设计: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.pdf
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1、学位论文独创性声明学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果.据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果,也不包含为获得_0大里-或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料.与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意.:学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅.本人授权南昌大学 可以格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
2、或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文,同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录 到中国学位论文全文数据库,并通过网络向社会公众提供信息服务.(保密的学位论文在解密后适用本授权书):V!IW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
3、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Abstra ctABSTRACTTh esis ca rries on a ch emica l project design of th e process units w h ose a nnua l outputs a re 4 million tons of ph osph orus trich loride a nd 2 million tons of ph osph orus oxych
4、 loride.Compa red w ith va rious production processes domestic a nd oversea s,th e th esis introduces th e process ch loridizing yeDow ph osph orus to produce ph osph orus trich loride by ch lorine ga s.oxidizing ph osph orus trich loride to produce ph osph orus oxych loride by oxygen w ith ph osph
5、orus trich loride a s dissolventTh e th esis expounds th e ba sis a nd significa nce of th e ch emica l project design.Th e th esis ma kes ma rket a na lysis a nd estima tes on ph osph orus trich loride a nd ph osph orus oxych loride,ca rries on th e design of process,C4th ree w a stes*trea tment a
6、nd production sa fety a nd ma teria ls ca lcula tion,a nd determines th e utilities idea s a nd principles,a s w ell a s prepa ring th e corresponding engineering dra w ings.Th e design result sh ow s th a t a fter th e completion of th e project w ith a nnua l outputs of 4 million tons of ph osph o
7、rus trich loride a nd 2 million tons of ph osph orus oxych loride,th e ma in tech nica l a nd economic indices h a ve rea ch ed a dva nced domestic level.Th e project complies w ith th e sta tes industria l policies a nd th e pla n of industria l development a nd promotes loca l economic development
8、 w h ose economic a nd socia l benefit is rema rka ble.Key w ords:ph osph orus trich loride,ph osph orus oxych loride,project design,ch loridize,oxidize目录目录第一章前言.11.1项目概况.11.1.1 拟建地点:江西省某市某工业园.11.1.2 建设规模与目标.11.2项目提出的理由与过程.1L3建设有利条件.1L4设计原则.2L5设计内容.2L6设计项目投入总资金及效益情况.22.1 产品市场需求.42.2 价格确定.42.3 市场风险.4
9、第三章建设规模及产品方案-53.1 建设规模及产品方案.53.2 产品规格及质量要求.53.2.1 三氯化磷.53.2.2 三氯氧磷.63.3 建设工程组成.6第四章 工艺技术方案.84.1 三氯化磷.84.1.1 技术方案.84.1.2 工艺流程简述.84.1.3工艺流程简图.10目录4.1.4 三氯化磷主要原材料消耗.114.1.5 物料平衡(吨产品物料平衡).114.1.6 污染物的产生情况.114.2 三氯氧磷.124.2.1 技术方案.124.2.2 工艺流程简述.124.2.3 工艺流程简图.134.2.4 三氯氧磷主要原材料消耗.134.2.5 物料平衡(吨产品物料平衡).134
10、.2.6 污染物的产生情况.144.3 项目涉及主要设备表和主要特种设备.154.4 主要原材料需求.174.5 公用工程规格.18第五章 项目公用工程及辅助设施设计-195.1 供配电.1952供热.1953给排水.205.4 废气处理.215.5 废渣处理.225.6 废水处理.22第六章 建设项目涉及的危险、有害因素和危害程度一一“236.1 危险有害因素.236.1.1 生产过程中使用和产生的物料危险有害性分析.236.1.2 危险化学品储存设施情况.236.1.3 生产过程中的主要危险、有害因素.2462危险有害程度.266.2.1 固有危险程度.266.2.2 风险程度.287.1
11、 预防事故设施.327.1.1 检测报警设施.327.1.2 设备安全防护设施.337.1.3 防爆设施.347.1.4 作业场所防护设施.357.1.5 安全警示标志.367.2 控制事故设施.387.2.1 泄压和止逆设施.387.2.2 紧急处理设施.397.2.3 紧急停车、仪表联锁等设施.397.2.4 液氯储存、汽化及钢瓶泄漏处理安全设施.407.3 减少与消除事故影响设施.417.3.1 防止火灾蔓延设施.417.3.2 灭火设施.427.3.3 紧急个体处置设施.447.3.4 应急救援设施.447.3.5 逃生避难设施.447.3.6 劳动防护用品和装备.447.4 总平面布
