專利名稱：一種黃磷貯存及計量新裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于化學工程與環(huán)境保護技術領域，它具體涉及一種黃磷貯存及計量
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
黃磷屬《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》(GB504)中極度危害的物質，同時又是火災危險性為甲A類的易燃物。黃磷的化學分子式為P4,其純品無氣味，且在水中的溶解度很小。黃磷有劇毒，對人致死量僅為0.1克，大量的磷蒸汽會使人急性中毒，它在空氣中的最大允許濃度TWA為0.05mg/m3、STEL為2mg/m3。黃磷的燃點很低，在空氣中30 34°C時就會自燃，暴露在空氣中即自燃并氧化生成P2O5和磷的低級氧化物，故帶有刺鼻的蒜味。黃磷的熔點也很低，僅為44.1°C。黃磷在生產、貯存、運輸和使用過程中均為液態(tài)，因此最易發(fā)生的事故是液態(tài)黃磷泄漏自燃著火或濺落在人身上造成燒傷，所以黃磷在生產、貯存、運輸和使用過程中必須置于熱水水面之下以隔絕空氣。一旦發(fā)生黃磷泄漏引起自燃時，火焰會隨黃磷四處漫流，需要用大量的水(壓力必須小于0.3Mpa)進行沖滅或用砂子覆蓋撲滅。由于黃磷在水中有一定的溶解度，其在純水中的溶解度為3mg / L ;同時，偶爾也會有少量黃磷形成細小顆粒而漂浮在水面上，當熱水液面與空氣接觸時，將會發(fā)生磷的氧化反應:P4+502=2P205，這就是目前國內中小型黃磷廠總有P2O5煙霧惡化環(huán)境的原因。綜上所述，黃磷作為一種能自燃和有劇毒的危險化學品，無論是在生產、運輸、貯存，還是在使用過程·中都存在燃燒、爆炸、中毒等危險，一旦發(fā)生事故，將造成較大的財產損失或人員傷亡。黃磷貯存通常采用全地上式或全地下式兩種方式。采用全地上式貯存方式，黃磷貯罐放置于地面上，周圍設置防火圍堰，以防止黃磷泄漏。這種貯存方式的優(yōu)點是施工、操作和檢修較為方便，缺點是只適用于容積小的黃磷貯罐，若貯罐容積太大，則圍堰體積也相應加大，會增大施工、操作和檢修難度，同時占地面積也較大。一旦黃磷泄漏，由于與空氣的接觸面積較大，黃磷燃燒火勢不易控制。采用全地下式貯存方式，黃磷貯罐或混凝土地槽放置于地面以下，一般不設防火圍堰。這種貯存方式的優(yōu)點是占地面積小，缺點是增大了施工、操作和檢修難度，一旦黃磷泄漏不易被發(fā)現(xiàn)，而且黃磷會滲入周圍土層，無法進行回收和控制。黃磷計量通常采用計量泵進行計量，但計量泵存在插入深度受限、檢修不方便和不安全、使用壽命短、維修成本高等問題。也有部份企業(yè)采用黃磷液位差折算成重量的方法，此計量方法精確度太低，而且不適用于大直徑貯罐和外形不規(guī)則的貯罐。黃磷貯存和計量一直是黃磷生產企業(yè)難于解決的重要問題，它關系到黃磷貯存的安全性和黃磷計量的準確性。
