年产6吨氯化磷生产工艺设计方案样本.doc

序言

三氯化磷是中国无机盐工业中常常使用一个关键产品，又称“氯化亚磷”，简称“氯化磷”。分子式：PCl3。为无色透明带有刺激味发烟液体。假如有微量游离黄磷存在时，则为浑浊黄色液体。有毒及腐蚀性，可溶于苯、乙醚、氯仿、二硫化碳、四氯化碳，和水反应强烈，并放出白色烟雾状有刺激腐蚀性氯化氢气体。反应时会产生火花，甚至引发爆炸。遇水或潮解能分解为盐酸和磷酸，对镍和铅以外其它金属有强烈腐蚀性，使金属变质，造成形成易燃氢气。和氧作用生成氧氯化磷，和硫作用生成硫氯化磷，蒸汽刺激粘膜引发酸类烧伤。三氯化磷和很多有机物反应生成磷酸酯类，是生产多个有机磷农药原料，可用于制造农药敌百虫、硫氯化磷、氧氯化磷、亚磷酸、亚磷酸酯和其它磷化物，还可用作氯化剂、半导体掺杂源，乙醚分析中催化剂和高纯磷制备等[1]。
多年来，受资源、能源和环境问题影响，世界磷酸盐产品市场趋于饱和，磷化工产品市场竞争日趋猛烈。做大做优做强中国磷化工产业，尤其是精细磷化工产业，是中国磷化工行业必需认真面正确问题，也是中国磷化工产业健康快速可连续发展基石。中国磷化工产品不仅品种、规格不多，甚至精细磷化工产品还需从国外进口，很多中国各行业需要高质量磷化工产品必需依靠进口。中国磷化工行业产品结构不够合理，低附加值无机磷化工产品百分比过大，高附加值有机磷产品百分比较小，很多企业产品还停留在多个大宗传统产品上[18]。 三氯化磷做为一个基础化工原料，使用广泛，需求量大；现在工业上生产三氯化磷关键有3种工艺，第一个是氯气和磷酸盐类（如磷酸钙）反应制得，第二种是氯气和液态黄磷直接反应制得，第三种是以三氯化磷为溶剂，将黄磷溶于其中，再在混合液中通入氯气反应制得，该法简称为溶剂法。第一个方法工艺生产路线复杂，投资大，生产成本高，第二种方法反应猛烈，操控性不强，安全性差，第三种方法生产工艺比较简单，投资小，也比较轻易操控，安全系数较高。现在中国关键以第三种方法进行生产，本文也关键介绍以溶剂法生产三氯化磷工艺在工艺步骤图设计过程中关键安全注意事项[4]。

摘要

本设计是以磷和液氯为原料年产6万吨三氯化磷合成工段工艺步骤设计。经中国外各生产工艺比较，采取了以三氯化磷为溶剂，氯气氯化黄磷生产三氯化磷工艺，在合成三氯化磷生产中，先将磷变为熔融状态，液氯汽化；氯化釜内有三氯化磷成品。本设计关键对三氯化磷生产进行了工艺设计、三废处理、生产安全设计、物料衡算，关键精馏工段设计计算。并绘制了工艺步骤图、立面图和平面部署图。

