CN203158571U - 一种黄磷贮存及计量新装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种黄磷贮存及计量新装置,其包括压磷罐、称重装置、黄磷输送管和黄磷虹吸管和黄磷贮罐;所述压磷罐上设有黄磷进料管、黄磷出料管、含磷水溢流管、放空管、蒸汽进口和含磷水进口;所述黄磷贮罐与压磷罐之间具有位差,二者之间通过黄磷输送管和黄磷虹吸管相连接;所述磷贮罐上设有循环热水进口、循环热水出口、蒸汽进口、氮气进口、热水进口和含磷水溢流管。该装置引入了大容积半地下式黄磷贮罐的设计思路,物料输送采用压磷水压磷和虹吸方式代替传统的黄磷泵输送方式,并提出了用压磷罐体积置换法进行黄磷计量的方式,使黄磷贮存和计量设计更上一个台阶,并更具安全、环保、节能和实用性。
Description
技术领域
本实用新型属于化学工程与环境保护技术领域,它具体涉及一种黄磷贮存及计量装置。
背景技术
黄磷属《职业性接触毒物危害程度分级》(GB504)中极度危害的物质,同时又是火灾危险性为甲A类的易燃物。黄磷的化学分子式为P4,其纯品无气味,且在水中的溶解度很小。黄磷有剧毒,对人致死量仅为0.1克,大量的磷蒸汽会使人急性中毒,它在空气中的最大允许浓度TWA为0.05mg/m3、STEL为2mg/m3。黄磷的燃点很低,在空气中30~34℃时就会自燃,暴露在空气中即自燃并氧化生成P2O5和磷的低级氧化物,故带有刺鼻的蒜味。黄磷的熔点也很低,仅为44.1℃。
黄磷在生产、贮存、运输和使用过程中均为液态,因此最易发生的事故是液态黄磷泄漏自燃着火或溅落在人身上造成烧伤,所以黄磷在生产、贮存、运输和使用过程中必须置于热水水面之下以隔绝空气。一旦发生黄磷泄漏引起自燃时,火焰会随黄磷四处漫流,需要用大量的水(压力必须小于0.3Mpa)进行冲灭或用砂子覆盖扑灭。
由于黄磷在水中有一定的溶解度,其在纯水中的溶解度为3mg/L;同时,偶尔也会有少量黄磷形成细小颗粒而漂浮在水面上,当热水液面与空气接触时,将会发生磷的氧化反应:P4+5O2=2P2O5,这就是目前国内中小型黄磷厂总有P2O5烟雾恶化环境的原因。
综上所述,黄磷作为一种能自燃和有剧毒的危险化学品,无论是在生产、运输、贮存,还是在使用过程中都存在燃烧、爆炸、中毒等危险,一旦发生事故,将造成较大的财产损失或人员伤亡。
黄磷贮存通常采用全地上式或全地下式两种方式。采用全地上式贮存方式,黄磷贮罐放置于地面上,周围设置防火围堰,以防止黄磷泄漏。这种贮存方式的优点是施工、操作和检修较为方便,缺点是只适用于容积小的黄磷贮罐,若贮罐容积太大,则围堰体积也相应加大,会增大施工、操作和检修难度,同时占地面积也较大。一旦黄磷泄漏,由于与空气的接触面积较大,黄磷燃烧火势不易控制。采用全地下式贮存方式,黄磷贮罐或混凝土地槽放置于地面以下,一般不设防火围堰。这种贮存方式的优点是占地面积小,缺点是增大了施工、操作和检修难度,一旦黄磷泄漏不易被发现,而且黄磷会渗入周围土层,无法进行回收和控制。
黄磷计量通常采用计量泵进行计量,但计量泵存在插入深度受限、检修不方便和不安全、使用寿命短、维修成本高等问题。也有部份企业采用黄磷液位差折算成重量的方法,此计量方法精确度太低,而且不适用于大直径贮罐和外形不规则的贮罐。
黄磷贮存和计量一直是黄磷生产企业难于解决的重要问题,它关系到黄磷贮存的安全性和黄磷计量的准确性。
发明内容
本实用新型的目的是为解决以上两个难题,经过多年的研究探索和设计实践,提出一种黄磷贮存及计量的新装置。该装置引入了大容积半地下式黄磷贮罐的设计思路,物料输送采用压磷水压磷和虹吸方式代替传统的黄磷泵输送方式,并提出了用压磷罐体积置换法进行黄磷计量的方式,替代了常规以液位差或计量泵进行计量的方式,使黄磷贮存和计量设计更上一个台阶,并更具安全、环保、节能和实用性。
