t-a低砷黃磷生產(chǎn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1、2000t/a低砷黃磷生產(chǎn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案1 低砷黃磷產(chǎn)品簡介低砷黃磷：P49995、As 10ppm，主要作為食品、醫(yī)藥及電子等工業(yè)部門的原料。在食品工業(yè)中，用于生產(chǎn)各種食品添加劑；在醫(yī)藥行業(yè)中，用于免疫抑制劑、血管擴(kuò)張藥、腦代謝改善藥等藥品的原料；在電子工業(yè)中，用作電子設(shè)備和半導(dǎo)體的原料；也用作制造磷化物的原料。2 生產(chǎn)原理國內(nèi)生產(chǎn)的黃磷產(chǎn)品含砷量較高，一般在100ppm300 ppm是黃磷生產(chǎn)最難除去的一種雜質(zhì)。而砷又是有毒有害物質(zhì)，含砷量高使黃磷產(chǎn)品價(jià)值大打折扣。 本項(xiàng)目采用化學(xué)氧化法，由于磷和砷同屬 V 族元素，但磷是典型非金屬元素，而砷具有金屬的某些特點(diǎn)，利用磷、砷之間化學(xué)性質(zhì)差異，在

2、液態(tài)黃磷中加入10%稀硝酸和脫砷劑，使黃磷中的砷先行被氧化為氧化物，進(jìn)而水合成亞砷酸 H3AsO3或 H3AsO 進(jìn)入水相中，經(jīng)熱水洗滌后將砷脫除。其反應(yīng)機(jī)理如下： 3As+5HNO3+2H2O=一 3H3AsO4+5NO 3 工藝流程 2kta低砷黃磷系統(tǒng)工藝流程示意圖見圖 1。 黃磷黃磷保溫槽1#壓磷槽脫硝 砷廢液貯槽反應(yīng)液配制槽脫砷反應(yīng)器酸 劑2#壓磷槽 水洗滌器2#壓磷槽成品槽 含磷污水處理 低砷黃磷產(chǎn)品圖1 黃磷精制脫砷工藝流程示意圖2kta精制低砷黃磷脫砷生產(chǎn)裝置廠址選擇在新三磷化工有限公司生產(chǎn)區(qū)廠內(nèi)?？傉嫉孛娣e約l600m2 ，距鍋爐房約 100m，距赤磷車間100m，距10KV

3、總配電室約150m，距黃磷車間污水處理池約 200m。（1）原料供應(yīng)：新三磷化工有限公司生產(chǎn)區(qū)現(xiàn)擁有黃磷電爐2臺(tái)，工業(yè)黃磷產(chǎn)能12000ta?？紤]到運(yùn)輸及操作安全，黃磷車間用黃磷槽車將黃磷桶運(yùn)至本車間使用。(2)車間供水：由公司水塔清水管路引入，水管表壓0.25MPa，供水量10 m3/h。 (3)車間供電：由總配電室低壓側(cè)引入車間配電箱，車間動(dòng)力與照明用電的總負(fù)荷為100kW。 (4)車間供汽：由鍋爐房輸送蒸汽至車間，供汽量 0.8th，壓力0.5 MPa。 （5）系統(tǒng)中產(chǎn)生的含磷廢水匯集至黃磷污水處理系統(tǒng)統(tǒng)一處理，本系統(tǒng)不另設(shè)含磷廢水處理系統(tǒng)。4 工藝設(shè)備布置及選型 2000ta黃磷精制脫

4、砷系統(tǒng)廠房為二層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。主反應(yīng)器脫砷反應(yīng)器、洗滌器和成品槽位于二樓平臺(tái)。黃磷保溫槽、壓磷槽、反應(yīng)液配制槽及廢液貯槽布置于車間底層；二樓屋面布置熱水高位槽、冷水高位槽、硝酸高位槽和脫砷劑高位槽。 4.1 黃磷保溫槽 液態(tài)黃磷由槽車放入黃磷保溫槽中，通過輸磷泵送至1#壓磷槽。黃磷保溫槽由普通碳鋼制作，設(shè)計(jì)尺寸為6000mm1600mm1200mm，總?cè)?積 12.5m3，有效容積11m3，可貯熔融黃磷 l7t。黃磷保溫槽采用夾套蒸汽加熱、保溫。輸磷泵型號DB40Y一16，其流量為 7.2m3/h，揚(yáng)程 15.7m，電機(jī)功率 2.2kW。 4.2 壓磷槽布置于廠房底層的主反應(yīng)器下方，采用

5、夾套蒸汽加熱、保溫。上設(shè)黃磷和水的進(jìn)出管各 1根。由黃磷保溫槽輸入的液態(tài)黃磷經(jīng)表壓為02MPa的水壓人主反應(yīng)器中，通過壓磷槽上安裝的浮球液位計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量。壓磷槽黃磷出口與主反應(yīng)器黃磷進(jìn)口位差 3.5m。壓磷槽設(shè)計(jì)尺寸為1200mm1680mm,共3套。2#和3#槽用于中間輸送黃磷。 4.3 脫砷反應(yīng)器脫砷反應(yīng)器為主反應(yīng)器，是裝置的關(guān)鍵設(shè)備。工業(yè)黃磷由壓磷槽壓至脫砷反應(yīng)器后，與加入的稀硝酸溶液和脫砷劑在此混合反應(yīng)，使黃磷中的砷被氧化后以亞砷酸或砷酸的形式轉(zhuǎn)人水溶液中而實(shí)現(xiàn)脫砷過程。由于黃磷難溶于水或稀硝酸溶液，熔融態(tài)時(shí)比重約 1.763gL ，粘度 0.014P，表面張力為0.043N/m，因此它

