用化学混凝沉淀工艺着重考虑化学沉淀除磷，末端物化处理采用臭氧催化氧化+吸附过滤工艺着重考虑COD底质浓度的去除及磷的去除确保排水污染物各项指标达标排放。 6.3废气处理 真空系统是产生无组织排放的主要污染源之一，主要发生在物料抽提、输送过程以及减压反应或蒸馏过程。一般水溶性物质多数溶解于废水中，部分成为无组织排放废气，而不溶性的气体绝大部分成为废气排放，这也是影响溶剂回收率的主要因素之一。设计采用水环泵代替水冲泵，减少生产过程中的无组织废气排放量。 在低沸点溶剂或无机物料出料时尽可能采用密封系统及泄漏量小的屏蔽泵或磁力泵输送，在进行洗涤、萃取、离心等工作时先冷冻处理，并采取密闭式设备。密闭式设备的排气管连接尾气冷凝器，通过深度冷凝回收物料。 在工艺设计上对易挥发的有机废气采取两级冷凝，一级用循环水预冷，而后用冷冻水或冷冻盐水冷凝，并考虑足够大的冷却面积，以提高废气中物料的回收率。 严格控制反应条件，使反应尽可能平稳进行，对于反应釜温度和压力的控制采用自动控制，溶剂回收塔设计适当考虑余量，改进精馏装置，改进回收塔的分离效率。 各储罐气相平衡管与高位槽气相连通，其大、小呼吸通过高位槽排气管于15米高空排放。物料装卸时，罐顶设置气相平衡管与槽车顶部连通，防止装卸过程中无组织废气的排放。固体产品包装时产生的粉尘收集后通过布袋除尘器处理后高点排放。 在采取上述措施后，可有效控制项目废气的排放，项目废气可做到达标排放。影响预测计算结果表明，本项目废气排放对周围环境和敏感目标无明显影响，区域环境空气仍能满足功能要求[17]。 6.4固废处理 全厂废盐的产生量为38165.44吨/年，全部综合利用：作为印染助剂或防冻剂。 项目固废及副产物处理处置方案详见下表。 表 项目固废及副产物产生情况 类别 名称 产生部位/工序 类型 处置措施 污泥 废水处理 危险废物HW04 委托有资质公司处置 废机油 设备润滑 危险废物HW08 委托有资质公司处置 废包装物 包装 危险废物HW49 委托有资质公司处置 副产 氯甲烷 草甘膦、 亚磷酸二甲酯生产 — 送回新安集团下属有机硅厂回收利用 31％盐酸 亚磷酸二甲酯生产 — 回用于企业草甘膦生产 甲缩醛 草甘膦生产 — 综合利用 工业副产盐 草甘膦生产 — 会用到集团电化公司氯碱厂 回收亚磷酸 亚磷酸二甲酯生产 — 综合利用 回收硫酸 氯甲烷回收 — 综合利用 第七章 资源掌控及未来发展空间 从资源利用的角度来看，磷矿作为一种不可再生、储量有限的资源，在基本集中了我国优质磷矿资源的云、贵地区，磷矿仅用来生产肥料，不符合资源效益最大化利用的原则。所以，湿法磷酸生产磷肥的技术路线需要通过湿法磷酸精制净化技术等核心关键技术，获得与热法酸相同质量的磷酸原料广衔接进入到磷酸盐产业链，将已形成的“矿-肥”结合路线延伸为“矿-肥+盐”的模式，对产品结构进行调整，以肥为基础，开发精细磷化工产品，实现磷资源科学、经济的合理利用，提高磷肥企业经济效益，增强企业核心竞争能力，使我国的磷化工基础产业能有效地应对来自国际市场的竞争，满足国民经济建设的需求。实现“矿-肥+盐”的产业链模式，核心技术就是湿法磷酸的精制净化工艺及其产业化成套装备技术。 进入21世纪，随着经济全球一体化进程的加快，加之资源、能源和环境问题的影响，世界磷化工产业发展格局正在发生变化。从近几年的发展情况看，国外磷酸盐的发展趋势是：粗放型向精细型发展；大众产品向专用化、特种化转变；普通磷酸盐产品的生产由发达国家向发展中国家转移。而我国磷化工行业今后的发展重点是进行产业结构调整，未来发展方向应为：构建磷化工循环经济产业链，实现可持续发展；产品结构向精细化、专用化发展；提高行业集中度；优化区域布局；注重技术创新等。 目前我国磷化工企业在自身不断发展壮大的同时，不断寻求新的发展模式，使企业能够可持续发展。