关键字：三氯化磷；合成；工艺设计

Abstract

This design is based on phosphorus and liquid chlorine as raw material to produce 60000 tons of phosphorus trichloride synthesis section process design. Via the comparison of the production process at home and abroad, adopted the phosphorus trichloride as solvent, chlorine chloride yellow phosphorus trichloride production process, in the synthesis of phosphorus trichloride production, phosphorus into molten state, first liquid chlorine vaporization; Chloride kettle with phosphorus trichloride finished products. This design is mainly on the phosphorus trichloride production process design, the design of the "three wastes" treatment, production safety and material balance, the calculation in the design of the main distillation section. And draw a process flow diagram, elevation and plane layout.
Key words：Phosphorus trichloride; Synthesis; Process design目录
摘要 2
第一章 绪论 7
1.1选题意义 7
1.2厂址选择 8
1.2.1选择标准 8
1.2.2选择优势 8
1.3 设计标准和依据 9
1.3.1设计标准 9
1.3.2设计依据 10
1.3.2.1国家、行业及地方相关法律、法规、规章及规范性文件 10
1.3.2.2 国家、行业及地方相关标准、规范 11
1.4 防雷、防静电接地设施 12
1.5采取其它电气安全方法 13
1.6化工自动控制 15
第二章 三氯化磷反应原理及原料性质 16
2.1产品说明 16
2.1.1产品名称及技术指标 16
2.1.2产品性能 16
2.1.3用途 16
2.2化学反应过程及原理 17
2.2.1反应原理 17
2.2.2原料理论消耗量计算 17
2.3原料说明 18
2.3.1关键原料性质 18
2.3.1.1黄磷 18
2.3.1.2氯气 18
2.3.2关键原材料技术标准 18
2.4原料注意事项 18
2.4.1黄磷 18
2.4.2氯气 19
第三章 工艺控制过程 20
3.1目标 20
3.2生产工艺步骤简述 20
3.3控制方法 21
3.4 操作方法 22
3.4.1 开车操作 22
3.4.2正常操作 22
3.4.2.1 压磷 22
3.4.2.2 液氯汽化 23
3.4.2.3 氯化 23
3.4.2.4 停车操作 23
3.5生产工艺比较 24
3.5.1 原生产工艺存在关键缺点 24
3.5.2 现行方案 25
3.5.3 优化生产工艺和设备效果 27
第四章 工艺步骤设计 28
4.1工艺步骤 28
4.1.1 液氯汽化工序 28
4.1.1.1 液氯卸车(氯气加压卸车) 29
4.1.2 黄磷储存工序 29
4.1.3 三氯化磷合成工序 30
4.1.4精馏及尾气处理工序 30
4.2中控分析工序控制参数 30
4.2.1 液氯气化 30
4.2.2 融磷工段 30
4.2.3 氯化反应 31
4.2.4 物料回收 31
4.2.5废气、废水处理 31
4.2.5.1废气 31
4.2.5.2废水 32
4.2.5.3 固体废物（废渣、废液） 32
4.3工艺计算 32
4.3.1物料衡算 32
4.3.2 排放物综合表 34
4.3.3 热量衡算 34
4.3.3.1 各项热量值计算 34
4.3.3.2 传热面积确实定 35
4.3.3.3 传热剂用量计算 35
第五章 精馏填料工段设备设计及计算 36
5.1目标 36
5.2精馏工段关键设备 36
5.2.1 精馏塔 36
5.2.1.1填料塔结构 36
5.2.1.2填料类型及性能评价 37
5.2.1.3填料塔设计基础步骤 37
5.2.2 冷凝器 42
5.2.2.1试算和初选冷凝器规格 42
5.2.2.2核实压强降 43
5.2.2.3 核实总传热系数 45
第六章 三废处理 47
6.1三废起源 47
6.2污水处理 48
6.2.1厂区排水 48
6.2.1.1生活污水系统 48
6.2.1.2生产污水系统 48
6.2.1.3早期污染雨水及冲洗排水系统 48
6.2.1.4清净雨水排水系统 49
6.2.1.5事故消防废水系统 49
6.2.1.6污水处理 50
6.3废气处理 52
6.4固废处理 53
第七章 资源掌控及未来发展空间 54
结束语 56
参考文件 58
附录 59
三化装置概况 59
设备一览表 60
设计中安全注意事项 63
成本测算 66
谢辞 67

