年產(chǎn)35萬噸食品級磷酸項目可行性研究報告(已改無錯字)

　　

【正文】 術(shù)更新，開發(fā)高附加值、高技術(shù)含量的磷化工產(chǎn)品，建設(shè) 萬 /年食品級磷酸勢在必行，產(chǎn)品在國際、國內(nèi)市場將具有較強競爭實力。 價格預(yù)測 食品級磷酸價格同其它商品一樣，與市場供需關(guān)系緊密相關(guān)，供大于求價格下跌，求大于供價格上揚。若 XX 化工有限責(zé)任公司 萬裝置建成投產(chǎn)以后，勢必會對市場造成沖擊，價格回落，影響經(jīng)濟效益，且食品級磷酸的出口退 稅率若進一步降低，也會造成同樣影響。 本可研中食品級磷酸定價為 10200 元 /噸。目前國際市場為 1550 美元 /噸。 3 建設(shè)方案及規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案 18 萬噸 /年食品級磷酸建設(shè)方案 建設(shè)單位擬建 萬噸 /年食品磷酸生產(chǎn)裝置。 同時 采用云南化工研究院黃磷燃燒制磷酸余熱回收裝置，每噸磷酸可回收 噸蒸汽（即 萬噸 /年），除供磷酸裝置自用外還可外供蒸汽約 噸，即 萬噸 /年 。 建設(shè)地點 該項目裝置擬建在 XX化工有限責(zé)任公司 內(nèi) ， 位于 湖北省黃岡市 XX 小池鎮(zhèn)沿江路 108 號 。 產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格 產(chǎn)品及中間產(chǎn)品質(zhì)量符合以下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。見下表。 熱法食品磷酸質(zhì)量指標(biāo)（添加劑 GB/T31492021） 項 目 指 標(biāo) 色度 ≤ 20 磷酸（ H3PO4）， % ≥ 砷（ As）， % ≤ 氟（ F）， % ≤ 重金屬（以 Pb計） % ≤ 氯化物（以 Cl計） ， % ≤ 硫酸鹽（以 SO4計） ， % ≤ 易氧化物（以 H3PO4計） ， % ≤ 4 工藝技術(shù)方案 19 工藝技術(shù)方案選擇 工藝技術(shù)概況 磷酸 食品磷酸作為酸味劑、酵母的營養(yǎng)劑，廣泛用于食品工業(yè)，同時作為食品級磷酸鹽原料具有廣泛的 用途。由于食品級磷酸中的雜質(zhì)指標(biāo)要求特別嚴(yán)格，目前，食品級磷酸可由濕法磷酸和熱法磷酸精制制得。其中濕法磷酸得精致難度較大，但因其成本低、耗能少，仍被采用。目前，許多國家都已能大規(guī)模生產(chǎn)濕法食品磷酸。熱法磷酸精制食品磷酸的工藝簡單，但成本較高。 由濕法磷酸凈化精制的方法主要有兩種： (1) 化學(xué)凈化精制法：利用化學(xué)物質(zhì)進行中和沉淀或硫化物沉淀法。 (2) 物理凈化精制法：離子交換法、離子交換膜電滲析法，電化學(xué)沉淀法、磷酸濃縮結(jié)晶法或復(fù)鹽結(jié)晶法、有機溶劑萃取法等。 采用單一的凈化精制方法凈化濕法磷酸，基本上不可能；一般采用復(fù)合 方法可制得食品級磷酸。 由濕法磷酸制取食品級磷酸的典型流程有：以色列 IMI開發(fā)的鹽酸法精制磷酸和日本開發(fā)的兩次化學(xué)精制、一次有機溶劑萃取精制制食品磷酸的 P－ 4流程。化學(xué)精制工序主要使用堿調(diào) pH值，使金屬離子雜質(zhì)沉淀并用活性碳吸附過濾。過濾酸用有機溶劑萃取。磷酸溶入有機相而與雜質(zhì)分離，再制得食品級磷酸。 熱法磷酸的凈化主要是除去磷酸中砷、鉛等金屬離子。熱法磷酸中約含～ %的砷，形態(tài)為亞砷酸 As（ OH） 3。可在 60～ 80℃ 下 用 H2S或用 Na2S、 P2S5處理，生成 As2S3再通過過濾除去。 工藝技術(shù)方案的比較和選擇 20 磷酸 磷酸的生產(chǎn)可分為濕法磷酸和熱法磷酸兩種工藝。即： ①磷礦用硫酸分解制取磷酸的濕法磷酸工藝； ②將磷礦轉(zhuǎn)化成黃磷然后生產(chǎn)磷酸的熱法磷酸工藝。 由于濕法磷酸工藝的產(chǎn)品磷酸濃度低，通常只有 28% P2O5，進行深度加工生產(chǎn)各種磷酸鹽，還需進行濃縮，加之濕法濃磷酸有較強的繼沉淀傾向，磷酸中含有較多鐵、鋁、鎂、鈉和鉀的磷酸鹽，因此不易生產(chǎn)高品級深度加工產(chǎn)品。而熱法較濕法具有流程短、收率高、磷酸產(chǎn)品質(zhì)量較好、污染小的特點，所以選擇采用熱法磷酸工藝。 