發(fā)明內容本實用新型的目的是為解決以上兩個難題，經過多年的研究探索和設計實踐，提出一種黃磷貯存及計量的新裝置。該裝置引入了大容積半地下式黃磷貯罐的設計思路，物料輸送采用壓磷水壓磷和虹吸方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黃磷泵輸送方式，并提出了用壓磷罐體積置換法進行黃磷計量的方式，替代了常規(guī)以液位差或計量泵進行計量的方式，使黃磷貯存和計量設計更上一個臺階，并更具安全、環(huán)保、節(jié)能和實用性。本實用新型的技術方案是:一種黃磷貯存及計量裝置，其包括壓磷罐、稱重裝置、黃磷輸送管和黃磷虹吸管和黃磷貯罐；所述壓磷罐上設有黃磷進料管、黃磷出料管、含磷水溢流管、放空管、用于通入保溫蒸汽的蒸汽進口和用于通入含磷水的含磷水進口，所述稱重裝置裝于壓磷罐下方；所述黃磷貯罐與壓磷罐之間具有位差，二者之間通過向所述黃磷貯罐內壓入液態(tài)黃磷的黃磷輸送管和向所述壓磷罐內虹吸黃磷的黃磷虹吸管相連接；所述磷貯罐上設有循環(huán)熱水進口、循環(huán)熱水出口、用于通入保溫蒸汽的蒸汽進口、用于置換黃磷貯罐內空氣的氮氣進口、熱水進口和含磷水溢流管，所述循環(huán)熱水進口和循環(huán)熱水出口分別連接在磷貯罐內循環(huán)加熱管路的兩端。壓磷罐放置在壓磷罐混凝土地槽內，在所述壓磷罐混凝土地槽的周圍設有壓磷罐防火圍堰。壓磷罐的含磷水溢流管通入1#含磷水收集池內，所述1#含磷水收集池內還設有將含磷水循環(huán)利用的1#含磷水液下泵。黃磷進料管、黃磷出料管、壓磷罐的蒸汽進口、壓磷罐的含磷水進口、黃磷輸送管和黃磷虹吸管在壓磷罐內的一端插到壓磷罐內的液面以下；所述含磷水溢流管插到1#含磷水收集池的液面以下。黃磷虹吸管上設有熱水進口管和放空管。黃磷貯罐放置在黃磷貯罐混凝土地槽內，在所述黃磷貯罐混凝土地槽的周圍設有黃磷貯罐防火圍堰。黃磷貯罐的含磷水溢流管通入2#含磷水收集池內，所述2#含磷水收集池內還設有將含磷水循環(huán)利用的2#含磷水液下泵。黃磷輸送管和黃磷虹吸管、蒸汽進口和熱水進口在黃磷貯罐內的一端插到黃磷貯罐內的液面以下。本實用新型公開了一種黃磷貯存及計量的新裝置。該裝置引入了大容積半地下式黃磷貯罐的設計思路，物料輸送采用壓磷水壓磷和虹吸方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黃磷泵輸送方式，并提出了用壓磷罐體積置換法進行黃磷計量的方式，替代了常規(guī)以液位差或計量泵進行計量的方式，使黃磷貯存和計量設計更上一個臺階，并更具安全、環(huán)保、節(jié)能和實用性。

圖1是本實用新型的一種結構示意圖。圖中包括:壓磷罐(I)、含磷水溢流管(2)、放空管(3)、黃磷進料管(4)、黃磷出料管(5)、蒸汽進口(6)、含磷水進口(7)、黃磷輸送管(8)、黃磷虹吸管(9)、熱水進口管(10)、放空管(11)、稱重裝置(12)、1#含磷水收集池(13)、1#含磷水液下泵(14)、含磷水出口(15)、黃磷貯罐(16)、循環(huán)熱水進口(17)、循環(huán)熱水出口(18)、蒸汽進口(19)、人孔(20)、氮氣進口(21)、熱水進口(22)、含磷水溢流管(23)、2#含磷水收集池(24)、2#含磷水液下泵(25)、含磷水出口( 26)、壓磷罐防火圍堰(27)、壓磷罐混凝土地槽(28)、黃磷貯罐防火圍堰(29 )、黃磷貯罐混凝土地槽(30 )。