其中主要发展方向就是依托当地资源和区位优势，构建磷化工循环经济产业。合理开发和有效利用磷矿资源，适度发展高浓度磷复肥，大力发展精细磷化工。搞好相关产业的协调发展，实现横向多品种的耦合共生和纵向产业链的拓展延伸。搞好磷化工与煤化工的结合，煤资源经清洁气化，生产优质合成气，进而转化成氨和碳一化学品，氨和磷酸反应转化成肥料级磷铵和工业级磷酸盐。发展磷化工和氯碱工业相结合，生产三氯化磷和三氯氧磷等，进而转化成各种高附加值的精细有机磷化工产品。要搞好副产品的加工利用，可以利用磷渣和磷石膏生产各种建筑材料，实现废弃物的综合利用等。 随着科技的进步与农药产业的发展，我国的农化产业未来的发展方向是向国际先进水平看齐，食品安全要求提高，高效，低毒、环境友好的产品必然成为主要发展方向，产业组织结构调整逐渐展开。这不仅是生产企业，也是流通企业生存的根本。注重创新，关注环保，积极履行社会责任，切实服务于农业发展，企业才能赢得农民的信任，社会的认可，从而获得发展的空间[18]。 本项目将利用南磷集团寻甸生产基地内的主要资源配套，比如：热电厂（电、蒸汽）、水泥厂（废渣）、氯碱化工厂（液氯、液碱）、黄磷厂（黄磷等）及生产基地内的其他各项资源，本项目使用新安化工的绿色农药生产技术，两家企业在云南寻甸联手打造绿色农药的生产基地项目。 结束语 在学校、院系领导的安排下，我们进行了为期近半年的毕业设计，这也是我们大学生涯里的最后一次设计。看这两个月来所做的紧张而有序的设计工作禁不住生出很多感想，也就有一种总结的冲动。 首先来说，这次设计是我学了四年本科全部课程之后的又一次重要检验。它考验了我是否真的牢固掌握了全部所学的专业知识，以及运用知识的能力并且是否具有广泛的视角来看待机械方面的问题。就我而论，通过本次毕业设计，我深深感觉到基础知识的不健全和不牢固，因此尚不能很灵活的解决所遇到的全部问题。 在本次毕业设计中表现出了这样或那样的不足和漏洞说明了基本功的不扎实。所幸我得到了老师和同学们的热情帮助,使这些问题得到了解决，这将对我以后的工作和学习有极大的帮助；再者，本次毕业设计全面锻炼了我驾御知识的能力，使我对这五年来所学的理论知识进行了系统化、条理化、全面化的回顾和复习,让我懂得了如何运用自己所学的知识，同时又学到了猎取其他知识的方法。这些都将作为课本知识的有益补充,为我们以后所要从事的工作打下坚实的基础；最后，这次设计使我得到一次大规模检索相关资料的机会，提高了运用网络和专业计算机软件辅助设计的能力。 由于此次毕业设计的角度限制和知识的不够系统和不够完善，难免有错误和不足之处敬请老师批评指正以完善此次毕业设计。另外，真诚祝愿各位老师在今后的工作中取得更大的成绩,为国家培养出越来越多的优秀人才。希望在以后的工作学习过程中能够得到老师们热忱的指导和帮助。本次毕业设计已经结束，我不仅收获了知识而且也锻炼了品质，通过这次认真而又细致的毕业设计，我对待事情的态度更加严谨更加有耐心，并且我更希望把所做的事情做好做完美，我想这将是一种很重要的财富。感谢本次设计，感谢遇见了麻烦和难题，感谢老师们的指导以及同学们的帮助，毕业设计的结束也是另一种开始，相信本次毕业设计会令我走得更远也能取得更大的成就。 毕业设计的完成代表着本科学习阶段的最终结束，也为我们在校理论知识的学习画上了句号。不由感慨颇多，宝贵的大学学习生活转瞬即逝，无论如何，我们的毕业设计已经结束了，我们要好好利用已经学到的知识并且要继续学习掌握新的知识，以便更新我们的知识系统。重要的是，我们要将所获取的各种知识运用于实践，并用实践来修整我们的不足和缺陷，使我们真正成为一名理论扎实而又具有很强的实践能力的化工行业从事者。 在此，我深深的感谢我所遇到的各位良师益友，是你们一起陪伴着我走过了大学的宝贵时光。 参考文献 [1]李法耿、高诗珍.三氯化磷生产操作与优化[J]. 2008, (6):34-35 [2]王志勇.