GB-T33321-2016黃磷生產(chǎn)技術規(guī)范

黃磷生產(chǎn)技術規(guī)范Productiontechnicalregulationforyellowphosphorus2016-12-13發(fā)布中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布GB/T33321—2016前言 I 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4基本生產(chǎn)要求 5設計要求 6生產(chǎn)過程控制 47生產(chǎn)設備維護和保養(yǎng) 8產(chǎn)品品質(zhì)要求 9生產(chǎn)工藝安全 10污染物控制 附錄A(規(guī)范性附錄)原始開車、化工投料、升負荷操作 I本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會提出。本標準由全國化學標準化技術委員會無機化工分技術委員會(SAC/TC63/SC1)歸口。本標準起草單位：中海油天津化工研究設計院、貴州省惠水川東化工有限公司、貴州省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院、開陽質(zhì)量計量檢驗檢測中心有限責任公司、中國無機鹽工業(yè)協(xié)會。1黃磷生產(chǎn)技術規(guī)范1范圍2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB4053.1固定式鋼梯及平臺安全要求第1部分：鋼直梯GB4053.2固定式鋼梯及平臺安全要求第2部分：鋼斜梯GB4053.3固定式鋼梯及平臺安全要求第3部分：工業(yè)防護欄桿和鋼平臺GB7816工業(yè)黃磷GB8978污水綜合排放標準GB9078工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準GB12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準GB16297大氣污染物綜合排放標準GB18071.7—2012基礎化學原料制造業(yè)衛(wèi)生防護距離第7部分：黃磷制造業(yè)GB21345黃磷單位產(chǎn)品能源消耗限額GB/Z24784—2009黃磷安全規(guī)程GB50016建筑設計防火規(guī)范GB50187工業(yè)企業(yè)平面設計規(guī)范GB50483化工建設項目環(huán)境保護設計規(guī)范GB50489化工企業(yè)總圖運輸設計規(guī)范黃磷生產(chǎn)系統(tǒng)theproductionsystemofyellowphosphorus從磷礦石、炭質(zhì)還原劑(焦丁或煤丁)、硅石經(jīng)預處理后計量并進入其倉庫的輸送設備、外供電經(jīng)計量進入電爐變壓器及動力變壓器開始，到黃磷尾氣、各種廢氣、廢水及固體廢物經(jīng)處理后送出和成品黃磷包裝人庫為止的相關工序組成完整的工藝過程、設施及設備?；旌蠣t料matchedfurnacecharge進入黃磷電爐的磷礦石、炭質(zhì)還原劑(焦丁或煤丁)和硅石混合物，混合料中的P?Os稱人爐料品位，它的含量高低直接影響制磷電爐操作和經(jīng)濟技術指標。2磷礦石品位組分thecompositionofmatchedfurnacecharge黃磷尾氣exhaustinggasofyellowphosphorus黃磷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有固體雜質(zhì)等與磷粘附在一起的無定形乳膠狀混合物。MK只考慮爐料中氧化鈣、二氧化硅含量的為二元酸度，表達式為MK=n(SiO?/CaO);同時考慮三氧爐渣殘磷slagresidualphosphorus爐渣中殘余的五氧化二磷含量。