6、與水或稀硝酸溶液的均勻混合很困難。但因黃磷所含雜質(zhì)砷，屬磷的同族元索，兩者性質(zhì)極為相似，以單質(zhì)形式存在的砷完全溶于黃磷之中，加之其含量僅為100一300ppm，所以，若要將之從工業(yè)粗黃磷中除去，除選擇恰當(dāng)?shù)拿撋閯┩?，主反?yīng)器中兩相系統(tǒng)的充分接觸(即均勻混合)顯得極為重要。為了使脫砷劑與微量砷有充分接觸進(jìn)而發(fā)生反應(yīng)的機(jī)會(huì)，本反應(yīng)器選擇直立式機(jī)械攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌漿葉設(shè)計(jì)直徑 450mm，漿葉設(shè)計(jì)寬度 100mm，攪拌器攪拌速度 130rrain。同時(shí)，主反應(yīng)器內(nèi)設(shè)計(jì)4 塊擋板，尺寸為 1500mm100mm6mm，均布于內(nèi)壁上。 為了確保主反應(yīng)器順利完成脫砷操作，應(yīng)選擇合適的設(shè)備尺寸和結(jié)構(gòu)，同

7、時(shí)設(shè)備應(yīng)具有一定的剛性、強(qiáng)度和耐腐蝕性能。為移走反應(yīng)過程放出的熱量，設(shè)備還須加夾套通水冷卻，換熱面積設(shè)計(jì)值為 10m2。反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算如下： 裝置生產(chǎn)能力：2kt/a低砷黃磷 日生產(chǎn)能力：6.67t/d(設(shè)計(jì)取7t/d計(jì)算) 根據(jù)批料處理周期4h計(jì)，日處理批料數(shù)為6次，每批處理黃磷量為 1.1667t。 按磷水比 l:3，每批處理物料量為4.667t，每批處理物料容積為 4.162m3，取反應(yīng)器中物料容積占總?cè)莘e 80，H/D：1.3，即可由下式0.8D21.3D/4=4.162 求出 D=1.721(m)(取 1.8m) H=131721=224(m)(實(shí)際取23m) 根據(jù)以上計(jì)算，最終確定

8、主反應(yīng)器設(shè)計(jì)尺寸為1800mm2300mn，黃磷虹吸管口離反應(yīng)器底部50mm。 4.4 洗滌器 在主反應(yīng)器中脫砷處理后的黃磷，經(jīng)虹吸進(jìn)入2#壓磷槽后再壓至洗滌器中進(jìn)行處理。洗滌器與脫砷反應(yīng)器布置于二層平臺(tái)。經(jīng)脫砷反應(yīng)器處理后的黃磷，其被氧化的大部分雜質(zhì)砷已進(jìn)入含砷 廢液中，但仍有少部分殘留在黃磷中，同時(shí)還夾雜有少量的硝酸根等其它雜質(zhì)。為了保證精制低砷黃磷產(chǎn)品的純度，必須對其進(jìn)行洗滌處理。本洗滌器設(shè)計(jì)尺寸為1800mm2300mm，配置機(jī)械攪拌裝置。攪拌器漿葉設(shè)計(jì)直徑450mm,漿葉寬度100mm。本洗滌器的主要作用是使經(jīng)脫砷處理后的黃磷消除硝酸根等少量雜質(zhì)，使其通過物理擴(kuò)散由黃磷中進(jìn)人水相。采

9、用低轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌器轉(zhuǎn)速選取60rmin，在此條件下，兩相均處于層流狀態(tài)。4.5 成品槽 低砷黃磷包裝采用虹吸法通過皮管注入黃磷桶，成品槽與包裝場地之間需有一定位差，所以成品槽布置于二層平臺(tái)。成品槽采用夾套蒸汽加熱，設(shè)計(jì)尺寸為4000mm2000mm1400mm，有效容積 9.5m3。為了操作方便并保證產(chǎn)品的質(zhì)量，設(shè)置2個(gè)成品槽輪換使用。24小時(shí)內(nèi)同一的產(chǎn)品經(jīng)3#壓磷槽壓入同一成品槽。 4.6 反應(yīng)液配制槽 為了準(zhǔn)確控制反應(yīng)液各組分濃度而設(shè)置此配制槽。在該槽中預(yù)先配制了反應(yīng)液，然后通過車間中控分析室監(jiān)控，分析各成分指標(biāo)，確保反應(yīng)液配制的準(zhǔn)確性。反應(yīng)液配制槽布置于車間底層， 設(shè)計(jì)尺寸為1500mm1600mm，并設(shè)置浮球液位計(jì)和輸液泵，將配制的合格反應(yīng)液通過液位計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量后送至反應(yīng)器。 輸液泵為DB40Y 16耐腐蝕液下泵。4.7 廢液貯槽脫砷反應(yīng)器中經(jīng)脫砷反應(yīng)后的含砷反應(yīng)液，經(jīng)虹吸管吸人位于車間底層的廢液貯槽中，廢液貯槽設(shè)計(jì)尺寸為2000mm1600mm，容積為5m3，并設(shè)置浮球式液位計(jì)。 5化學(xué)氧化法生產(chǎn)低砷黃磷的優(yōu)點(diǎn)工藝流程簡單，如圖 l所示主流程僅需兩步即可得到產(chǎn)品；能耗低，每噸產(chǎn)品耗電 7551kWh，耗蒸汽0.50t；因?yàn)辄S磷的輸送均采用輸磷泵及水壓操作，反應(yīng)器和洗滌器的操作控制主要是起動(dòng)攪拌裝置及磷的虹吸排放，所以生產(chǎn)過程易于操作，設(shè)備