三氯化磷生产工艺的优化[J]. 2009, 45(8):27-32 [3]曾婷婷.年产4万吨三氯化磷及2万吨三氯化磷生产装置工艺设计[D].南昌大学硕士论文，2011 [4]舒军迎.三氯化磷生产工艺的改进[J].中国氯碱，2011（3）：18-19 [5]**大学.课程7000吨填料精馏塔设计 百度文库 [6]张丽, 皮现玉, 冯遵化. 影响三氯化磷产品质量的原因及处理对策[B](山东恒通化工股份有限公司, 山东郯城276100) [7]王永山．三氯化磷生产装置的技术改造及运行总结[J] 安徽化工，2008，34(3)：52—53． [8]舒骁骥，向 东．纯度为99．9999％三氯化磷的生产方法及其装置：中国，101559932A[P]．2009一l()一21． [9]周国成．三氯化磷的制备工艺：中国，101264870AI[P] 2008—09—17． [10]戴旭昶．三氯化磷生产中氯化釜冲料事故的定性安全分析 杭州化工，2001(3)：18—19． [11] 曾文忠,杨智明,苏善杭.水压替代加磷泵在三氯化磷生产中的应用[J]. 中国氯碱,2002, (9):35 [12] 史宗民, 徐希菊. 三氯化磷生产中污水处理工艺[J]. 氯碱工业, 2012, 18(02):29~30 [13] 杨建玲, 冯翠红. 三氯化磷的安全生产[J]. 氯碱工业, 2010, 46(08): 31~33 [14] 张新平, 陈斌耀, 毛新科. 三氯化磷装置间歇工艺标定及技术分析[J]. 氯碱工业, 2011, 47(06): 24~26 [15]柴诚敬.《化工原理》.第二版，天津 高等教育出版社，2010.5 [16]云南安一精细化工有限责任公司 《三化操作规程》 2014.9 [17] 云南南磷集团绿色农化项目设计 2014.3 [18] 我国磷化工行业面临的主要问题 百度文库 [19] 班力.三氯化磷生产装置环境风险评价及事故预案[J]. 辽宁城乡环境科技2006 10, 26(5):25~28 附录 三化装置概况 本单体分为生产区和液氯气化区，生产类别均为甲类，生产区平面呈“1”字型布置，东西长23.0米，南北长为40.5米，分二层设置（±0.000m，4.500m），檐口标高为11.500m；底层层高为4.500m，二层层高为7.000m。建筑高度为11.700米。占地面积为711平方米，建筑面积为1422平方米。平面一、二层南侧布置工具间，其余均为生产车间。9.000m平面为钢操作平台，14.300m为砼操作平台。平面内设钢筋砼楼梯二座，耐火等级为二级。均采用框架结构，全敞开建筑，现浇钢筋混凝土屋面。液氯气化区平面呈“1”字型布置，东西长17.0米，南北长为47.0米，单层建筑，檐口标高为7.700m。占地面积为844平方米，建筑面积为844平方米。采用框架结构，全敞开建筑，轻钢屋面。该单体总占地面积为1550平方米，总建筑面积为2266平方米。均采用不发火混凝土地面。每个工作场所的安全疏散距离均小于规范允许值25米。 设备一览表 序号 设备位号 设备名称 规格型号 单位 数量 材料 类型 供货厂商 1 C1101 尾气风机 BBF4-72 NO.3A 全压1100pa，风量6000m3 /h 台 1 FRP 风机 苏州欧蓝森环境设备有限公司 2 C1102 氯气尾气风机 BBF4-72-4A 全压1600pa，风量4500m3 /h 台 1 FRP 风机 苏州欧蓝森环境设备有限公司 3 E1101a~h 三化冷凝器 卧式列管式换热器 F=89㎡ DN600*6940 设计温度：90/50 设计压力:0.1/0.4 介质:三化蒸汽/水 台 8 碳钢 非标 张家港科华化工装备制造有限公司 4 P1101a,b 液氯输送泵 屏蔽泵CNF80-50-160/N34L-4 Q=17 m3 /h H=20m