熱法磷酸生產(chǎn)根據(jù)不同的黃磷處理方式又分 成“一步法”（即黃磷的燃燒氧化與五氧化二磷的水合吸收在一個設(shè)備內(nèi)進行）和“二步法” （即黃磷的燃燒氧化與五氧化二磷的水合吸收分別在二個設(shè)備內(nèi)進行）。整個生產(chǎn)過程需要控制燃燒、水合、熱交換和除霧四個環(huán)節(jié)。工藝特點如下： ①磷的燃燒氧化、水合。 多數(shù)裝置均采用不銹鋼制的燃燒水合塔（水冷卻）的一步法酸冷流程，只有少數(shù)小型裝置采用碳鋼內(nèi)襯耐火材料或石墨板制成的燃燒塔（爐），并且含 P2O5的氣體經(jīng)水冷不銹鋼水化塔吸收，即二步法。 ②出塔氣體的吸收凈化。 多數(shù)裝置采用文丘里洗滌器，稀酸循環(huán)吸收除霧，并由排風(fēng)機將尾氣排空 。少數(shù)裝置采用空氣噴射洗滌器等凈化設(shè)備，由壓縮空氣噴射引氣，尾氣氣量較大。 ③磷燃燒熱的交換。 多數(shù)裝置采用循環(huán)酸移走熱量，然后循環(huán)酸經(jīng)波紋板式不銹鋼冷卻器或石墨冷卻器將酸冷卻至 4045℃送回燃燒水化塔循環(huán)使用。少數(shù)小型二步法工藝裝置 21 靠燃燒塔、水化塔（水冷）的塔體散熱，配一些不銹鋼蛇管（或排管）冷卻磷酸。 ④事故磷酸（又稱紅酸）處理。 基本上是將這些磷酸少量、逐步地加入循環(huán)酸中，經(jīng)過多次反復(fù)循環(huán)而成為合格的酸，也可加入適量的雙氧水進行處理。 由于兩步法磷酸工藝黃磷燃燒更加充分，減少了磷的低級氧化物如 P2O3 的產(chǎn)生，延長了水合時間，提高了磷酸的質(zhì)量，下一步產(chǎn)品如磷酸鹽等質(zhì)量更加有保證；同時可以采用特種鍋爐帶走黃磷燃燒的輻射熱副產(chǎn)蒸汽，后續(xù)換熱器也將相應(yīng)改小，減少了冷卻水使用量，更進一步減少了供水能耗，具有消除視覺污染和明顯節(jié)水的功效。因此本可行性研究推薦采用“二步法”工藝建設(shè) 萬 /年食品級磷酸裝置。 熱法磷酸約含 ～ %的砷，形態(tài)為亞砷酸 As(OH)3。為除去這些砷，可在酸中，于 60～ 80℃下用 H2S 或用 Na2S、 P2S5處理，生成 As2S3再通過過濾除去。本可行性研究推薦采用 Na2S 處理， 生成的 H2S 氣體用液堿吸收生成 Na2S濃縮后可以循環(huán)利用。 工藝流程和消耗定額 化學(xué)反應(yīng)式 磷酸 磷酸生產(chǎn)工藝的主要化學(xué)反應(yīng)式如下： P4 + 5O2 = 2P2O5 P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 熱法磷酸凈化主要化學(xué)反應(yīng)式如下： 2As（ OH） 3 ＋ 3H2S ＝ As2S3 ＋ 6H2O 工藝流程概述 22 食品級磷酸 工藝流程說明 將黃磷在熔磷槽內(nèi)熔化成液體，經(jīng)磷噴嘴送入特種燃磷爐，同時用壓縮空氣（一次空氣）將磷霧化，使磷氧化燃燒生成五氧化二磷，同時放出大量熱量，這些熱能通過輻射換熱的形式被設(shè)置于燃磷爐壁面的一系列上升管內(nèi)的水吸收從而副產(chǎn)蒸汽。為了使磷氧化完全，在塔頂還需補充二次空氣。從燃磷爐出來的含 P2O2氣體進入水化塔，在塔頂壁淋灑 30～ 40℃的循環(huán)磷酸，使五氧化二磷氣體進一步冷卻，同時水合成磷酸，使循環(huán)磷酸的濃度不斷提高至一定濃度后輸送到后一工序。循環(huán)磷酸通過板式換熱器與水換熱，降低溫度后返回塔內(nèi)，在塔壁形成酸膜保護塔避免受高溫?zé)煔馇治g，并繼續(xù)吸收燃燒產(chǎn)生的熱量和五氧化二磷氣體，排出的氣體進入文丘里除沫器以回收磷酸，經(jīng)冷卻至 30～ 40℃后得到 85%的磷酸。再經(jīng)硫 化鈉除砷和雙氧水脫色后即可得到食品級磷酸。除砷過程產(chǎn)生的尾氣中的硫化氫氣體經(jīng)堿洗吸收后放空（硫砷化合物沉淀分離后包裝庫存）。 23 圖 41 食品級磷酸工藝流程圖 消耗定額 表 41 食品級磷酸消耗定額 序號 項 目 單位 消耗定額 備 注 一 原輔料及輔助材料 1 黃磷 P4≥ % t 2 硫化鈉 t 3 雙氧水 H2O2≥ % t 4 包裝桶 35Kg/只 29只 /噸 二 動力 1 電 kwh 180 2 循環(huán) 冷卻補充水 t 24 3 工藝純水 t 4 軟水 t 5 副產(chǎn)蒸汽 t 1． 