GB T 28602-2012 磷酸(热法)生产技术规范.pdf
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1、ICS 7 1. 060.01 G 10 运昌中华人民=H二./、和国国家标准G/T 28602-2012 磷酸(热法)生产技术规范Production technical regulation for furnace-process phosphoric acid 2012-06-29发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2012-12-01实施发布GB/T 28602-2012 前言本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准由中国石油和化学工业联合会提出。本标准由全国化学标准化技术委员会无机化工分技术委员会(SAC/TC63/SC 1)归口。本标
2、准起草单位z云南省化工研究院、中海油天津化工研究设计院。本标准主要起草人z梅毅、杨亚斌、莫宾、刘幽若、龙菁、李海昆、蔡鸣、李倩、丁灵。I d G/T 28602-2012 磷酸(热法)生产技术规范1 范围本标准规定了热法磷酸的术语和定义、基本生产技术、设计要求、生产原理、生产过程、产品品质要求、安全生产事项、污染物排放限值、污染物控制、污染物防治、数据采集与监测采样以及污染物测定方法。本标准适用于现有、新建(含改、扩建)的热法磷酸生产装置。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改
3、单)适用于本文件。GB/T 2091 工业磷酸GB/T 2589-2008 综合能耗计算通则GB 4053.2 固定式钢梯及平台安全要求第2部分z钢斜梯GB 4053.3 固定式钢梯及平台安全要求第3部分:工业防护栏杆和钢平台GB 7816 工业黄磷GB 8978-1996 污水综合排放标准GB/T 11893水质总磷的测定铝酸镀分光光度法GB 12348 工业企业厂界环境噪声标准GB 12349 工业企业厂界噪声测量方法GB/T 16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法GB 16297 大气污染物综合排放标准GB 50016 建筑设计防火规范GB 50187 工业企业总平面
4、设计规范GB 50489 化工企业总图运输设计规范HJ/T 91-2002 地表水和污水监测技术规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1 资源消耗resources consumption 生产1t磷酸产品(折85%凡P04)所消耗的资源量,如黄磷(t/t)、新鲜水(t/t)。3.2 综合能耗comprehensive energy consumption 生产1t磷酸产品(折85%凡P04)所实际消耗能掘的总和,折标准煤(t/t)。3.3 热法磷酸fumace-process phosphoric acid 以电热法生产的黄磷为原料,经过燃烧、水合而制成的任一浓度的磷酸(含多聚
5、磷酸。1 GB/T 28602-2012 3.4 3.5 3.6 3. 7 3.8 3.9 一步法one-step method 黄磷燃烧与五氧化二磷的水合在同一台设备中进行的工艺方法。二步法two-step method 黄磷燃烧与五氧化二磷的水合分别在燃烧塔和水合塔(水化塔)两个设备中进行的工艺方法。酸冷流程acid cold f10w 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磷酸中的热量移出。水冷流程water cold f10w 用循环水通过间接冷却将黄磷反应热从燃烧塔和水合塔(水化塔)移出。装置年运行时间installation in annual running
6、time 生产装置每年正常运行的累计时间。新鲜水fresh water 生产中第一次加入的自来水、地下水或未经污染的地表水(江河与湖泊等),不包括重复使用和循环利用的水。3. 10 新鲜水用水量fresh water consumption 生产装置每生产1t磷酸产品(折85%H3PO.)所消耗的生产用新鲜水量,即每生产1t磷酸产品(折85%H3PO.计)需补入生产系统的新鲜水量。3. 11 尾气眼收end gas absorption 对经过水合塔水化塔)吸收后的含有少量五氧化二磷和磷酸酸雾的工艺流程末端的气体进行再次洗涤回收,以提高磷的回收率并减少对环境的污染,达标排放。4 基本生产技术4