N=3.7Kw 台 2 Q345R 机泵类 大连海密梯克泵业有限公司 5 P1102a,b 污水输送泵 离心泵IHF60-50-160 Q=25 m3 /h H=32m N=5.5 Kw 台 2 组合件 机泵类 上海森宜卧龙泵阀有限公司 6 P1103a,b 废酸输送泵 液下泵 Q=12 m3 /h H=15m N=2.2 Kw 台 2 组合件 机泵类 上海森宜卧龙泵阀有限公司 7 P1104a,b 热水输送泵 液下泵 液下深度2m Q=65 m3 /h H=30m N=3 Kw 台 2 组合件 机泵类 自贡西南泵阀有限公司 8 P1105a,c 三化输送泵 液下泵 液下深度3m Q=30 m3 /h H=30m N=7.5 Kw 台 3 组合件 机泵类 自贡西南泵阀有限公司 9 P1106 尾气处理循环泵 离心泵 Q=5m3 /h H=15m N=1.5Kw 台 1 机泵类 机泵类 安徽三联泵业有限公司 10 P1107 蒸汽冷凝器输送泵 离心泵 Q=12.5m3 /h H=50m N=5.5Kw 台 1 组合件 机泵类 安徽三联泵业有限公司 11 P1108 废酸输送泵 离心泵 IHF50-32-125 Q=12.5m3 /h H=20m N=2.2 Kw 台 1 组合件 机泵类 上海森宜卧龙泵阀有限公司 12 P1109 尾气处理循环泵 离心泵 IHF50-32-125 Q=12.5m3 /h H=20m N=2.2 Kw 台 1 组合件 机泵类 上海森宜卧龙泵阀有限公司 13 P1110 真空泵组 水环式真空机组 RPP-65-280 台 1 PP 机泵类 建德瑞强防腐设备有限公司 14 P1111a/b 压磷水输送泵 液下泵 Q=60m3 /h H=20m N=3 Kw 台 2 组合件 机泵类 自贡西南泵阀有限公司 15 P1112 磷输送泵 液下泵 液下深度4m Q=10 m3 /h H=20m 台 1 304 机泵类 自贡西南泵阀有限公司 16 R1101a~h 氯化釜 带夹套开式反应釜V=10 m3 DN2200/2400*4460 设计压力：0.1/0.55 设计温度160/160 介质：三氯化磷/蒸汽 台 8 Q345R 非标 张家港科华化工装备制造有限公司 17 T1101a~h 合成填料塔 填料塔 DN1000*8461 内填Φ50*50*5瓷质拉西环填料 H=5m设计压力：0.1 温度：常温 介质：三氯化磷 台 8 Q345R 非标 张家港科华化工装备制造有限公司 18 T1102a~h 合成尾气吸收塔 填料塔 H=2.5m 内填Φ50*50*5瓷质拉西环填料 台 8 陶瓷 非标 江苏环宇 19 T1103a~h 合成尾气吸收塔 填料塔 H=2.5m 内填Φ50*50*5瓷质拉西环填料 台 8 陶瓷 非标 江苏环宇 20 T1104 氯气吸收塔 填料塔 H=5m 内填Φ50*50*5瓷质拉西环填料 台 1 玻璃钢 非标 连云港巨鼎玻璃钢有限公司 21 T1105 尾气吸收塔 填料塔 H=5m 内填Φ50*50*5瓷质拉西环填料 台 1 玻璃钢 非标 连云港巨鼎玻璃钢有限公司 22 T1106 尾气吸收塔 填料塔 H=2.5m 内填Φ50*50*5瓷质拉西环填料 台 1 玻璃钢 非标 连云港巨鼎玻璃钢有限公司 23 V1101a,b 液氯储槽 卧式双椭封头容器 V=10 m3 DN200*2800 设计压力：1.6 设计温度：50 介质：液氯 台 2 Q345R 非标 云南锡业机械制造有限公司 24 V1102a,b 磷静置槽 立式双椭封头容器 V=5 m3 DN1400/1500*2800 设计压力：0.1/0.28 设计温度;100/100 介质：黄磷、水/热水 台 2 304 非标 张家港科华化工装备制造有限公司 25 V1103a~h 氯气缓冲罐 