本实用新型的技术方案是:
一种黄磷贮存及计量装置,其包括压磷罐、称重装置、黄磷输送管和黄磷虹吸管和黄磷贮罐;所述压磷罐上设有黄磷进料管、黄磷出料管、含磷水溢流管、放空管、用于通入保温蒸汽的蒸汽进口和用于通入含磷水的含磷水进口,所述称重装置装于压磷罐下方;所述黄磷贮罐与压磷罐之间具有位差,二者之间通过向所述黄磷贮罐内压入液态黄磷的黄磷输送管和向所述压磷罐内虹吸黄磷的黄磷虹吸管相连接;所述磷贮罐上设有循环热 水进口、循环热水出口、用于通入保温蒸汽的蒸汽进口、用于置换黄磷贮罐内空气的氮气进口、热水进口和含磷水溢流管,所述循环热水进口和循环热水出口分别连接在磷贮罐内循环加热管路的两端。
压磷罐放置在压磷罐混凝土地槽内,在所述压磷罐混凝土地槽的周围设有压磷罐防火围堰。
压磷罐的含磷水溢流管通入1#含磷水收集池内,所述1#含磷水收集池内还设有将含磷水循环利用的1#含磷水液下泵。
黄磷进料管、黄磷出料管、压磷罐的蒸汽进口、压磷罐的含磷水进口、黄磷输送管和黄磷虹吸管在压磷罐内的一端插到压磷罐内的液面以下;所述含磷水溢流管插到1#含磷水收集池的液面以下。
黄磷虹吸管上设有热水进口管和放空管。
黄磷贮罐放置在黄磷贮罐混凝土地槽内,在所述黄磷贮罐混凝土地槽的周围设有黄磷贮罐防火围堰。
黄磷贮罐的含磷水溢流管通入2#含磷水收集池内,所述2#含磷水收集池内还设有将含磷水循环利用的2#含磷水液下泵。
黄磷输送管和黄磷虹吸管、蒸汽进口和热水进口在黄磷贮罐内的一端插到黄磷贮罐内的液面以下。
本实用新型公开了一种黄磷贮存及计量的新装置。该装置引入了大容积半地下式黄磷贮罐的设计思路,物料输送采用压磷水压磷和虹吸方式代替传统的黄磷泵输送方式,并提出了用压磷罐体积置换法进行黄磷计量的方式,替代了常规以液位差或计量泵进行计量的方式,使黄磷贮存和计量设计更上一个台阶,并更具安全、环保、节能和实用性。
附图说明
图1是本实用新型的一种结构示意图。
图中包括:压磷罐(1)、含磷水溢流管(2)、放空管(3)、黄磷进料管(4)、黄磷出料管(5)、蒸汽进口(6)、含磷水进口(7)、黄磷输送管(8)、黄磷虹吸管(9)、热水进口管(10)、放空管(11)、称重装置(12)、1#含磷水收集池(13)、1#含磷水液下泵(14)、含磷水出口(15)、黄磷贮 罐(16)、循环热水进口(17)、循环热水出口(18)、蒸汽进口(19)、人孔(20)、氮气进口(21)、热水进口(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)、压磷罐防火围堰(27)、压磷罐混凝土地槽(28)、黄磷贮罐防火围堰(29)、黄磷贮罐混凝土地槽(30)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图所示,本黄磷贮存及计量装置包括压磷罐(1)、称重装置(12)、黄磷输送管(8)和黄磷虹吸管(9)和黄磷贮罐(16);所述压磷罐(1)上设有黄磷进料管(4)、黄磷出料管(5)、含磷水溢流管(2)、放空管(3)、用于通入保温蒸汽的蒸汽进口(6)和用于通入含磷水的含磷水进口(7),所述称重装置(12)装于压磷罐(1)下方;所述黄磷贮罐(16)与压磷罐(1)之间具有位差,二者之间通过向所述黄磷贮罐(16)内压入液态黄磷的黄磷输送管(8)和向所述压磷罐(1)内虹吸黄磷的黄磷虹吸管(9)相连接;所述磷贮罐(16)上设有循环热水进口(17)、循环热水出口(18)、用于通入保温蒸汽的蒸汽进口(19)、用于置换黄磷贮罐(16)内空气的氮气进口(21)、热水进口(22)和含磷水溢流管(23),所述循环热水进口(17)和循环热水出口(18)分别连接在磷贮罐(16)内循环加热管路的两端。