7、.1 装置规模新建、改建、扩建热法磷酸生产装置规模应符合国家相关部门的规定。4.2 工艺装备工艺装备应包括黄磷液化系统、黄磷燃烧系统、五氧化二磷吸收系统、尾气吸收系统、水循环与处理系统、供热系统、包装系统。应设置污水处理与回收系统。采用消音措施,控制噪音污染。4.3 环保要求新建、改建、扩建热法磷酸生产装置应符合国家环境保护、清洁生产和节能减排的要求,回收利用黄磷反应热,减少能源浪费和热污染。GB/T 28602-2012 4.4 经济技术评价指标经济技术评价指标包括黄磷消耗、水资源消耗和综合能耗,其消耗定额应符合国家有关规定,国家元规定时企业参照附录A进行自评价。4.5 综合能耗的计算综合能
8、耗以吨标准煤E计,单位为吨(t),按式(1)计算:台A一- nZH一E . ( 1 ) 式中zn一一消耗能源的品种机e;一-生产和服务活动中消耗的第i种能拥实物量的数值;一附录B中给出的第t种能源的折算系数,按能源的等价值折算。5 设计要求5.1 总圄5. 1. 1 厂址选择5. 1. 1. 1 磷酸(热法)生产企业厂址选择应符合GB50187和GB50489的有关规定。5. 1. 1. 2 新建企业厂址的选择,应位于城镇、居住区、其他工业企业全年最小频率风向的上风侧,不应位于窝风地段。且应在它们之间保持足够的卫生防护距离,卫生防护距离宽度应为:平均风速小于2 m/s,间距为1000 m;平均
9、风速2m/s4 m/s,间距为800m;平均风速大于4m/s,间距为600mo 5.1.2 平面布置新建磷酸(热法)生产企业平面布置应符合GB50489的有关规定,同时还应符合下列要求:a) 按功能分区。在符合生产流程、操作要求和使用功能的前提下,充分利用土地、交通走向,做到建筑物构形、朝向、布局、空间组合、采光和绿化布置合理,并与周围环境协调统一,生产区应设在全年最小频率风向的上风侧;b) 全厂各装置区之间应形成环形消防通道,合理确定通道宽度,主干道宽度不小于8m,辅道宽度不小于6m,道路上空净高度主道不小于5m,辅道不小于4m,满足交通运输要求;c) 在满足工艺条件要求前提下,功能分区内各
10、项设施应联合多层布置,力求紧凑、经济、合理,路线短捷通畅;构、建筑物的外形宜规整;d) 黄磷贮存与熔磷区应设置消防栓或消防水池,并保证即使在停电时,消防水源能抵达黄磷贮存、熔磷与输送区域;e) 黄磷贮存与熔磷区应设置消防沙池或沙堆,作为贮磷、熔磷设备发生泄漏时的应急处理Ff) 应在贮磷与熔磷区的适当位置设置安全应急水池,作为发生人身事故(着火时的应急处理;g) 黄磷贮存、熔磷区及黄磷燃烧区为甲类火灾危险区域,黄磷贮槽或黄磷堆场与主厂房等构建筑物的防火间距应在12m以上,黄磷贮槽、黄磷堆场、主厂房与民用建筑物的防火间距应在25 m以上。其他各装置之间的防火间距应符合GB50016的规定;也)二黄
11、磷贮存、熔磷区应设置应急事故处理池,应急事故处理池的设置应符合GR50016的规定。GB/T 28602-2012 5.2 工艺设计5.2. 1 劳动安全卫生防护设施、环境保护设施和消防设施应做到与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。5.2.2 工艺设计应优化工艺流程,合理优化设备配置,充分考虑安全设施、环保设施和消防设施与工艺装置的结合。5.2.3 工艺设计应采用先进的工艺、设备和黄磷燃烧热能回收装置,做到生产过程自动化,宜采用DCS集中控制系统。5.2.4 同一性质的生产工艺设备,宜集中布置,并充分考虑操作、检修、安全通道等的间距要求。5.2.5 输磷管线应设置合理的坡度,坡度应不小
12、于1%,确保停止供磷时管道内的黄磷应全部回流至供磷设备内,输磷管线宜采用焊接连接,确需采用法兰连接时,所有连接法兰处均应设置防护罩。5.2.6 在满足安全要求和工艺条件的前提下,燃烧塔与水合塔(水化塔)的布置应紧凑,力求路线短捷通畅。5.3 构建筑物5.3.1 厂房构建筑物应符合安全健康、消防、当地地震等级等相关要求,并具有足够使用的高度和面积,利于通风。5.3.2 磷酸生产区域的地面和墙面应做防酸处理。5.3.3 生产车间地面应平整,易于清扫,清污分流。5.3.4 钢斜梯和操作平台安全要求应符合GB4053. 2和GB4053. 3的规定。6 生产原理6. 1 黄磷燃烧将熔融黄磷通过磷喷枪雾