立式双椭封头容器 V=0.5m3 DN800*800 设计压力：常压 设计温度:70 介质：氯气 台 8 Q345R 非标 云南锡业机械制造有限公司 26 V1104a~h 氯气缓冲罐 立式双椭封头容器 V=0.5m3 DN800*800 设计压力：常压 设计温度:70 介质：氯气 台 8 Q345R 非标 云南锡业机械制造有限公司 27 V1105a~h 磷计量槽 立式双椭封头容器 V=1.8 m3 DN1200/1300*2170 设计压力：0.25/0.5 设计温度：100/100 介质：黄磷、水/热水 台 8 304 非标 张家港科华化工装备制造有限公司 28 V1106 a~h 高位水槽 立式双椭封头容器 V=1.9 m3 DN1100*3012 设计压力：0.1 设计温度：100 介质：热水 台 8 304 非标 张家港科华化工装备制造有限公司 29 V1107 a~h 尾气缓冲罐 立式双椭封头容器 V=0.71 m3 DN800*1760 设计压力：0.27 设计温度：100 介质：尾气 台 8 搪玻璃 非标 江苏扬阳化工设备制造有限公司 30 V1108 a~h 尾气缓冲罐 立式双椭封头容器 V=0.71 m3 DN800*1760 设计压力：0.27 设计温度：100 介质：尾气 台 8 搪玻璃 非标 江苏扬阳化工设备制造有限公司 31 V1109 a~h 气液分离器 锥底椭圆封头容器 V=0.24 m3 DN500*1000 设计压力：常压 设计温度：常温 介质：三氯化磷 台 8 Q235B 非标 云南锡业机械制造有限公司 32 V1110 a~h 成品计量槽 立式双椭封头容器 V=3 m3 DN1605*2666 设计压力：常压 温度：常温 介质：三氯化磷 台 8 Q235B 非标 云南锡业机械制造有限公司 33 V1111 a~h 尾气分离槽 立式双椭封头容器 V=0.5 m3 DN 800*1562 设计压力：常压 温度：常温 介质：三氯化磷 台 8 Q235B 非标 云南锡业机械制造有限公司 34 V1112 a~c 三化大槽 卧式双椭封头容器 V=150 m3 DN4000*13604 设计压力：常压 温度：常温 介质：三氯化磷 台 3 Q345R 非标 云南锡业机械制造有限公司 35 V1113 盐酸池 地下池 V=36 m3 4000*3000*3000 台 1 混泥土内衬FRP 36 V1114 热水槽 地上池 V=15 m3 2300*2300*3200 设计压力：常压 温度：常温 介质：热水 台 1 碳钢 非标 云南锡业机械制造有限公司 37 V1115 废渣池 分三格 V=318 m3 8500*12500*3000 台 1 混泥土内衬FRP 38 V1116 热水槽 地上池 分三格 V=22.5 m3 3000*2500*3000 设备规格：2300*2800*3200 设计压力：0.1 设计温度：100 介质：热水、磷 台 1 混泥土/304 非标 张家港科华化工装备制造有限公司 39 V1117 循环水池 地上池 V=234 m3 13000*6000*3000 台 1 混泥土 40 V1118 尾气缓冲罐 立式双椭封头容器 V=1.0 m3 DN800*800 设计压力：0.1 温度：50 介质：气体 台 1 PP 非标 建德瑞强防腐设备有限公司 41 V1119 废液组织罐 立式双椭封头容器 V=1.0 m3 DN1000*2066 设计压力：-0.1 设计温度：常温 介质：三氯化磷 台 1 Q235B 非标 云南锡业机械制造有限公司 42 V1120 三化尾气缓冲罐 立式双椭封头容器 V=0.71 m3 DN800*1760 设计压力：0.27 设计温度：150 介质：尾气 台 1 搪玻璃 非标 江苏扬阳化工设备制造有限公司 43 