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖所示，本黃磷貯存及計量裝置包括壓磷罐(I)、稱重裝置(12)、黃磷輸送管(8 )和黃磷虹吸管(9 )和黃磷貯罐(16 );所述壓磷罐(I)上設有黃磷進料管(4)、黃磷出料管(5)、含磷水溢流管(2)、放空管(3)、用于通入保溫蒸汽的蒸汽進口(6)和用于通入含磷水的含磷水進口(7)，所述稱重裝置(12)裝于壓磷罐(I)下方；所述黃磷貯罐(16)與壓磷罐(I)之間具有位差，二者之間通過向所述黃磷貯罐(16)內壓入液態(tài)黃磷的黃磷輸送管(8)和向所述壓磷罐(I)內虹吸黃磷的黃磷虹吸管(9)相連接；所述磷貯罐(16)上設有循環(huán)熱水進口(17)、循環(huán)熱水出口(18)、用于通入保溫蒸汽的蒸汽進口(19)、用于置換黃磷貯罐(16 )內空氣的氮氣進口( 21)、熱水進口( 22 )和含磷水溢流管(23 )，所述循環(huán)熱水進口( 17 )和循環(huán)熱水出口(18)分別連接在磷貯罐(16)內循環(huán)加熱管路的兩端。來自黃磷裝置的液態(tài)黃磷由黃磷進料管(4)進入壓磷罐(I)內后，關閉含磷水溢流管(2)、放空管(3)、黃磷進料管(4)、黃磷出料管(5)、蒸汽進口(6)和黃磷虹吸管(9)上的閥門。此時，來自含磷水循環(huán)系統(tǒng)壓磷泵的含磷水由含磷水進口(7)進入壓磷罐(I)內，含磷水借助水壓將壓磷罐(I)內的液態(tài)黃磷通過黃磷輸送管(8 )壓出進入黃磷貯罐(16 )內保溫貯存。壓磷罐(I)內的操作壓力維持在0.2 0.4MPa范圍內。當黃磷需要向外輸送時，黃磷貯罐(16)內的黃磷通過黃磷虹吸管(9)被虹吸到壓磷罐(I)內后，關閉含磷水溢流管(2)、放空管(3)、黃磷進料管(4)、蒸汽進口(6)、黃磷輸送管(8)和黃磷虹吸管(9)上的閥門。此時，來自含磷水循環(huán)系統(tǒng)壓磷泵的含磷水由含磷水進口(7)進入壓磷罐(I)內，含磷水借助水壓將壓磷罐(I)內的液態(tài)黃磷通過黃磷出料管(5)壓出輸送到用戶。當需要對壓磷罐(I)內的黃磷進行計量時，可以根據(jù)壓磷罐(I)卸磷或壓磷前后的重量差，采用體積置換法，計算出壓磷罐(I)所卸磷或壓磷的重量。由于進入壓磷罐(I)內的黃磷中含有熱水，用常規(guī)的稱量方法無法測出黃磷的重量。我院自行開發(fā)創(chuàng)新的壓磷罐體積置換法，其原理是利用黃磷和熱水混合物進入壓磷罐(I)時，被置換出來的壓磷罐
(I)內原有的熱水通過含磷水溢流管(2)溢流出來后,在操作前后將會產生一個稱重差,此稱重差即為進入壓磷罐(I)內的黃磷與被置換熱水之間的重量差。根據(jù)體積置換原理，進入壓磷罐(I)內的黃磷與被置換出來熱水的體積相同，產生重量差的原因是二者密度有差異，據(jù)此可以計算出進入壓磷罐(I)內黃磷的體積和重量。進行稱量操作時必須將所有不銹鋼金屬軟管與設備接口完全脫開，以保證稱量的準確性。本黃磷貯存及計量新裝置可實現(xiàn)封閉操作，含磷水可循環(huán)使用，不造成二次污染。壓磷罐(I)內的黃磷被由含磷水進口(7)進入的含磷水借助水壓，通過黃磷輸送管(8)壓出送入黃磷貯罐(16)內保溫貯存；黃磷進料管(4)、黃磷出料管(5)、蒸汽進口(6 )、含磷水進口( 7 )、黃磷輸送管(8 )和黃磷虹吸管(9 )在壓磷罐(I)內的一端必須插到壓磷罐(I)內的液面以下；含磷水溢流管(2)必須插到1#含磷水收集池(13)的液面以下。