第一章 绪论

1.1选题意义
三氯化磷用途十分广泛，大量用于制造敌百虫、甲胺磷、乙酰甲胺磷、稻瘟净等有机磷农药原料，也是乙烯利、三氯硫磷、三氯氧磷、亚磷酸、磷酸三苯酯等原料，还可用于医药、染料、香料等其它有机合成工业。三氯化磷可和烷基醇、芳基卤化物反应制造有机磷农药（如敌百虫、稻瘟净等），也可和水、甘氨酸、甲醛等反应制成除草剂、草甘磷等。也是制造五氯化磷、三氯氧磷、三氯硫磷、亚磷酸及其酯类原料。它和脂肪醇制成烷基亚磷酸酯或烷基磷酸酯常见作表面活性剂、水处理剂、阻燃剂、增塑剂等；和芳香醇反应生成芳基亚磷酸酯，用作稳定剂；和格利亚试剂反应制成三烷基膦或三芳基膦，用作催化剂；和磷化氢反应制成三辛基膦氧化物，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、磺胺嘧啶、磺胺五甲氧嘧啶、雷米邦A等。由三氯化磷制得烷基磷酸酯，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；也可用于珠光金属垫层。因为磷系化工产品有各自独具优良性能，在很多领域内替换了原非磷系功效性化工产品，就以三氯化磷为原料磷系产品为例；如高效、低毒有机磷农药，新型水处理剂、阻燃剂、增塑剂和稳定剂等，伴随国民经济发展，需求量和日俱增，受中国、国外扩大转基因玉米和大豆种植影响，除草剂草甘膦需求快速增加，从而愈加拉动了生产草甘膦原料三氯化磷等需求。合成材料用稳定剂伴随聚氯乙烯等产量快速增加，按现在生产水平还需上百倍增加才能满足需要，而增塑剂工业也要在材料工业快速发展现况下立即赶上节奏，提升规模，发展工艺，以满足材料工业需要。作为农业一大支柱——农药生产，对十三亿人口中国来说是一大命脉，中国土地广阔，每十二个月因为使用农药可降低粮食损失400多亿斤，棉花90多万担，油料30多万担。但防治面积仅占农业病虫害面积80%左右，且全国平均用药量每一亩为130 克，而同期日本仅杀虫剂使用量就为302 克/ 亩(均以100%有效成份计)。由此可见，中国植保水平还比较低，发展以有机磷农药为主化学农药是确保农业丰收关键任务。据统计，中国磷化合物农药总产量分别占中国当年化学农药总产量65.5%和73.7%。因为有机磷农药含有高效、低毒及广谱性等优点，经济效益和社会效益全部比较显著，深受农民欢迎。近几年来发展速度加紧，有机磷农药在化学农药中比重在不停增加。从农药品种看，现在磷化合物农药见产约有60余种，其中以三氯化磷为原料磷化合物农药就占42种之多，且现在产销量最大五种杀虫剂(甲胺磷，敌百虫，敌敌畏，乐果及氧化乐果)，除乐果外全部是以三氯化磷为原料有机磷农药，现唯一见产三个调整剂(乙烯利，增甘磷及乙二磷酸)，三个杀菌剂(稻瘟净，异稻瘟净及乙磷铝)和二个除草剂(草甘磷，调整磷和胺草磷)亦全部是由三氯化磷出发生产。由此可见，三氯化磷是有机磷农药关键原料，开发三氯化磷就成为发展有机磷农药首要任务，生产出合格三氯化磷含相关键意义[2]。
1.2厂址选择
1.2.1选择标准
1、厂址宜选在原料、燃料供给和产品销售便利地域，并在储运、机修、公用工程和生活设施等方面含有良好协作条件地域。
4 i! A, u  p; x7 D1 s7 f' H2、厂址应靠近水量充足、水质良好，电力供给充足地方。
) w& V% a6 b5 O# g/ b3、厂址应选在有便利交通地方。
2 }+ _) a% V* ~9 L: y- _4、选厂应注意节省用地，不占或少占耕地，厂区面积形状和其它条件应满足工艺步骤合理部署需要，并要予留合适发展余地。
: c0 ?; G1 B* w1 |1 X* r' a5、选厂应注意当地自然环境条件，工厂投产后对周围环境造成影响作出预评价，工厂生产区和居民区建设地点应同时选定。
1.2.2选择优势
该企业有电厂、氯碱厂和黄磷厂；生产原料起源方便，电力供给充足，含有很大优势。产品供给企业生产草甘膦，无须考虑产品销售，含有很大竞争优势。
世界磷矿资源分布十分广泛，几乎全部国家全部有，但分布不平衡，含有工业开采和商业开发价值优质磷矿床极少。据美国地质调查局统计，截止到 年底，世界磷矿石储量为 150 亿 t，储量基础为470 亿 t，中国磷矿资源储量大，约占世界磷资源30%。关键分布在云南( 40.87亿t)、湖北( 30.39亿t)、贵州( 28.03亿t)、湖南( 20.44亿t)和四川( 16. 37亿t)。云南省是中国磷矿资源大省。
1.3 设计标准和依据
1.3.1设计标准
1、具体落实选择厂址时所考虑党和国家政策，切实注意节省用地，少占或不占农田，少拆或不拆民房，降低投资。
2、符合工艺条件要求，使生产作业线顺通，连续和短捷。避免关键生产区作业线交叉往返。
3考虑工厂生产安全、卫生、厂内建、构筑物间距离必需满足防火。卫生、安全等要求，应把产生有大量烟、尘及有害气体车间部署在厂区下风方向。
4、因地制宜，结合厂址地形、地质、水文、气象等条件进行部署。
5、满足厂内发展，使近期建设和远期发展相结合。
6、满足厂内外交通运输要求，避免人流和货运路线交叉。
7、满足地上，地下工程管线铺设要求。努力争取工程管线最短。大动力设施靠近供电。
8、南磷集团自1989年成立以来一直专注于磷化工品生产和出口，凭借自己丰富矿产资源、能源优势和现代管理理念，在国际中国磷化工市场占有举足轻重地位。从1997年一直终保持黄磷和赤磷出口中国第一地位，并从开始成为中国第二大磷酸出口商。拥有煤矿和磷矿资源优势，配套建设了自有动力车间，原料和能源供给稳定可靠，并含有显著成本优势。云南安一精细化是属南磷集团，为充足利用已经有产业优势和清洁能源优势，深入完善和扎实循环经济产业链，南磷集团和新安化工集团强强联合，投资12亿元建设10万吨草甘膦项目，共同打造循环化工产业链航母。 地处云南省昆明市寻甸县金所工业园区。以下图所表示：