12、置安全设施.447.4.1安全距离.457.4.2厂区安全疏散、急救通道.467.4.3布置上采取安全措施.47目录75建筑防火措施.477.5.1 各单项建筑的结构类型、生产类别、耐火等级、卫生等级477.5.2 建筑平面及竖向布置、防火、防烟分区.477.5.3 有爆炸危险的甲、乙类厂房的防爆措施.487.6 防自然灾害措施.487.7 事故预防及应急救援措施.487.7.1 应急救援组织及人员设置情况.487.7.2 应急救援器材配置情况.487.7.3 应急救援措施.48参考文献.52附录.53致谢.53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
13、.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/年草甘瞬原粉项目已于09年8月竣 工投产,该项目采用用甘氨酸-亚磷酸二甲酯工艺生产工艺,三氯化磷是生产草甘麟的 主要原料之一,年需用三氯化磷27000吨,同时某公司总公司的二期年产3万吨草甘 麟原粉项目已启动,达产后三氯化磷需求量将增加到6.75万吨以上,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
14、,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/年草甘麟原粉项目的生产,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喀鹿、磺胺五甲氧喀呢、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(2005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
15、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瞬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
16、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”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245 0.00万元,其中固定资产投资2168.00万元,铺底流动资
17、金282.00 万元,生产年平均营业收入20114.52万元,生产年平均利润总额2809.89万元,生产 年平均税费总额1212.44万元(其中应交增值税287.03万元),生产年平均净利润 15 9 7.46万元。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一建设规模1.1三氯化磷t/a400001.2三氯氧磷t/a200001.3年操作时间天300产品方案2.1三氯化磷t/a400002.2三氯氧磷t/a200002.3盐酸(副产品)t/a5 18.4主要原材料、
18、动力用量3.1黄磷t/a92003.2液氯t/a320003.3液氧t/a23203.4三氯化磷t/a18000四公用工程消耗4.1水;直流水:tW32C,P20.4MPaa3/h16.62年耗水 119 631.6m4.2电:装机容量KT625工作容量KN570年耗电272.7万KWh4.3蒸汽t/a23760五定员人60其中:工人人46管理人员(含销售人员)人14六运输量t/a85520七工程占地m228744A工程总建筑面积m23387九综合能耗总量标煤t/a39 9 5.80十项目总投资万元245 0.00-一年平均销售收入万元/年28214.52十二年平均总成本费用万元/年25 40
19、4.63十三年平均销售税金及附加万元/年1212.44十四年平均所得税万元/年5 32.48十五年平均净利润(税后利润)万元/年15 9 7.46十六投资利税率为万元/年49.49%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
20、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瞬或三芳基瞬,用作催化剂;与磷化氢反应制成三辛基瞬氧 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、磺胺啸 娓、磺胺五甲氧嗑咤、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P0
21、CL3用 于光纤制造也有很快发展。三氯化磷、三氮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哇磷吨位将近5000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)45 00.00元/吨,三氯氧磷(含 税价)5 100.00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瞬生产线的大规模建设,作为生产草甘瞬的主要原料之一
22、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瞬装置配套项目,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40000二三氯氧磷20000三副产品盐酸(30%)5 18.4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HG/T 29 70-19 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
23、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PCL,相对分子质量137.33,密度1.5 74 g/L,熔 点-112 C,常压下沸点76-Co易溶于苯、氯仿、酸、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序号名称指 标优级品一级品合格品1三氯
24、化磷29 9.09 8.09 5.02游离磷%W0.0010.0080.03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GB1269 0-9 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25 kg,5第三章建设规模及产品方案铁桶装净重25 0kg,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
25、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:L25 C,沸点:1O5.3C,液相相对密度(水=1)1.68(15.5 0,气 相相对密度(空气=1)5.3,饱和蒸气压:5.33(27.3*0,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299%沸程V/V 98%105 C-109 c三氯化磷:W0.2%苯中溶解状况合格灼烧残渣:W0.05%硫酸盐:W0.003%铁:W0.001%铅:W0.001%包装、运输及储存:产品的标志、标签、包装、运输应符合化学危
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