来自黄磷装置的液态黄磷由黄磷进料管(4)进入压磷罐(1)内后,关闭含磷水溢流管(2)、放空管(3)、黄磷进料管(4)、黄磷出料管(5)、蒸汽进口(6)和黄磷虹吸管(9)上的阀门。此时,来自含磷水循环系统压磷泵的含磷水由含磷水进口(7)进入压磷罐(1)内,含磷水借助水压将压磷罐(1)内的液态黄磷通过黄磷输送管(8)压出进入黄磷贮罐(16)内保温贮存。压磷罐(1)内的操作压力维持在0.2~0.4MPa范围内。当黄磷需要向外输送时,黄磷贮罐(16)内的黄磷通过黄磷虹吸管(9)被虹吸到压磷罐(1)内后,关闭含磷水溢流管(2)、放空管(3)、黄磷进料管(4)、蒸汽进口(6)、黄磷输送管(8)和黄磷虹吸管(9)上的阀门。此时,来 自含磷水循环系统压磷泵的含磷水由含磷水进口(7)进入压磷罐(1)内,含磷水借助水压将压磷罐(1)内的液态黄磷通过黄磷出料管(5)压出输送到用户。
当需要对压磷罐(1)内的黄磷进行计量时,可以根据压磷罐(1)卸磷或压磷前后的重量差,采用体积置换法,计算出压磷罐(1)所卸磷或压磷的重量。由于进入压磷罐(1)内的黄磷中含有热水,用常规的称量方法无法测出黄磷的重量。我院自行开发创新的压磷罐体积置换法,其原理是利用黄磷和热水混合物进入压磷罐(1)时,被置换出来的压磷罐(1)内原有的热水通过含磷水溢流管(2)溢流出来后,在操作前后将会产生一个称重差,此称重差即为进入压磷罐(1)内的黄磷与被置换热水之间的重量差。根据体积置换原理,进入压磷罐(1)内的黄磷与被置换出来热水的体积相同,产生重量差的原因是二者密度有差异,据此可以计算出进入压磷罐(1)内黄磷的体积和重量。进行称量操作时必须将所有不锈钢金属软管与设备接口完全脱开,以保证称量的准确性。
本黄磷贮存及计量新装置可实现封闭操作,含磷水可循环使用,不造成二次污染。
压磷罐(1)内的黄磷被由含磷水进口(7)进入的含磷水借助水压,通过黄磷输送管(8)压出送入黄磷贮罐(16)内保温贮存;黄磷进料管(4)、黄磷出料管(5)、蒸汽进口(6)、含磷水进口(7)、黄磷输送管(8)和黄磷虹吸管(9)在压磷罐(1)内的一端必须插到压磷罐(1)内的液面以下;含磷水溢流管(2)必须插到1#含磷水收集池(13)的液面以下。
当压磷罐(1)进行压磷操作时,必须关闭含磷水溢流管(2)、放空管(3)、黄磷进料管(4)、蒸汽进口(6)、黄磷虹吸管(9)上的阀门,以保证压磷罐(1)内的操作压力。
压磷罐(1)上连接的管道,除放空管(3)外,其余管道与压磷罐(1)的连接方式均采用不锈钢金属软管连接,以便在称量时上述管道可以与压磷罐(1)完全脱开,保证称量的精确性。黄磷称量采用压磷罐体积置换法,替代了常规以液位差或计量泵进行计量的方式,具有计量更精确、操作控 制更简便、运行更安全可靠、维修成本更低、应用范围更广等优点。
压磷罐(1)放置在压磷罐混凝土地槽(28)内,压磷罐混凝土地槽(28)周围设有高出地面300mm的压磷罐防火围堰(27)。压磷罐的含磷水溢流管(2)通入1#含磷水收集池(13)内,所述1#含磷水收集池(13)内还设有将含磷水循环利用的1#含磷水液下泵(14)。压磷罐(1)内的含磷水通过含磷水溢流管(2)溢流至1#含磷水收集池(13)内,再通过1#含磷水液下泵(14)将含磷水输送到含磷水循环系统,含磷水可以循环使用,生产过程中无污水排放,不造成环境污染。