1.3.2设计依据
依据云南南磷集团安一精细化工设计三氯化磷合成工段工艺。
1.3.2.1国家、行业及地方相关法律、法规、规章及规范性文件
（1）《中国安全生产法》（中国主席令第13号，修正，12月1日起施行）
（2）《中国消防法（修订版）[]》（中国主席令第6号）
（3）《中国环境保护法》（中国主席令第9号）（修正，1月1日起施行）
（4）《中国职业病防治法》（中国主席令第52号）
（5）《中国突发事件应对法》（中国主席令第69号）
（6）《中国劳动协议法》（中国主席令第65号）
（7）《建设工程安全生产管理条例》（国务院令第393号）
（8）《特种设备安全监察条例》（国务院令第549号）
（9）《工伤保险条例》（国务院令第586号）
（10）《中国特种设备安全法》（国家主席令第4号，自1月1日起施行）；
（11）《危险化学品名目》（）
（12）《国家安全监管总局相关公布第二批关键监管危险化工工艺目录和调整首批关键监管危险化工工艺中部分经典工艺通知》（安监总管三〔〕3号）
（13）《国家安全监管总局相关公布第二批关键监管危险化学品名目标通知》（安监总管三〔〕12号）
（14）《危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制导则通知》（安监总厅管三[]39号）
（15）《国家安全监管总局办公厅相关印发首批关键监管危险化学品安全方法和应急处理标准通知》（安监总厅管三〔〕142号）
（16）《云南省劳动保护条例》（云南省人大常委会公告第68号）
（17）《云南省人民政府落实落实国务院相关深入加强企业安全生产工作通知实施意见》（云政发〔〕157号）
（18）《云南省劳动防护用具监督管理措施》（云南省安全生产监督管理局公告第3号）
（19）《云南省安全生产条例》（11月29日经云南省十届人民代表大会常务委员会第32次会议经过，1月1日起施行）
（20）《产业结构调整指导目录》（修正）
（21）《劳动防护用具监督管理要求》（国家安全生产监督管理总局令第1号）
（22）《生产安全事故应急预案管理措施》（国家安全生产监督管理总局令第17号）
（23）《建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行措施》（国家安全生产监督管理总局令第36号）
（24）《危险化学品重大危险源监督管理暂行要求》（国家安全生产监督管理总局令第40号，自12月1日起施行）
1.3.2.2 国家、行业及地方相关标准、规范
（1）《工业企业总平面设计规范》（GB50187-）
（2）《化工企业总图运输设计要求》（GB50489-）
（3）《建筑设计防火规范》（GB50016-）
（4）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-）
（5）《建筑抗震设计规范》（GB50011-）
（6）《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-）
（7）《工业管道基础识别色、识别符号和安全标识》（GB7231-）
（8）《工业金属管道设计规范》（GB50316-（））
（9）《压力容器》（GB150—）
（10）《生产过程危险和有害原因分类和代码》（GB/T13861-）
（11）《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-）
（12）《室外排水设计规范》（GB50014-）
（13）《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-）
（14）《安全色》（GB2893-）
（15）《供配电系统设计规范》（GB 50052-）
（16）《低压配电设计规范》（GB50054-）
（17）《常见化学危险品贮存通则》（GB15603-1995）
（18）《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）
（19）《化工建设项目安全设计管理导则》（AQ/T3033-）
（20）《化工企业工艺安全管理实施导则》（AQ/T3034-）
（21）《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》（AQ/T9002-）
（22）《危险场所电气安全防爆规范》（AQ3009-）
（23）《化工企业腐蚀环境电力设计规程》（HG/T20666-1999）
（24）《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG R0004-）
1.4 防雷、防静电接地设施
1) 本项目供配电系统采取TN-S系统。接地保护关键包含围绕配电室接地干线和生产区域接地干线，接地支线和接地极，组成公共接地网。
2) 接地装置将采取热镀锌角钢、扁钢和圆钢。接地线和厂区接地网连接共地，联合接地电阻小于4欧。
3) 带电体或带电部位和地面、建筑物、人体、其它设备带电体、管道间安全距离满足规范要求。
4) 各储罐、生产设备、金属管道、支架、构件、部件，一律采取接地，全部金属管道连接处（如法兰），进行跨接。同时使用前须经县级防雷中心检测，合格后方能使用。
5) 针对雷电引发火灾、爆炸危险原因，对电气设备依据国家要求、行业标准装设闪接器，并设有独立接地网。对感应雷击防护方法是将被保护物一切金属部分接地，以防雷电所引发静电感应产生静电火花；将建筑物内金属回路连接为一个闭合回路，同时将设备接地，以防雷电电磁感应危害。
6）依据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-），落实该项目中各类防雷建筑物防直击雷和防雷电波侵入方法：
（1）防直击雷方法：采取装设在建筑物上接闪器(避雷针、避雷网)、引下线、接地装置等避雷装置(每根引下线冲击接地电阻≤10 Q)并采取等电位连接；
（2）防雷电感应方法：将建筑物内设备、管道构架等关键金属物就近接地(其工频接地电阻≤10 Q)，平行长金属物间净距小于100 mm时采取金属线跨接；
（3）防雷电波侵入方法：低压线路全长采取埋地电缆引入时，入户端将电缆金属外皮(套管)接地。对于存在爆炸危险环境车间，其入户端电缆金属外皮(套管)除接地外，还应和防雷接地装置相连；
（4）为了保持防雷装置有良好保护性能，对其进行常常性检验和定时试验。对于避雷针、引下线和接地装置，检验其是否完好，各部分连接、防护是否良好。对防雷接地装置和其它接地装置一样，定时进行检验和测定其接地电阻。避雷装置安全检测工作由相关部门同意检测单位每十二个月定时进行一次；
（5）为预防跨步电压，接地装置距建筑物出入口和人行道距离大于3m，不然，采取其它安全方法；
（6）严禁在装有接闪器构筑物上架设通讯线、广播线或低压线。
1.5采取其它电气安全方法
1) 为预防电气设备线路因过载、短路等故障，产生引燃温度、引发电气火灾，除按常规设置过载、过电流、短路等电气保护装置。
2) 配电室设置在生活区办公楼，远离粉尘、高温及储存和使用腐蚀性物品场所。
3) 配电室设计符合《供配电系统设计规范》（GB50052-）及《低压配电设计规范》（GB50054-）相关要求。
4) 配电室门向外开启，室内电缆沟采取防水和排水方法。
5) 配电室根据《建筑灭火器设计规范》(GB50140-) 配置2台2kg手提式CO2灭火器。
6) 现场电缆汇线槽采取预防老鼠等小动物触及带电体、咬坏电缆绝缘层造成电气事故，造成火灾方法。
7) 配电室门、窗关闭密合；和室外相通洞、通风孔设预防鼠、蛇类、鸟雀等小动物进入网罩。落地式配电箱底部宜抬高，室内宜高出地面50mm以上，室外高出地面200mm以上。底座周围采取封闭方法，并应能预防鼠、蛇类等小动物进入箱内。本项目采取阻燃电缆。电线采取穿钢管布线、电缆桥架或汇线槽、电缆沟铺设，导线和现场设备连接处、导线穿墙处要做好密封隔断。
8) 含有火灾爆炸危险场所、静电对产品质量有影响生产过程，和静电危害人身安全作业区，全部金属用具及门窗零部件、移动式金属车辆、梯子等均设计接地。
9) 生产装置区设备及管线做接地处理，生产运行管理必需坚持定时检验和加强日常维护，一直保持区域内电器设施、电缆连接、防雷、防静电设施完好状态，避免产生电气火花、静电火花、电弧火花等火源。
10) 项目建成后，防雷、防静电设施必需由防雷检测部门检测并出具检测汇报。电气设备，避雷设施属国家强制性监检对象，每十二个月雨季前，对其进行检测。
11) 生产装置中电气设备外壳和电气设备外导体均设可靠接地保护。插座回路装设剩下电流断路器。设施设计按《漏电保护器安全监察要求》和《漏电保护器安装和运行》（GB13955-92）要求。