多電極制磷電爐multielectrodephosphorusfurnace采用三相6根、7根或三相多根石墨電極降低電極電流密度、達到增大電爐容量、滿足和適應黃磷生產(chǎn)特殊工藝技術要求的獨創(chuàng)爐型。電爐熔池electricfurnace爐內(nèi)磷酸鹽化學還原反應的熔融物料含炭層，電能轉(zhuǎn)換成熱能，電流和熱量流動、產(chǎn)生的主要的設計產(chǎn)能20000t/a(含)以上的黃磷電爐。設計產(chǎn)能為10000t/a(含)～20000t/a的黃磷電爐。設計產(chǎn)能小于10000t/a的黃磷電爐。34.3環(huán)保和資源節(jié)約綜合利用要求處置及綜合利用應符合GB8978、GB16297和黃磷行業(yè)準入條件的要求。新建、在建和現(xiàn)有黃磷裝置經(jīng)濟技術指標應符合GB21345及黃磷行業(yè)準人條件的要求。5設計要求黃磷生產(chǎn)企業(yè)與敏感區(qū)之間所需衛(wèi)生防護距離應符合GB18071.7—2012第4章的規(guī)定。5.2.3合理確定通道寬度，主干道寬度不小于8m,輔道寬度不小于6m,道路上空凈高度主道不小于轉(zhuǎn)彎半徑應符合GB50016的規(guī)定。腐蝕性氣體場所全年最小頻率風向的下風側和有水霧場所冬季盛行風向的上風側。室外總變電所的最外構架邊緣與易泄漏、散發(fā)腐蝕性氣體和粉塵的設施邊緣之間的距離宜大于50m。災危險區(qū)域建筑物之間的防火間距、甲類火災危險區(qū)域與民用建筑物之間的防火間距及與其他各裝置、建筑物之間的防火間距應符合GB50016的規(guī)定。5.2.9黃磷生產(chǎn)企業(yè)應設置應急事故處理池，應急事故處理池的設置應符合GB50016、GB50483的4GB/T33321—20165.3工藝設計5.3.1勞動安全衛(wèi)生防護設施、環(huán)境保護設施和消防設施應做到與主體工程同時設計、同時施工、同時投產(chǎn)使用。5.3.2工藝設計應優(yōu)化工藝流程，合理優(yōu)化設備配置，充分考慮安全設施、環(huán)保設施和消防設施與工藝裝置的結合。5.3.3工藝設計應采用先進的工藝、設備，生產(chǎn)過程自動化，宜采用DCS集中控制系統(tǒng)。生產(chǎn)企業(yè)，應根據(jù)本企業(yè)工藝特點，裝備功能完善的自動化控制系統(tǒng)，嚴格工藝、設備管理。對使用重點監(jiān)管的危險化學品數(shù)量構成重大危險源的生產(chǎn)、儲存裝置，應裝備自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度、壓力、液位等重要參數(shù)的實時監(jiān)測。5.3.4對易燃、易爆的工藝、作業(yè)和施工過程，應采取防火防爆措施。對產(chǎn)生危險和有害因素的過程，應配置監(jiān)控檢測儀器、儀表，必要時配置自動聯(lián)鎖、自動報警裝置。5.3.5同一性質(zhì)的生產(chǎn)工藝設備宜集中布置，并充分考慮操作、檢修、安全通道等的間距要求。5.4建(構)筑物5.4.1廠房建(構)筑物應符合GB/Z24784—2009第6章的規(guī)定。5.4.2生產(chǎn)廠房等建(構)筑物的地面、墻體、梁、柱等應采取有效的防腐蝕措施。5.4.3生產(chǎn)車間地面應平整，易于清掃，清污分流。5.4.4固定式鋼梯及平臺的安全要求應符合GB4053.1、GB4053.2、GB4053.3的規(guī)定。6生產(chǎn)過程控制6.1電爐法制磷方法磷礦石、硅石和炭質(zhì)還原劑(焦丁或煤丁)三種原料在高溫下熔融發(fā)生化學還原反應，使其中的磷升華，經(jīng)除塵、冷凝洗滌、精制分離得到成品磷。同時，副產(chǎn)磷鐵和爐渣，尾氣可作燃料和下游化工產(chǎn)品的原料。