當壓磷罐(I)進行壓磷操作時，必須關閉含磷水溢流管(2)、放空管(3)、黃磷進料管(4)、蒸汽進口(6)、黃磷虹吸管(9)上的閥門，以保證壓磷罐(I)內的操作壓力。[0030]壓磷罐(I)上連接的管道，除放空管(3 )外，其余管道與壓磷罐(I)的連接方式均采用不銹鋼金屬軟管連接，以便在稱量時上述管道可以與壓磷罐(I)完全脫開，保證稱量的精確性。黃磷稱量采用壓磷罐體積置換法，替代了常規(guī)以液位差或計量泵進行計量的方式，具有計量更精確、操作控制更簡便、運行更安全可靠、維修成本更低、應用范圍更廣等優(yōu)點。 壓磷罐(I)放置在壓磷罐混凝土地槽(28 )內，壓磷罐混凝土地槽(28 )周圍設有高出地面300mm的壓磷罐防火圍堰(27)。壓磷罐的含磷水溢流管(2)通入1#含磷水收集池
(13)內，所述1#含磷水收集池(13)內還設有將含磷水循環(huán)利用的1#含磷水液下泵(14)。壓磷罐(I)內的含磷水通過含磷水溢流管(2 )溢流至1#含磷水收集池(13 )內，再通過1#含磷水液下泵(14)將含磷水輸送到含磷水循環(huán)系統(tǒng)，含磷水可以循環(huán)使用，生產過程中無污水排放，不造成環(huán)境污染。黃磷貯罐(16)上有還有人孔(20)。黃磷輸送管(8)和黃磷虹吸管(9)、蒸汽進口
(19)和熱水進口(22)在此黃磷貯罐(16)內的內的一端必須插到黃磷貯罐(16)內的液面以下；含磷水溢流管(23)必須插到2#含磷水收集池(24)的液面以下。壓磷罐(I)采用蒸汽保溫；黃磷貯罐(16)除開車時為迅速升溫采用蒸汽加熱外，正常運行過程中采用80°C的循環(huán)熱水保溫。壓磷罐(I)和黃磷貯罐(16)內的黃磷溫度保持在60 70°C之間，以保證液體黃磷較好的流動性。黃磷貯罐(16)內的循環(huán)熱水保溫采用熱水盤管，熱水盤管插到液面以下，以保證換熱均勻和充分。黃磷虹吸管(9)上有熱水進口管(10)和放空管(11)。黃磷貯罐(16)內的黃磷采用虹吸方式通過黃磷虹吸管(9)被虹吸到壓磷罐(I)內。熱水進口管(10)的作用是讓黃磷虹吸管(9)內充滿熱水,為虹吸操作做準備；放空管(11)起到結束虹吸操作的作用。黃磷貯罐(16)上有氮氣進口(21)，利用氮氣將黃磷貯罐(16)內的空氣置換出來，以防止空氣與介質接觸，保證了黃磷貯存的安全性。黃磷貯罐(16 )放置在黃磷貯罐混凝土地槽(30 )內，黃磷貯罐混凝土地槽(30 )周圍設有高出地面300mm的黃磷貯罐防火圍堰(29)。黃磷貯罐(16)的含磷水溢流管(23)通入2#含磷水收集池(24)內，所述2#含磷水收集池(24)內還設有將含磷水循環(huán)利用的2#含磷水液下泵(25)。黃磷貯罐(16)內的含磷水通過含磷水溢流管(23)溢流至2#含磷水收集池(24)內，再通過2#含磷水液下泵(25)將含磷水輸送到含磷水循環(huán)系統(tǒng)，含磷水可以循環(huán)使用，生產過程中無污水排放，不造成環(huán)境污染。壓磷罐(I)和黃磷貯罐(16)之間要有足夠的位差，以保證黃磷虹吸操作的正常運行。黃磷貯罐(16)是本裝置防火的主要對象。為了防止貯罐破損，火焰隨黃磷四處漫流，設計在罐體四周設有寬0.9m封閉的混凝土防火圍堰，并配備有消防水管，萬一發(fā)生事故，黃磷被局限在圍堰內，并迅速用水加以覆蓋，防止火災發(fā)生。