1.6化工自动控制
（1）实现连续化生产操作，突破间歇式工艺生产瓶颈。
（2）在生产工艺进行工艺参数自动控制，见表1。
表1 三氯化磷生产工艺参数控制
序号
控制方法
要求
1
温度控制
在三氯化磷生产过程中，要不停调整液氯气化
温度、塔顶温度、釜温等。
2
压力控制
用热水替换蒸汽对液氯进行气化，使用调整阀调
节对气化后氯气加入量进行反应釜压力控
制，使反应压力达成平稳。
3
液位控制
使用远传式浮球液位计对三氯化磷生产中反应
釜和计量槽内黄磷液位测量；使用双法兰液位
变送器对液氯贮槽、成品槽及反应釜液位进行
测量。
4
回流比控制
测量冷凝和回流三氯化磷流量，依据比值在
可变程控制器内控制回流调整阀，控制回流比。
5
计量控制
累加计量涡街流量计中液氯用量，利用位差计算
黄磷和成品计量。
经过对三氯化磷生产工艺过程、危险有害原因和三氯化磷生产安全等方面实践和探索，表现了实现化工生产自动化控制，不仅化工企业技术水平和管理水平得以提升，降低了生产成本，而且提升了产品产量和质量，减轻劳动强度，改善劳动条件，延长设备使用寿命，提升设备利用能力。
第二章 三氯化磷反应原理及原料性质