電爐法制磷主要生產(chǎn)工藝包括原料制備、電爐制磷、磷爐氣除塵收磷、精制成品包裝和污水處理五個部分。6.2電爐法制磷原理主要化學反應為：4Ca?F(PO)?+21SiO,+30C1300℃~1500℃3P1+30CO↑+SiE,++20CaSiO,副反應為：生成的二氧化碳被還原成一氧化碳：CO?+C=CO↑生成的鐵又與磷化合生成磷鐵：8Fe+P=4Fe?P6.3工藝流程概述磷礦石、炭質(zhì)還原劑(焦丁或煤丁)和硅石進入原料倉，經(jīng)稱量、配料后送到磷爐頂部混合料倉，從下料管進入爐內(nèi)，在電熱作用下發(fā)生化學還原反應，產(chǎn)生的磷爐氣從爐蓋上的導氣管進入冷凝塔，氣態(tài)磷5蒸氣被噴淋水冷凝為液態(tài)粗磷，進入受磷槽，定期將粗磷虹吸到精制槽漂洗沉降獲得黃磷。尾氣經(jīng)尾氣總水封放空燃燒及綜合利用。磷精制產(chǎn)生的泥磷通過制取黃磷或制磷酸等方法回收磷；系統(tǒng)中產(chǎn)生的含磷廢水送到污水處理站，經(jīng)中和處理循環(huán)使用，含磷廢水零排放。6.4工序過程控制據(jù)原料工藝計算要求配料，確保所需的備料和供給。磷礦石、炭質(zhì)還原劑(焦丁或煤丁)、硅石三種原料分別用裝載機送入進料漏斗、皮運機，經(jīng)分料機落入轉(zhuǎn)筒干燥機，干燥后的物料冷卻篩分送入備料倉；按爐料組分配比經(jīng)電子稱重配料后由皮帶輸送(或大傾角皮帶)至爐頂混料倉。6.4.1.4工藝過程控制原料制備工序工藝控制指標應符合表1要求。表1原料制備工序工藝控制指標原料指標粒度水分含量磷礦石粒度/mm占比/%爐型水分/%含量/%—大型磷爐五氧化二磷(P?O?)中、小型磷爐炭質(zhì)還原劑 大型磷爐固定碳揮發(fā)分(焦丁)中、小型磷爐揮發(fā)分(煤丁)灰分6表1(續(xù))原料指標粒度水分含量硅石二氯化硅(SiO?大型制磷電爐負荷≥100%,焦丁粒度3mm～12mm。用煤丁(白煤)作炭質(zhì)還原劑，粒度3mm～14mm,配料過量系數(shù)取低限、MK值取高限。石油焦、瀝青焦、石墨化炭素材料破碎等不能作為電爐制磷的炭質(zhì)還原劑。b)當烘干機溫度達到200℃以上時均勻給料、調(diào)整轉(zhuǎn)數(shù)；c)任何情況下的停車，應遵循先停止供料，然后依次停分料皮帶機、烘干機、皮帶運輸機除塵設備和引風機(開車順序與停車順序相反);d)若火焰熄滅應立即封死水封，關閉尾氣(一氧化碳),應查明原因后重新點火；f)定期檢查大傾角輸送機兩側“裙邊”是否平穩(wěn)，垂直中心線偏差不大于3mm。6.4.1.4.2.3電子配料皮帶稱控制應遵循以下要點：a)炭質(zhì)還原劑(焦丁或煤丁)、硅石與磷礦石的配料比例以1000kg磷礦石為基準，誤差不大于b)電子皮帶秤每周進行一次零點校準，每年進行一次實物校準?；旌狭辖?jīng)下料管人爐后，由上至下經(jīng)過生料層、半熔融層、熔融物料含炭層(熔池)、在約1400℃的高溫下還原反應、升華磷蒸氣，磷渣和磷鐵通過渣層和磷鐵層排出，爐氣從導氣管進入冷凝收磷系統(tǒng)。磷礦石、炭質(zhì)還原劑(焦丁或煤丁)、硅石在爐內(nèi)相互接觸，通過電能、熱能將其半熔融、物料擴散形成反應空間(熔池),五氧化二磷還原升華，隨同反應所產(chǎn)生的氣體、熱量逸出，磷爐氣與生料熱交換、初7高溫爐料中的三氧化二鐵被炭還原成鐵，與上升的磷蒸氣接觸生成磷鐵沉于爐底。殘余爐渣、富積焦丁(或大粒度焦丁)等通過渣、鐵口定期排出，磷爐形成一個連續(xù)不斷還原反應、氣體升華、爐渣分離、排出的新陳代謝生產(chǎn)過程。電爐制磷工序工藝控制指標應符合表2要求。表2電爐制磷工序工藝控制指標爐渣酸度(MK)*五氧化二磷(P?Os)°,w/%變壓器油水冷卻器人口水溫/℃≤油溫/℃<出渣出渣(鐵)周期/MW(h)撈渣時間/h1電爐控制二次側電壓/V對應擋位、功率二次側電流/A對應擋位、功率功率因數(shù)>爐內(nèi)壓力/Pa(mmH?O柱)爐氣出口溫度/℃<爐壁溫差/℃<爐底溫差/℃<電極電極出夾持器高度/mm>出爐前電極水封高度/mm出爐后電極水封高度/mm<月平均酸度(MK)≤0.85、月平均四元酸度≤0.95(月平均),最高與最低差值<0.25。