13、化,在燃烧塔内与过量空气混合燃烧,生成五氧化二磷CP4010)气体。其反应表示如下zP4十502t P40l0 t t.H= -24 303.92 kJ /kg 6.2 五氧化二磷的眼收黄磷燃烧生成的五氧化二磷CP4010)气体与水反应生成磷酸,其反应表示如下:P40l0 t +6H20 4H3P04 t.H= -1326.54 kJ /kg 7 生产过程7. 1 主要原料质量要求热法磷酸生产所用的原料工业黄磷应符合GB7816的要求。7.2 主要生产流程7.2. 1 熔融黄磷通过磷喷枪雾化后在反应塔内燃烧,控制适宜的反应条件,生成五氧化二磷气体。7.2.2 五氧化二磷气体用水或稀酸循环吸收,
14、控制适宜的工艺条件,得到不同浓度的磷酸。7.2.3 采用不同的化工单元设备进行组合,回收尾气中含有的少量五氧化二磷和磷酸酸雾,得到的稀磷酸返回系统循环,降低黄磷消耗,提高磷的回收率。4 GB/T 28602-2012 7.2.4 一步法工艺流程一步法热法磷酸生产工艺示意图见图10循环酸泵圄1一步法热法磷酸生产工艺示意图7.2.5 二步法工艺流程二步法热法磷酸生产工艺示意图见图20尾气固2二步法热法磷酸生产工艺示意圄5 GB/T 28602-2012 7.2.6 副产工业蒸汽的二步法工艺流程副产工业蒸汽的热法磷酸生产工艺示意图见图3。尾气图3副产工业蒸汽的热法磷酸生产工艺示意圄7.3 主要设备性
15、能7.3. 1 燃烧水合塔(水化塔)结构型式z空塔,黄磷燃烧和五氧化二磷的吸收在同一塔内进行。上部为燃烧区,下部为水合区,水合区设有23层吸收喷头。上封头由冷却水冷却,塔壁有挂壁酸保护。燃烧水合塔(水化塔)适用于一步法磷酸生产工艺。工作压力:微负压。塔体材质:超低碳奥氏体不锈钢,或与此相当材质的材料。7.3.2 燃烧塔结构型式:空塔,水冷夹套结构,塔体及上下封头由冷却水冷却,能产生80.C左右的热水。燃烧塔适用于二步法磷酸生产工艺。工作压力:微负压。塔体材质:超低碳奥氏体不锈钢,或与此相当材质的材料。7.3.3 特种燃磷塔结构型式:塔壁为水冷壁结构,根据需要在塔内可加装换热管,上下封头由冷却水
16、冷却,能回收50%以上的黄磷反应热量并产生蒸汽,特种燃磷塔适用于二步法磷酸生产工艺。特种燃磷塔应按压力容器的管理规定进行设计。工作压力:微负压塔体材质:超低碳奥氏体不锈钢,或与此相当材质的材料。6 G/T 28602-2012 7.4 工序任务7.4.1 供磷系统为燃烧工序提供原料,黄磷液化后经计量通过管道输送至燃烧塔。7.4.2 燃烧系统输送到燃烧塔的黄磷通过磷喷枪被一次空气(蒸汽)雾化并与二次空气混合燃烧,生成五氧化二磷气体。7.4.3 水合眼收系统五氧化二磷与水或稀磷酸水合成为磷酸。7.4.4 压缩空气(蒸汽雾化系统为将黄磷分散为细小颗粒,加速黄磷燃烧反应提供雾化剂(压缩空气或蒸汽)的制
17、备系统。7.4.5 冷却循环水系统为磷酸生产装置中燃烧塔、水合塔(水化塔)、二级吸收塔、换热器等提供冷却水,部分燃烧热通过冷却塔移出生产系统。7.4.6 尾气眼收系统对经过水合塔(水化塔)吸收后的含有五氧化二磷和磷酸酸雾的工艺气体进行再次洗涤回收,稀磷酸返回水合塔(水化塔),提高磷的回收率并减少对环境的污染,尾气达标排放。7.5 操作程序7.5.1 启动尾气吸收系统;7.5.2 启动水合吸收系统;7.5.3 启动冷却循环水系统;7.5.4 启动引风机;7.5.5 启动压缩空气(蒸汽)雾化系统;7.5.6 启动供磷系统;7.5.7 启动燃烧系统(投料)。7.6 生产设备维护和保养7.6.1 燃烧
18、塔、特种燃磷塔、水合塔(水化塔)、吸收塔等设备及其相应管道应经常维护保养,确保正常运行。特种燃磷塔应按压力容器要求维护。7.6.2 特种燃磷塔应按压力容器的管理规定进行使用、管理和维护。7.6.3 接触高温工艺气体物料的设备、管道应采用冷却水冷却或内壁挂膜(酸膜)防止腐蚀。7.6.4 加强设备巡回检查,确保设备正常运转。7.6.6 应定期对设备进行润滑,确保设备长周期运行。7.6.7 消除设备及管道跑、冒、滴、漏及堵塞现象,发现问题应及时处理。7.6.8 应定期地维护保养及检修设备。7 GB/T 28602-2012 7.6.9 积极采用新工艺、新材料、新技术替代落后的生产工艺,替换能耗大、效
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