2.1产品说明
2.1.1产品名称及技术指标
1、产品名称：三氯化磷
2、分子式：PCl3
3、产品规格和技术指标：实施HG/T2970—1999标准[1]
名称
优级品
一级品
合格品
外观
无色透明
无色透明
无色透明
PCl3含量% ≥
99.0
98.0
95.0
游离磷% ≤
0.0010
0.005
0.010
沸程（74.5～77.5℃V/V%≥）
96.0
95.0
94
2.1.2产品性能
1、物理性质[1]
纯净三氯化磷为无色透明液体，如有磷等杂质存在，则是混浊状带乳白或黄绿色，如铁离子存在可呈微绿色。
熔点：—112℃；沸点：76℃；比重1.574（21℃）溶于乙醚、氯仿、苯和二硫化碳。
2、化学性质[1]
（1）能被水和酒精所分解：PCl3+3H2O→H3PO3+3HCL
不慎吸入三氯化磷，和体内水反应，生成氯化氢和亚磷酸，皆是酸性腐蚀剂，刺激粘膜，腐蚀肌体，严重者可造成肺水肿，故生产中严防三氯化磷喷出。
（2）三氯化磷呈不饱和性，能被O2、S、CL2等氧化生成五价磷化合物。例：
①三氯氧磷制备：PCL3+H2O+CL2→POCL3+2HCL
②三氯硫磷制备：PCL3+S→ PSCL3
③和CL2反应：PCL3+CL2→PCL5↓
2.1.3用途
用于有机合成工业染料、香料及药品催化剂、溶剂、氯化剂，并用于制PCL3、POCL3、亚磷酸、亚磷酸酯等原料。

2.2化学反应过程及原理
2.2.1反应原理
黄磷和氯气在沸腾状态下反应生成三氯化磷并放出大量热。关键反应[2]：
P4+6CL2→4PCL3+1280.6KJ
生产时首先在反应罐中放入适量母液，加入溶磷，考虑到生产安全，让磷过量，在母液中加300kg安全磷（即底磷），现在操作中生产1吨三氯化磷投入0.23吨黄磷。按百分比通入氯气则生成三氯化磷蒸汽，三氯化磷蒸汽经洗涤冷却液化即为成品。
在反应罐内当底磷被氯气反应完后，氯气即和已生成三氯化磷反应生成五氯化磷淀物，这个反应是放热反应，在正常生产中是不会发生。只有当反应锅内磷用完后才发生。其反应式以下 ：
PCL3+CL2 →PCL5↓+125.4KJ/mol
上述生成五氯化磷反应在生产中是不正常反应，当发觉有上述反应进行时就要进行处理，其处理方法就是一点一点加入磷，使生成五氯化磷转化（反应）生成三氯化磷，此反应也是放热反应，而且体积增大较多，所以处理时一定要小心，其反应式以下：
6PCL5+P4→10PCL3+535KJ/mol
2.2.2原料理论消耗量计算
设每吨三氯化磷耗黄磷量为X吨，耗氯气量为Y吨
P4+6Cl2→4PCl3
1、黄磷消耗计算：
P4 4PCL3
31×4 4×（31+35.5×3）=4×137.5
31×4：137.5×4=X：1
X= 0.2255
2、氯气消耗量计算：
6Cl2 4PCl
35.5×2×6=71×6 （31+35.5×3）×4=137.5×4
71×6：137.5×4=Y：1
Y=0.7745
式中：31——磷原子量
35.5——氯原子量
故：因为原材料不纯，通常一吨三氯化磷耗黄磷或氯气稍大于理论值。