·月平均爐渣殘磷(P?O?)含量≤2.5(使用煤丁時月平均爐渣殘磷(P?O?)含量≤3),最高與最低差值<2.6.4.2.4.2.1新制磷電爐(包括長期停爐)開爐應進行原始開車、投料、升負荷操作過程控制見附錄A。a)根據(jù)磷爐狀況、電流變化經(jīng)?；顒与姌O；b)電極電流調(diào)整范圍為一個出渣周期后電極位置下降600mm～800mm、周期內(nèi)上升幅度為100mm/h～150mm/h;8a)掌控磷爐變壓器技術參數(shù)，檔位與對應的二次側電壓、電流和電爐功率(負荷)應嚴格控制；d)擋位調(diào)整、增減負荷不應在低功率(小于50%)下長期運行。a)無論何時磷爐系統(tǒng)均應微正壓操作運行；b)每次提夾頭100mm～150mm,不應在出渣過程中提夾頭(放電極);c)建立電極消耗“檔案”,每30d統(tǒng)計每根電極消耗總量；d)電極消耗量差值大于600mm/30d應查找原因；e)吹氧管不應粘油、通釬不應粘水，不應向渣道和磷鐵坑沖水；f)出渣累計電耗60MW～80MW(間隔4h),不準應單一渣口出渣；g)電極上過漲快應將渣排盡，多通渣眼帶焦出爐；h)每天應至少排盡一次爐渣，觀察、調(diào)整電極端頭在同一水平面。a)停爐1h內(nèi)，除磷爐變壓器分閘外，系統(tǒng)照常運行；b)停爐10h內(nèi)，出渣后運行1h～2h調(diào)整電極分閘，其余同上；c)停爐24h~72h以內(nèi)，出渣后運行0.5h調(diào)整電極分閘，噴淋系統(tǒng)4h后停；d)短期停爐系統(tǒng)壓力不應抽成負壓，合閘后注意水封、導氣管溫度調(diào)節(jié)。a)停爐前3d～5d適當增加硅石、減少焦丁(煤丁);b)停爐后左渣口出渣10min～20min、右渣口將爐內(nèi)殘渣排盡分閘；c)所有電極降到爐底(可提夾頭),根據(jù)停爐時間，每根電極上提50mm～150mm;d)記錄每根電極的下降長度、分閘前的電極電流以備下次開爐查看；e)大修或扒渣，提前8h～16h停止加料，導氣管溫度不超過500℃;f)分閘后將電極提至高位，8h內(nèi)可將電極拔出。6.4.2.4.2.7長期停爐后開爐操作應遵循以下要點：a)引電流與電極直接烘爐基本相同，升擋與負荷、工況協(xié)調(diào)；b)不應第一次出渣后在高擋、高負荷下運行；c)應在60%負荷下運行24h后，綜合分析工藝指標后再決定是否調(diào)擋升負荷；d)合閘開爐從低擋位開始，不應頻繁分合閘、升降擋；e)多電極制磷電爐開爐中(包括長、短期停爐)若未出現(xiàn)過所有電極無電流情況，只需掌握爐內(nèi)電f)任何時候磷爐系統(tǒng)不應負壓操作，密切聯(lián)系、溝通協(xié)調(diào)。電爐制磷工序主要設備有制磷電爐、磷爐變壓器。磷爐主要由爐殼、襯里、電極和電極升降裝置、水及以下的制磷電爐采用三相變壓器，容量28000kVA以上的選擇三臺單相變壓器。6.4.3磷爐氣除塵收磷工序采用噴淋、洗滌合二為一的冷凝除塵收磷工藝，或先用靜電除塵后再冷凝收磷；依靠噴淋水冷卻使9磷爐氣中的磷冷凝沉降回收。氣在塔內(nèi)停留時間約100s,冷凝率可達99%以上。大型制磷電爐為降低尾氣含磷量，采用真空抽吸制冷或水冷機組裝置提供小于20℃的冷凍水用于冷凝塔，控制尾氣磷含量小于1g/m3。電爐出來的磷蒸氣通過橫直導氣管(大型磷爐經(jīng)爐頂角伐進入靜電除塵)進入1*噴淋冷凝塔底部，與噴淋水逆流接觸進入2#噴淋塔、3*噴淋塔；經(jīng)噴淋冷凝的磷晶核迅速增大落人受磷槽形成粗磷；尾磷爐氣除塵收磷工序工藝控制指標應符合表3要求。