X1101 a~h 液氯汽化器 套管式换热器 外形尺寸Φ150/100 F=5.7㎡ 台 8 Q345R 非标 云南锡业机械制造有限公司 44 X1102 a~h 防爆帽 1200*816 设备高度：1200 台 8 Q345B 非标 曲靖重机 45 V1121 蒸汽冷凝液储罐 立式双椭封头容器 V=5.6m3 DN1600*2200 设计压力：常压 设计温度：164 介质：蒸汽冷凝液 台 1 Q235B 非标 云南锡业机械制造有限公司 46 V1122 磷中间槽 立式双椭封头容器 V=60m3 DN4200/4000*4500 设计压力：常压 设计温度：100 介质：蒸汽冷凝液 台 1 304 非标 曲靖重机 设计中的安全注意事项 一、液氯气化设计中的主要安全注意事项[10] 1.1三氯化磷生产装置的液氯气化工序设置了2只同规格的液氯贮罐，其中1只为事故罐，平时空着，供紧急情况下倒罐用； 1.2液氯贮罐上设置安全阀和事故排放口，安全阀放空口、事故排放口和液氯贮罐上的放空口均应接入氯气尾气吸收系统； 1.3液氯贮罐的进出口以及事故排放口设置气动遥控启闭阀，事故状态下能迅速远程启闭，保证抢险时间； 1.4液氯贮罐上设置压力报警联锁装置，控制液氯贮罐的压力不操过1.15mpa；液氯装卸采用万向充装系统，包装装卸安全； 1.5液氯贮罐上设置液位与进氯阀联锁，控制贮罐液位不超警戒液位；液氯贮罐上面设备碱液喷淋吸收系统，吸收系统和有毒气体报警仪联锁，防止有毒气体超限； 1.6液氯汽化器采用盘管式汽化器，底部设置排污阀；定期对液氯汽化器进行排污，防止NCl3积聚引发爆炸事故； 1.7液氯汽化采用热水加热汽化的方式，汽化时将液氯气化器浸入热水中，设置蒸汽调节阀和热水温度联锁，控制热水温度布不超过45℃，能有效防止NCl3产生； 1.8氯气缓冲罐上设置压力和液氯汽化器液氯进口调节阀联锁，调节液氯的进料量，控制氯气缓冲罐压力不超过0.35mpa； 1.9氯气缓冲罐上安全阀，安全阀出口管和氯气缓冲罐排污通入废氯处理池；定期对氯气缓冲罐进行排污，防止NCl3积聚引发爆炸事故； 1.10氯气缓冲罐氯气出口设置止回阀，防止三氯化磷反应釜内的黄磷或三氯化磷介质回流到氯气缓冲罐中，引发爆炸事故； 二、黄磷储备及输送设计中的主要安全注意事项 2.1黄磷贮罐设置液位与黄磷进料管切断阀联锁系统，控制黄磷贮罐液位不超警戒液位。 2.2黄磷贮罐里面黄磷层上部设置水封层，并设置水封层的液位与进水管联锁，控制水封层的液位不低于30cm； 2.3黄磷贮罐里面设蒸汽盘管加热系统，设置贮罐内温度与蒸汽进汽阀联锁，控制贮罐内黄磷温度在50℃左右； 2.4输送黄磷的管道采用夹套管，夹套管内的加热热水采用黄磷贮罐内部的水封热水，热水重复使用，不外排； 2.5黄磷输送泵选用带夹套加热的磁力泵，夹套内通热水，该泵密封效果好，不易泄露； 2.6黄磷计量罐上设置压力与氮气进气阀联锁装置，控制计量罐压力在0.3mpa；计量罐不采用水密封，能有效的防止水加入到反应釜中，引起事故； 2.7黄磷计量电子秤设置重量与黄磷进出料阀门联锁装置，确保黄磷计量罐中的黄磷在规定重量要求内； 三、氯化反应工序流程图设计中的主要安全注意事项 3.1氯化反应工序采用夹套釜式反应器，夹套中通入蒸汽和循环冷却水，控制好初始物料温度在50℃左右； 3.2氯化反应釜上的通氯管和通磷管应插入反应釜的底部； 3.3设置氯化反应釜的液位与氯化反应釜黄磷进料管调节阀联锁，设置黄磷计量罐重量与氯化反应釜黄磷进料管调节阀联锁，确保加入反应釜中的黄磷准确无误； 3.4设置氯化反应釜的液位与三氯化磷出料管调节阀联锁，控制好三氯化磷出料速度，确保三氯化磷质量； 3.5设置通氯管调节阀与氯气流量计联锁，控制好氯气进料速度，确保反应质量，以免生产五氯化磷； 