2.3原料说明
2.3.1关键原料性质
2.3.1.1黄磷
分子式：P4 分子量：124
常温下是黄蜡状固体，在暗处发磷光。有臭蒜味，极毒，几乎不溶于水，难溶于乙醇和甘油，能溶于PCL3、乙醚、苯、CS2中，固态黄磷比重D20=1.82，液态黄磷比重D44.5=1.745，熔点为44.1℃，沸点280℃。
黄磷氧化性很强，保留在水中，以隔绝空气。自然点为34℃，60℃时在空气中自行燃烧后生成白色烟雾，氧化后产物五氧化磷（即P2O5）是良好干燥剂，和水反应生成偏磷酸和磷酸。被黄磷烧伤难以诊疗，岗位应常备硫酸铜或硝酸银溶液，故生产中应严防黄磷喷出[8]。
2.3.1.2氯气
分子式：Cl2 分子量：71
熔点：—102℃ 沸点：—34.6℃
比空气重，比重为2.486，溶于水和碱溶液，易溶于四氯化碳和二硫化碳等有机溶剂，有毒。通常操作场所空气中含氯量不得超出1毫克/米3，干燥氯在低温下不甚活泼，但有少许水分存在时反应即急剧增加，常温下一体积水能溶3.5体积氯气，生成盐酸和次氯酸放出新生态氧。腐蚀设备，故检修和试水压后应立即把水除净，以免腐蚀设备[8]。
氯气和氢气、乙炔等混合在日光照射下能爆炸。
2.3.2关键原材料技术标准
1、黄磷（GB7816—87）
黄磷含量≥99.9% 色泽：淡黄色至微黄绿色
2、氯气（GB5138—85）
名称
规格
CL2%(体积) ≥
99.6
H2O%(重量) ≤
0.04
2.4原料注意事项
2.4.1黄磷
黄磷有剧毒，人致死量为0.1克，黄磷蒸气在空气中最大许可浓度为0.00003毫克/升。常温见光时会在真空中升华，在暗处露于空气中能发磷光，并冒出白烟。在空气中35℃自燃，在湿空气中约30℃即着火。所以，黄磷在贮存和运输中必需放在水中，和空气隔绝。
黄磷性质活泼，除碳、硼、硅以外，大部份元素均能和它直接化合；和卤素、氧能直接反应而生成对应卤化物和氧化物，并放出大量热。和某多个金属相作用会形成磷化物，用硝酸处理时生成正磷酸。黄磷在高温高压下，和水反应生成含氧酸、磷化氢和氢；黄磷和氢氧化钠等碱类作用生成磷化氢(膦)及次磷酸钠。黄磷在低温下，当氧过量时，其氧化产物为四氧化物和五氧化物，而在氧量不足时，则为三氧化物和五氧化物混合物[11]。
2.4.2氯气
氯气是一个有毒气体，它关键经过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含水分里，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成损伤：次氯酸使组织受到强烈氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒显著症状是发生猛烈咳嗽。症状重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。1L空气中最多可许可含氯气1mg，超出这个量就会引发人体中毒[11]。
助燃性，在部分反应中，氯气能够支持燃烧。
现象：钠在氯气里猛烈燃烧，产生大量白烟，放热。
2Na+Cl2=点燃=2NaCl
现象：红热铜丝在氯气里猛烈燃烧，瓶里充满棕黄色烟，加少许水后，溶液呈蓝绿色。
Cu+Cl2=点燃=CuCl2
现象：铁丝在氯气里猛烈燃烧，瓶里充满棕红色烟，加少许水后，溶液呈黄色。
2Fe+3Cl2=点燃=2FeCl3