表3磷爐氣除塵收磷工序工藝控制指標項目1*塔噴淋水溫度/℃2*塔噴淋水溫度/℃3*塔噴淋水溫度/℃≤噴淋水噴頭壓力/(kg/Pa)≥1噴淋水流量/(m3/h)尾氣出口壓力/Pa尾氣溫度/℃≤尾氣殘磷/(g/m3)≤1保證3*塔噴淋水不大于40℃,控制尾氣殘磷小于1g/m3。6.4.3.4.2.21*噴淋冷凝塔應熱量充足、避免驟冷，熱冷凝溫度偏低可通入蒸汽加溫。磷爐氣除塵收磷工序主要設備有靜電除塵(大型磷爐)、1*噴淋塔、2*噴淋塔、3*噴淋塔、受磷槽、尾氣U型(箱式)水封、蒸汽管道、真空水循環(huán)泵。大型制磷電爐還有真空抽吸制冷或水冷機組裝置。6.4.4精制及成品包裝工序54MW大型制磷電爐裝置采用磷過濾器，通過1%～2%硅藻土懸浮液循環(huán)，在帶濾網(wǎng)的濾盤上過濾粗磷，合格磷進入空心軸內(nèi)，濾渣由離心力甩出。中小型制磷電爐裝置采用自然沉降間歇作業(yè)，在槽內(nèi)通入蒸汽、熱水加溫、均勻攪拌，使粗磷中的膠狀雜質(zhì)分離、漂浮，在約70℃的熱水中保溫、靜置24h得到成品黃磷。利用位差將粗磷從受磷槽虹吸入精制鍋(精制槽),經(jīng)過熱水漂洗、精制、靜置、使磷與其他雜質(zhì)分離，合格黃磷成品計量、包裝；泥磷通過精制槽排污閥進入泥磷槽，用泵抽取、車輛等運送到泥磷回收裝置。精制及成品包裝工序工藝控制指標應符合表4要求。表4精制及成品包裝工序工藝控制指標受磷槽溫度/℃精制槽溫度/℃預沉槽溫度/℃加熱漂洗時間/h靜置沉降時間/h>6.4.4.4.2.7液磷與泥磷無清晰界面，包裝時電子稱。在黃磷污水中加入絮凝劑，采用平流池折流沉降和石灰中和控制pH值的工藝進行污水處理。來自生產(chǎn)的污水進入平流預沉池，在絮凝劑的作用下借重力分離，經(jīng)折流池石灰中和到循環(huán)水儲池，用大循環(huán)水泵一路送沖渣池為補充水；另一路送噴淋冷凝系統(tǒng)；沉淀后的污泥用泵送污泥濃縮池，經(jīng)真空脫水機(壓瀝機)脫水，脫水后的污泥排出外運，污水返回污水處理站。污水處理工序工藝控制指標應符合表5要求。表5污水處理工序工藝控制指標處理前處理后磷(P)含量/(mg/L)氟(F)含量/(mg/L)懸浮物/(mg/L)硫酸鹽(以SO,計)含量/(mg/L)6.4.5.4.2.1絮凝劑充分溶解，攪拌均勻后加入污水處理進水口(1000m3污水投加量約1kg絮凝劑)。6.4.5.4.2.2生石灰經(jīng)消化后配制成石灰乳，均勻加入中和池中，pH值控制過低會導致設備、管道嚴重6.4.5.4.2.6水處理過程中系統(tǒng)水平衡失調(diào)應調(diào)控補水，不應直接向大循環(huán)水儲池補水，應先供冷凝塔作噴淋用水。污水處理工序主要設備有含磷污水折流沉降系統(tǒng)、事故應急水池，絮凝劑攪拌槽、石灰攪拌池、污泥濃縮池、真空脫水機(壓濾機)。7生產(chǎn)設備維護和保養(yǎng)生產(chǎn)過程相關人員應進行巡檢，并進行常規(guī)性日常維護。7.2檢修維護分類及周期黃磷生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)裝置在正常的生產(chǎn)條件下，檢修維護分類及周期應按表6要求進行。表6檢修維護分類及周期檢修維護周期/月檢修維護分類小修中修大修8產(chǎn)品品質(zhì)要求產(chǎn)品質(zhì)量應符合GB7816的規(guī)定。9生產(chǎn)工藝安全安全生產(chǎn)條件應符合GB/Z24784-2009的規(guī)定。10污染物控制污染物控制應符合GB16297、GB9078、GB8978、GB12348、黃磷行業(yè)準人條件等標準和法規(guī)的規(guī)定。(規(guī)范性附錄)A.1工藝方法大型采用電極直接烘爐，中小型制磷電爐采用木柴烘爐或采用電阻絲烘爐，多電極制磷電爐多采用電極直接烘爐。電極直接升溫烘爐、焙燒，電流通過電極和焦炭、炭磚層形成電阻熱(有少量電弧熱),熱量傳遞、擴散通過事先鋪設的焦炭