為進一步確保安全，本裝置最根本的安全措施是將黃磷貯罐(16)大部分置于地面以下(黃磷最高液位低于地面)，只有罐頂、黃磷虹吸管(9)和含磷水溢流管(23)露出地面，一旦黃磷貯罐(16)破損，黃磷可以被控制在防火圍堰范圍以內，不會發(fā)生外溢。目前已投產運行的單臺黃磷貯罐(16)的貯存能力為3000噸，外形尺寸為Φ25X5m (直筒段高)/2.5m (球頂高)。黃磷貯罐(16)是本裝置的核心設備，由罐體、頂蓋和熱水加熱裝置組成。由于黃磷在輸送和貯存過程中均與熱水伴隨，黃磷在純水中溶解度為3mg / L，而在生產環(huán)境中，由于部分黃磷在輸送過程中會形成細小顆粒而懸浮于水中，如得不到充分時間的靜置分離，則會隨水帶出形成含磷水，其主要成份為P4:40 70mg /L ;SS:350 500mg / L;PH:4 6。含磷水中由于有單質磷的存在，其毒害類似黃磷，且有一定酸腐蝕性，會對黃磷貯罐(16)產生腐蝕。如果罐體及附屬管道等設施選材不能耐受含磷水的腐蝕性，就有可能造成貯罐本體及附屬設施因腐蝕發(fā)生結構破壞，從而造成黃磷外泄，所以貯罐材質首先考慮采用不銹鋼制作。但為了降低造價，也可選用優(yōu)質碳鋼制作，同時在罐體內壁涂刷防腐涂料(含氟橡膠)，以延長貯罐的使用壽命。另外，黃磷貯罐(16)的設備本體和支撐結構在設計和施工時，必須按照國家相應設計及施工規(guī)范進行，否則當貯槽在受到不利外力(如地震、臺風等自然災害)影響時，其結構、焊縫及基礎強度若不能滿足安全要求，就會導致貯罐本體和附屬設施破損而發(fā)生黃磷外泄事故。壓磷罐(I)也是本裝置的重要設備，其操作壓力維持在0.2 0.4MPa范圍內。罐體材料選用優(yōu)質碳鋼制作，同時在罐體內壁涂刷防腐涂料(含氟橡膠)，以延長壓磷罐(I)的使用壽命。所有觸磷管道上的軟連接均采用不銹鋼軟管；所有觸磷管道均采用304不銹無縫鋼管制作；所有觸磷管道的閥門均采用公稱壓力為2.5MPa的球閥，以防止閥門密封面處泄漏；所有觸磷管道的連接法蘭均采用凸凹面法蘭，墊片采用金屬纏繞式墊片，壓力等級為
2.5MPa ;所有觸磷管道均采用保溫夾套管，以防止黃磷凝結后堵塞管道；所有觸磷管道安裝完成后，必須嚴格進行水壓實驗，合格后方能投入使用。所有觸磷設備的鋼結構部分必須按相應規(guī)范進行制造、試驗和驗收，并嚴格對焊縫質量進行檢測，原則上每道焊縫均作檢測，核心部位必須100%射線探傷檢查，以確保設備質量可靠。所有設備制造完畢后，均必須進行充水試驗，充水高度等于罐壁高度，持壓時間48小時，罐壁和罐底無滲漏、無異常變形方為合格。
權利要求1.一種黃磷貯存及計量新裝置，其特征在于其包括壓磷罐(I)、稱重裝置(12)、黃磷輸送管(8)和黃磷虹吸管(9)和黃磷貯罐(16);所述壓磷罐(I)上設有黃磷進料管(4)、黃磷出料管(5)、含磷水溢流管(2)、放空管(3)、用于通入保溫蒸汽的蒸汽進口(6)和用于通入含磷水的含磷水進口(7)，所述稱重裝置(12)裝于壓磷罐(I)下方；所述黃磷貯罐(16)與壓磷罐(I)之間具有位差，二者之間通過向所述黃磷貯罐(16)內壓入液態(tài)黃磷的黃磷輸送管(8)和向所述壓磷罐(I)內虹吸黃磷的黃磷虹吸管(9)相連接；所述磷貯罐(16)上設有循環(huán)熱水進口(17)、循環(huán)熱水出口(18)、用于通入保溫蒸汽的蒸汽進口(19)、用于置換黃磷貯罐(16 )內空氣的氮氣進口( 21)、熱水進口( 22 )和含磷水溢流管(23 )，所述循環(huán)熱水進口(17)和循環(huán)熱水出口(18)分別連接在磷貯罐(16)內循環(huán)加熱管路的兩端。