黄磷贮罐(16)上有还有人孔(20)。黄磷输送管(8)和黄磷虹吸管(9)、蒸汽进口(19)和热水进口(22)在此黄磷贮罐(16)内的内的一端必须插到黄磷贮罐(16)内的液面以下;含磷水溢流管(23)必须插到2#含磷水收集池(24)的液面以下。
压磷罐(1)采用蒸汽保温;黄磷贮罐(16)除开车时为迅速升温采用蒸汽加热外,正常运行过程中采用80℃的循环热水保温。压磷罐(1)和黄磷贮罐(16)内的黄磷温度保持在60~70℃之间,以保证液体黄磷较好的流动性。黄磷贮罐(16)内的循环热水保温采用热水盘管,热水盘管插到液面以下,以保证换热均匀和充分。
黄磷虹吸管(9)上有热水进口管(10)和放空管(11)。黄磷贮罐(16)内的黄磷采用虹吸方式通过黄磷虹吸管(9)被虹吸到压磷罐(1)内。热水进口管(10)的作用是让黄磷虹吸管(9)内充满热水,为虹吸操作做准备;放空管(11)起到结束虹吸操作的作用。
黄磷贮罐(16)上有氮气进口(21),利用氮气将黄磷贮罐(16)内的空气置换出来,以防止空气与介质接触,保证了黄磷贮存的安全性。
黄磷贮罐(16)放置在黄磷贮罐混凝土地槽(30)内,黄磷贮罐混凝土地槽(30)周围设有高出地面300mm的黄磷贮罐防火围堰(29)。黄磷贮罐(16)的含磷水溢流管(23)通入2#含磷水收集池(24)内,所述2#含磷水收集池(24)内还设有将含磷水循环利用的2#含磷水液下泵(25)。黄磷贮罐(16)内的含磷水通过含磷水溢流管(23)溢流至2#含磷水收集池 (24)内,再通过2#含磷水液下泵(25)将含磷水输送到含磷水循环系统,含磷水可以循环使用,生产过程中无污水排放,不造成环境污染。
压磷罐(1)和黄磷贮罐(16)之间要有足够的位差,以保证黄磷虹吸操作的正常运行。
黄磷贮罐(16)是本装置防火的主要对象。为了防止贮罐破损,火焰随黄磷四处漫流,设计在罐体四周设有宽0.9m封闭的混凝土防火围堰,并配备有消防水管,万一发生事故,黄磷被局限在围堰内,并迅速用水加以覆盖,防止火灾发生。为进一步确保安全,本装置最根本的安全措施是将黄磷贮罐(16)大部分置于地面以下(黄磷最高液位低于地面),只有罐顶、黄磷虹吸管(9)和含磷水溢流管(23)露出地面,一旦黄磷贮罐(16)破损,黄磷可以被控制在防火围堰范围以内,不会发生外溢。
目前已投产运行的单台黄磷贮罐(16)的贮存能力为3000吨,外形尺寸为Φ25×5m(直筒段高)/2.5m(球顶高)。黄磷贮罐(16)是本装置的核心设备,由罐体、顶盖和热水加热装置组成。由于黄磷在输送和贮存过程中均与热水伴随,黄磷在纯水中溶解度为3mg/L,而在生产环境中,由于部分黄磷在输送过程中会形成细小颗粒而悬浮于水中,如得不到充分时间的静置分离,则会随水带出形成含磷水,其主要成份为P4:40~70mg/L;SS:350~500mg/L;PH:4~6。含磷水中由于有单质磷的存在,其毒害类似黄磷,且有一定酸腐蚀性,会对黄磷贮罐(16)产生腐蚀。如果罐体及附属管道等设施选材不能耐受含磷水的腐蚀性,就有可能造成贮罐本体及附属设施因腐蚀发生结构破坏,从而造成黄磷外泄,所以贮罐材质首先考虑采用不锈钢制作。但为了降低造价,也可选用优质碳钢制作,同时在罐体内壁涂刷防腐涂料(含氟橡胶),以延长贮罐的使用寿命。另外,黄磷贮罐(16)的设备本体和支撑结构在设计和施工时,必须按照国家相应设计及施工规范进行,否则当贮槽在受到不利外力(如地震、台风等自然灾害)影响时,其结构、焊缝及基础强度若不能满足安全要求,就会导致贮罐本体和附属设施破损而发生黄磷外泄事故。
压磷罐(1)也是本装置的重要设备,其操作压力维持在0.2~0.4MPa 范围内。罐体材料选用优质碳钢制作,同时在罐体内壁涂刷防腐涂料(含氟橡胶),以延长压磷罐(1)的使用寿命。