512 其中可外供蒸汽 主要設(shè)備 表 43 主要設(shè)備一覽表 序號 設(shè)備名稱 規(guī) 格 單位 數(shù)量 一 磷酸裝置主要設(shè)備 1 熔磷槽 臺 1 2 液磷貯槽 臺 1 3 司磷釜 ф 2021 5000 臺 1 4 熱水槽 臺 1 5 旋渦泵 臺 4 6 特種燃磷爐 D均 =2700， H=16600 臺 1 7 水化塔 臺 1 8 循環(huán)酸泵 IJ300250400A 臺 2 9 板式換熱器 BR06（ 16/150） 180MS 臺 1 10 空氣壓縮機 臺 1 11 文丘里除霧器 ф 170 臺 1 12 復(fù)檔除霧器 ф 1200 臺 1 13 文丘里酸槽 臺 1 14 文丘里酸泵 臺 1 15 燃磷尾氣堿洗塔 ф 1600 10000 臺 1 16 H2S尾氣堿洗塔 規(guī)格：φ 2500 6500 材質(zhì)： 304 臺 1 17 液堿泵 材質(zhì)： 304 臺 1 18 堿液貯槽 材質(zhì)： 304 臺 1 19 風(fēng)機 臺 2 20 硫化鈉溶解 槽 臺 1 21 除砷釜 V＝ 5m3 材質(zhì)： 316L 臺 4 25 22 過濾機 臺 2 23 脫氣塔 臺 1 24 脫色釜 臺 2 25 磷酸貯槽 V=500m3 材質(zhì)： 316L 臺 2 26 全自動軟化水處理設(shè)備 套 1 自動控制 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定 《自動化儀表選型規(guī)定》 HG20507— 92 《控制室設(shè)計規(guī)定》 HG20508— 92 《儀表供電設(shè)計規(guī)定》 HG20509— 92 《儀表 供氣設(shè)計規(guī)定》 HG20510— 92 《信號報警連鎖系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》 HG20511— 92 《石油化工自控設(shè)計技術(shù)規(guī)定》 CD50A3— 81 自控技術(shù)方案 自控水平及主要技術(shù)方案 根據(jù)所確定的工藝技術(shù)方案和工藝流程，結(jié)合目前國內(nèi)同類裝置的成功經(jīng)驗，本著 “ 技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、操作方便” 的原則，本研究采用 DCS系統(tǒng)，以完成整個生產(chǎn)過程的主要工藝參數(shù)的在線監(jiān)測、分析、顯示、記錄、報警和實時控制，本設(shè)計設(shè)置兩個控制室，四個控制站或工程師站。 主要控制方案為：依據(jù)工藝裝置的規(guī) 模、工藝流程的特點及操作上的要求，采用 DCS自動控制系統(tǒng)和手動遙控對工藝參數(shù)進行檢測、調(diào)節(jié)。從生產(chǎn)裝置的實際情況考慮，調(diào)節(jié)系統(tǒng)都由 DCS控制系統(tǒng)來完成，對生產(chǎn)過程的重要控制點及安全設(shè)有報警系統(tǒng)并與相關(guān)動力進行聯(lián)鎖。 同時考慮本裝置的安全性，防止終端爆燃的發(fā)生，還在自動控制的平臺對主要參數(shù)進行顯示和報警，及時發(fā)現(xiàn)故障，并對主要點設(shè)立安全聯(lián)鎖和后備操作器。 26 儀表類型的確定 DCS系統(tǒng) 集散控制系統(tǒng)采用性能價格比高的 DCS系統(tǒng)。選用比較實用、組態(tài)和操作方便以及有成功經(jīng)驗的控制系統(tǒng)，能滿足生產(chǎn)的需要，并要求系統(tǒng)供 應(yīng)商技術(shù)過硬，售后服務(wù)好。 溫度儀表 集中檢測點選用防腐型鎳鉻 鎳硅熱電偶、防腐型型 Pt100熱電阻，能直接輸入至控制系統(tǒng)的模塊上，現(xiàn)場溫度測量選取用雙金屬溫度計。 壓力儀表 集中檢測點選用智能型壓力變送器，輸出信號為 4~20mA,對于結(jié)晶、腐蝕、高粘度場合，采用法蘭遠(yuǎn)傳壓力變送器。 就地壓力檢測選用彈簧管壓力表、氨用壓力表、膜片壓力表，隔膜壓力表。 流量測量儀表 流量測量對于強腐蝕性或含有固體顆粒的導(dǎo)電介質(zhì)的流量測量選用電磁流量計。 腐蝕性較小、粘度不大的液體測量選取用不銹鋼渦輪流量計。