2.根據(jù)權利要求1所述的黃磷貯存及計量新裝置，其特征在于所述壓磷罐(I)放置在壓磷罐混凝土地槽(28)內，在所述壓磷罐混凝土地槽(28)的周圍設有壓磷罐防火圍堰(27)。
3.根據(jù)權利要求1所述的黃磷貯存及計量新裝置，其特征在于壓磷罐的含磷水溢流管(2)通入1#含磷水收集池(13)內，所述1#含磷水收集池(13)內還設有將含磷水循環(huán)利用的1#含磷水液下泵(14)。
4.根據(jù)權利要求3所述的黃磷貯存及計量新裝置，其特征在于所述黃磷進料管(4)、黃磷出料管(5 )、壓磷罐的蒸汽進口( 6 )、壓磷罐的含磷水進口( 7 )、黃磷輸送管(8 )和黃磷虹吸管(9)在壓磷罐(I)內的一端插到壓磷罐(I)內的液面以下；所述含磷水溢流管(2)插到1#含磷水收集池(13)的液面以下。
5.根據(jù)權利要求1所述的黃磷貯存及計量新裝置，其特征在于所述黃磷虹吸管(9)上設有熱水進口管(10)和放空管(11)。
6.根據(jù)權利要求1所述的黃磷貯存及計量新裝置，其特征在于所述黃磷貯罐(16)放置在黃磷貯罐混凝土地槽(30)內，在所述黃磷貯罐混凝土地槽(30)的周圍設有黃磷貯罐防火圍堰(29)。
7.根據(jù)權利要求1所述的黃磷貯存及計量新裝置，其特征在于所述黃磷貯罐(16)的含磷水溢流管(23)通入2#含磷水收集池(24)內，所述2#含磷水收集池(24)內還設有將含磷水循環(huán)利用的2#含磷水液下泵(25)。
8.根據(jù)權利要求1所述的黃磷貯存及計量新裝置，其特征在于所述的黃磷輸送管(8)和黃磷虹吸管(9 )、蒸汽進口( 19 )和熱水進口( 22 )在黃磷貯罐(16 )內的一端插到黃磷貯罐(16)內的液面以下。
專利摘要本實用新型公開了一種黃磷貯存及計量新裝置，其包括壓磷罐、稱重裝置、黃磷輸送管和黃磷虹吸管和黃磷貯罐；所述壓磷罐上設有黃磷進料管、黃磷出料管、含磷水溢流管、放空管、蒸汽進口和含磷水進口；所述黃磷貯罐與壓磷罐之間具有位差，二者之間通過黃磷輸送管和黃磷虹吸管相連接；所述磷貯罐上設有循環(huán)熱水進口、循環(huán)熱水出口、蒸汽進口、氮氣進口、熱水進口和含磷水溢流管。該裝置引入了大容積半地下式黃磷貯罐的設計思路，物料輸送采用壓磷水壓磷和虹吸方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黃磷泵輸送方式，并提出了用壓磷罐體積置換法進行黃磷計量的方式，使黃磷貯存和計量設計更上一個臺階，并更具安全、環(huán)保、節(jié)能和實用性。
文檔編號B65D88/74GK203158571SQ20122055315
公開日2013年8月28日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者魏琴, 余晨 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中石化南京工程有限公司