所有触磷管道上的软连接均采用不锈钢软管;所有触磷管道均采用304不锈无缝钢管制作;所有触磷管道的阀门均采用公称压力为2.5MPa的球阀,以防止阀门密封面处泄漏;所有触磷管道的连接法兰均采用凸凹面法兰,垫片采用金属缠绕式垫片,压力等级为2.5MPa;所有触磷管道均采用保温夹套管,以防止黄磷凝结后堵塞管道;所有触磷管道安装完成后,必须严格进行水压实验,合格后方能投入使用。
所有触磷设备的钢结构部分必须按相应规范进行制造、试验和验收,并严格对焊缝质量进行检测,原则上每道焊缝均作检测,核心部位必须100%射线探伤检查,以确保设备质量可靠。所有设备制造完毕后,均必须进行充水试验,充水高度等于罐壁高度,持压时间48小时,罐壁和罐底无渗漏、无异常变形方为合格。
Claims (8)
1.一种黄磷贮存及计量新装置,其特征在于其包括压磷罐(1)、称重装置(12)、黄磷输送管(8)和黄磷虹吸管(9)和黄磷贮罐(16);所述压磷罐(1)上设有黄磷进料管(4)、黄磷出料管(5)、含磷水溢流管(2)、放空管(3)、用于通入保温蒸汽的蒸汽进口(6)和用于通入含磷水的含磷水进口(7),所述称重装置(12)装于压磷罐(1)下方;所述黄磷贮罐(16)与压磷罐(1)之间具有位差,二者之间通过向所述黄磷贮罐(16)内压入液态黄磷的黄磷输送管(8)和向所述压磷罐(1)内虹吸黄磷的黄磷虹吸管(9)相连接;所述磷贮罐(16)上设有循环热水进口(17)、循环热水出口(18)、用于通入保温蒸汽的蒸汽进口(19)、用于置换黄磷贮罐(16)内空气的氮气进口(21)、热水进口(22)和含磷水溢流管(23),所述循环热水进口(17)和循环热水出口(18)分别连接在磷贮罐(16)内循环加热管路的两端。
2.根据权利要求1所述的黄磷贮存及计量新装置,其特征在于所述压磷罐(1)放置在压磷罐混凝土地槽(28)内,在所述压磷罐混凝土地槽(28)的周围设有压磷罐防火围堰(27)。
3.根据权利要求1所述的黄磷贮存及计量新装置,其特征在于压磷罐的含磷水溢流管(2)通入1#含磷水收集池(13)内,所述1#含磷水收集池(13)内还设有将含磷水循环利用的1#含磷水液下泵(14)。
4.根据权利要求3所述的黄磷贮存及计量新装置,其特征在于所述黄磷进料管(4)、黄磷出料管(5)、压磷罐的蒸汽进口(6)、压磷罐的含磷水进口(7)、黄磷输送管(8)和黄磷虹吸管(9)在压磷罐(1)内的一端插到压磷罐(1)内的液面以下;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.根据权利要求1所述的黄磷贮存及计量新装置,其特征在于所述黄磷虹吸管(9)上设有热水进口管(10)和放空管(11)。
6.根据权利要求1所述的黄磷贮存及计量新装置,其特征在于所述黄 磷贮罐(16)放置在黄磷贮罐混凝土地槽(30)内,在所述黄磷贮罐混凝土地槽(30)的周围设有黄磷贮罐防火围堰(29)。
7.根据权利要求1所述的黄磷贮存及计量新装置,其特征在于所述黄磷贮罐(16)的含磷水溢流管(23)通入2#含磷水收集池(24)内,所述2#含磷水收集池(24)内还设有将含磷水循环利用的2#含磷水液下泵(25)。
8.根据权利要求1所述的黄磷贮存及计量新装置,其特征在于所述的黄磷输送管(8)和黄磷虹吸管(9)、蒸汽进口(19)和热水进口(22)在黄磷贮罐(16)内的一端插到黄磷贮罐(16)内的液面以下。
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