第三章 工艺控制过程

3.1目标
三氯化磷是一个用途十分广泛化工原料， 云南安一精细化工有限责任企业60000t/a 三氯化磷工段项目于 年10 月正式投入生产， 所生产三氯化磷供其下一工段（亚磷酸二甲脂工段）生产草甘膦原料使用， 不对外销售。因黄磷、氯气、三氯化磷均是剧毒危险化学品， 且三氯化磷属于严禁化学武器扩散条约中第三类监控化学品， 国家对此实施尤其许可证制度， 所以必需对生产过程进行有效控制， 预防发生污染事故， 确保生产过程符合质量、环境、职业健康安全管理体系要求。
三氯化磷生产属于高危生产行业，生产中存在关键问题是安全问题，已经有多家生产企业出现过氯化釜爆炸、防爆片破裂、汽化器爆炸、贮槽爆炸等造成人员伤亡和环境污染重大事故，所以三氯化磷生产操作人员应是素质较高并经过专门培训人员，生产中要严格遵守操作规程和各项安全要求，生产装置操作和控制尽可能机械化、自动化。即使改善工艺后生产系统安全性显著提升，设备腐蚀也显著减轻，但仍要常常认真检验氯化釜、精馏塔、汽化器、冷凝器等生产设备，发觉腐蚀、渗漏等问题时必需立即处理，以确保安全生产[4]。
3.2生产工艺步骤简述
先将液体黄磷加入黄磷中间槽，再用液下泵将液体磷打入磷计量槽。生产中依据需要用高位水槽水压入磷计量槽把黄磷压入反应釜中。由液氯工段送来汽化氯气，经过缓冲罐进入反应罐中，和加入黄磷反应生成三氯化磷液体。处于沸腾状态三氯化磷气体（氯化釜液相温度控制在72～74℃）进入精馏塔，在精馏塔中除去磷及其它杂质进入冷却器，气体三氯化磷被冷凝成液体，从精馏塔顶进入塔中用以精制由塔底上来三氯化磷气体，最终流入反应罐中。在冷却器最终部未能冷凝下来“不凝气体”直接排空或由水喷射泵抽出处理排空，分离下来三氯化磷液体仍回到系统中[6]。
上述循环进行一段时间，返回精馏塔三氯化磷液体，从外观上看是无色透明时即可出料，进入成品计量罐内分析合格后放入成品槽，供亚磷酸二甲脂车间使用。为了确保产品质量，在出料时保持一定回流比，通常控制在1：10左右。
3.3控制方法
( 1) 实施质量、环境、职业健康安全一体化管理， 做好环境原因识别评价、危险源辨识和风险评价工作。对关键重大环境原因、危险源如黄磷泄漏自燃、氯气泄漏、三氯化磷泄漏及遇水发生火灾、爆炸采取日常运行控制、目标指标控制及管理方案控制， 做好应急准备和响应， 制订应抢救援预案。
( 2) 黄磷系统确保水封以隔绝空气， 加强检验， 预防发生泄漏造成环境污染事故及人身伤害事故。
( 3) 三氯化磷系统要确保密封完好， 预防发生气体或液体泄漏， 杜绝三氯化磷和水接触， 以预防发生火灾、爆炸事故。
( 4) 定时对氯化反应釜磷位进行测量， 以确保有足够底磷， 发觉底磷低于 80~100kg 时应立即补加。
( 5) 对通氯量要进行正确计量， 以预防通氯过量时生成五氯化磷， 定时校验计量器具。因操作不慎生成五氯化磷时应十分小心地滴加黄磷， 使五氯化磷逐步转化为三氯化磷， 严禁连续加磷以预防五氯化磷和黄磷发生猛烈反应造成爆炸事故。
( 6) 做好物料平衡， 严格按原料、产品百分比进行加料、出料， 预防通氯过量生成五氯化磷。
( 7) 对三氯化磷系统进行动火时要打开设备上方排放口以排出氢气， 并进行置换， 动火前进行分析并办理动火证。
( 8) 亲密关注气化器气化效果， 预防液氯不经气化直接进入氯化反应釜， 定时清理气化器、氯气缓冲罐以排出可能积聚三氯化氮。
( 9) 加磷时要预热过磷管线， 注意磷计量槽液位， 以预防将水加入氯化反应釜造成爆炸事故。
( 10) 对作业人员进行质量、环境、职业健康安全、岗位操作技能及应急预案培训， 以提升作业人员技能及处理突发事故能力。
( 11) 岗位上按要求要求配置消防器材及个人防护用具。
( 12) 做好剧毒化学危险品“五双管理”， 建立多种台帐， 对统计进行整理， 随时迎接国际禁化武组织核查[7]。
3.4 操作方法
3.4.1 开车操作
开启磷计量釜向氯化釜投磷阀门，加热输磷管和磷计量釜，使磷计量釜内温度保持在60~80℃。假如是新安装氯化釜，开车前先加入三氯化磷母液；假如是临时停车或夜班停车，应摸清氯化釜内底磷数量和液面高度。底磷液位可采取底磷浮标测定。制底磷浮标依据通常是在一定温度下反应釜内黄磷和三氯化磷混合液密度。浮标上端装有金属杆，外部连接显示仪表和变送器，可测出底磷液位。氯化釜液升温至60~80℃时，停止加热，打开氯化釜上投磷阀向氯化釜投磷，同时做好通氯准备。
开启液氯贮槽和通氯总管上通氯阀，控制液氯流量，保持液氯分压为0. 05~0. 30MPa(表压，本文中下同)，控制汽化后氯气压力为26 500~86 500 Pa，控制氯化釜内气相压力为3 600~32 500 Pa。开车过程中依据母液液位和三氯化磷出料量控制黄磷投料量，即在保持母液液位不变情况下，黄磷投料量和三氯化磷出料质量比控制在1：(3~5)。生产过程中必需每3~5天测1次底磷数量和液面高度，以调整通氯量。出料速度以保持氯化釜内液面稳定和产品质量合格为依据。成品计量槽内液面达成要求刻度时，合格产品放入成品贮槽内，不合格返工。氯化釜液位既影响釜温也影响生产速率，在