3.6反应釜内为氯气与黄磷反应，生成三氯化磷和五氯化磷，属于典型的氯化反应工艺，根据国家安监总局2009年第116号文《首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》的精神要求，该氯化反应釜设置自动控制的紧急停车系统，反应釜上设置压力与氯气进料条件阀和紧急放空启闭阀联锁，当反应釜超过规定压力后紧急切断氯气进料，打开反应釜紧急放空阀，对反应釜进行泄压；设置温度与循环冷却水联锁，当温度超温时，紧急打开循环水进料阀，对反应釜进行降温； 3.7反应装置设防爆缓冲罐，事故状态下的放空物料全部收集到缓冲罐中，防爆缓冲罐出口接入到尾气吸收系统，有效防止二次事故的发生； 3.8反应釜上部置爆破片，反应釜底部设施事故池，当事故发生时，对反应釜进行放料处理，确保反应釜安全； 3.9防爆缓冲罐上设爆破片，设压力与放空启闭阀联锁，当压力超标时，放空阀自动打开，有效保护防爆缓冲罐的安全； 四、精馏工段设计中的主要安全注意事项 4.1精馏工序使用填料塔进行精馏，塔顶设置液下浸入式冷凝器，能有效的防止冷凝器穿孔，阻止水进入冷凝器内部，产生事故。 4.2塔顶三氯分配器出口控制控制阀与氯化反应釜设置液位联锁装置，有效的控制产品质量。 五、成品储备流程图设计中的主要安全注意事项 5.1成品包装工序的三氯化磷贮罐进料阀与液位设置联锁装置，保证三氯化磷贮罐不超警戒液位。 5.2贮罐上设置氮封系统，设置贮罐压力与氮气进料阀联锁，保持贮罐压力在0.01mpa，能有效的阻止空气中的水分进入贮罐，引发事故。 5.3三氯化磷装车采用磁力泵万向充装系统，能有效的保证充装安全。 六、尾气处理工段设计中的主要安全注意事项 6.1尾气处理工序设置三级降膜吸收塔，最后串联使用碱液吸收，充分处理生产过程中产生的尾气，保证安全。 成本测算 三化成本表（产量60000吨）[18] 序号 名称 单耗（t/t） 单价(元/t) 单位成本(元) 备注 一 原材料 1 黄磷 0．228 13675 3117.9 2 液氯 0．777 1100 857.4 原料合计 3975.3 二 燃料动力 1 水 6 2.5 15 2 电 8 0．47 3.76 3 蒸汽 0．3 72.64 21.79 4 循环水 44 0．6 26.4 动力合计 56.95 三 工资 34.29 四 职工福利费 2 五 制造费用 300 含折旧等 六 工厂成本 4368.54 谢辞 通过这一阶段的努力，我的毕业设计《年产60000吨氯化磷生产工艺设计》终于完成了，这意味着大学生活即将结束。在大学阶段，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。 　　在本设计的写作过程中，我的导师田洪老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。 　　毕业设计暂告收尾，这也意味着我在昆明学院的四年的学习生活既将结束。回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这四年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的 　　设计的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。在老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的导师田洪老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，他都费尽心血。没有田洪老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。 　　感谢11化工班的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义;也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。 　　时间的仓促及自身专业水平的不足，设计中肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇设计的老师、同学，多予指正，不胜感激! 黄磷 水 蒸汽 液氯 计量池 氯化 蒸馏 冷凝 成品 储槽 汽化 洗涤塔不凝气 冷凝器 PCl3成品 PCl3(液) 洗 涤 塔 PCl3(气) PCl3(气) 废液池 碱液吸收 水 三个月清一釜 氯化反应釜 磷静置槽 黄磷计量槽 压磷水 压磷水 PCl3贮槽 液态黄磷来自黄磷工厂 PCl3成品 管输 PCl3(液) 去亚磷酸二甲酯工段 气化 管输 氯气缓冲罐 液氯汽化器 （来自烧碱装置） 液氯 主流程(气相) 主流程(液相) 主流程(固相) 污染物(气态) 污染物(液态) 污染物(固态) 其 它 图 例 清釜废液 清釜废气 废气 排入废水处理站 废碱液 达标排放 定期排入废水 处理站 _1187693944.unknown _1187694286.unknown _1492536593.unknown _1492537220.unknown _1492537272.unknown _1492537502.unknown _1492536653.unknown _1492536904.unknown _1187694529.unknown _1187694640.unknown _1187694757.unknown _1188026683.unknown _1492536279.unknown _1187694817.unknown _1187694689.unknown _1187694567.unknown _1187694400.unknown _1187694458.unknown _1187694336.unknown _1187694110.unknown _1187694184.unknown _1187694214.unknown _1187694145.unknown _1187694040.unknown _1187694067.unknown _1187693969.unknown _1187073342.unknown _1187077765.unknown _1187693803.unknown _1187693877.unknown _1187693911.unknown _1187693840.unknown _1187090754.unknown _1187092278.unknown _1187092869.unknown _1187093765.unknown _1187095768.unknown _1187093561.unknown _1187092780.unknown _1187092059.unknown _1187089144.unknown _1187090357.unknown _1187079214.unknown _1187076108.unknown _1187077130.unknown _1187077578.unknown _1187076985.unknown _1187075803.unknown _1187076054.unknown _1187075548.unknown _1187070114.unknown _1187071161.unknown _1187072485.unknown _1187070796.unknown _1187069356.unknown _1187069917.unknown _1187069302.unknown