黃磷循環(huán)清潔生產(chǎn)的dcs控制保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磷化工領(lǐng)域，尤其涉及一種黃磷循環(huán)清潔生產(chǎn)的DCS控制保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]黃磷又名白磷，在工業(yè)上用黃磷制備高純度的磷酸及磷酸鹽。利用黃磷易燃產(chǎn)生煙(P4Oiq)和霧(P4Oiq)與水蒸氣形成H3PO4等霧狀物質(zhì)，在軍事上常用來(lái)制煙幕彈、燃燒彈。還可用黃磷制造赤磷(紅磷)、三硫化四磷(P4S3)、有機(jī)磷酸酯、燃燒彈、洗滌劑、農(nóng)藥等。
[0003]國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的黃磷主要用電爐法制取，用磷礦、焦丁(蘭炭或白煤)和外加硅石按配比在電爐內(nèi)制取。其中，外加硅石主要用于助熔劑參與碳還原磷酸鹽的反應(yīng)，主要反應(yīng)為S12與磷礦石分解生成的CaO生成易熔的偏硅酸鈣(CaS13)。電爐熱法制黃磷，能耗高，成本高，附加值低，產(chǎn)品單一，污染嚴(yán)重。而磷又是重要的生命元素，日常生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)必需產(chǎn)品。如何降低生產(chǎn)能耗和成本，減少污染，提高尾氣、爐渣熱能的綜合利用率，增加附加值是黃磷行業(yè)苦苦追求的目標(biāo)。并且黃磷、電石等冶金、化工尾氣，大都直接以火炬燃燒外排，資源利用率低，環(huán)保問(wèn)題突出。
[0004]為解決黃磷生產(chǎn)能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重、資源綜合利用率低，循環(huán)清潔產(chǎn)業(yè)鏈配套不完整的問(wèn)題，本發(fā)明人先后公開(kāi)了以下七項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利:
[0005]1、中國(guó)專(zhuān)利CN 105197901 A公開(kāi)了《含鉀磷礦制備黃磷、鉀鹽、碳酸鈉和氧化鋁的節(jié)能方法》。該方法包括:將含鉀磷礦和焦丁加入黃磷電爐反應(yīng)制得含?2爐氣;對(duì)所述爐氣進(jìn)行水洗后再收集粗磷，精制以制得優(yōu)質(zhì)黃磷;黃磷熔渣經(jīng)水淬后去除爐渣并溶出KAlO2,經(jīng)由過(guò)濾、加入CO2后沉淀出Al (0H)3并獲得水淬濾液。其中，Al (OH)3經(jīng)控溫轉(zhuǎn)換制得Al2O3，前述水淬濾液經(jīng)由結(jié)晶分離、干燥，從而制得K2CO3和Na2CO3 ο本發(fā)明解決了傳統(tǒng)電熱法黃磷電爐用含鉀磷礦生產(chǎn)黃磷反應(yīng)復(fù)雜，效率低，爐礦不穩(wěn)定，效益差等系列問(wèn)題，并與傳統(tǒng)的鉀長(zhǎng)石燒結(jié)法、高溫熔融法、水熱法、高爐冶煉法和低溫分解法制備K2CO3相比，能夠大大降低能耗、物耗和生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品利潤(rùn)空間，同時(shí)減少了環(huán)境污染。
[0006]2、中國(guó)專(zhuān)利CN 105197902 A公開(kāi)了《含鉀磷礦制備黃磷、鉀鹽、氧化鋁、分子篩、礦渣水泥和建筑型材的循環(huán)清潔生產(chǎn)方法》。該方法利用兩條路線，路線一:含鉀磷礦與焦丁用電熱法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)黃磷。黃磷熔渣經(jīng)水淬，溶出KAlO2，經(jīng)過(guò)濾、通入CO2，沉淀出Al (0H) 3并制得第一濾液。Al(OH)3經(jīng)控溫轉(zhuǎn)換制得A1203。路線二:將鉀長(zhǎng)石粉與Na2CO3混合均勻，用黃磷尾氣煅燒后用水浸取，通入CO2沉淀出硅鋁膠體和制得第二濾液。將第一、第二濾液進(jìn)行結(jié)晶、干燥，制得K2CO3和Na2CO3 Ja2CO3返回路線二循環(huán)利用。一部分未經(jīng)沉淀的硅鋁膠體和濾液經(jīng)由調(diào)整其K20、Na20、Si02、Al203的含量，然后進(jìn)行水熱晶化反應(yīng)，從而獲得分子篩;所述沉淀出的硅鋁膠體與黃磷爐渣混合，以用于制備礦渣水泥和/或建筑型材。
[0007]3、中國(guó)專(zhuān)利CN 105217589 A公開(kāi)了《黃磷聯(lián)產(chǎn)鉀鹽、碳酸鈉和氧化鋁的節(jié)能方法》。該方法包括:將鉀長(zhǎng)石、磷礦和焦丁加入黃磷電爐反應(yīng)制得含P2爐氣;對(duì)所述爐氣進(jìn)行水洗后再收集粗磷，精制以制得優(yōu)質(zhì)黃磷;黃磷熔渣經(jīng)水淬后去除爐渣并溶出KAlO2,經(jīng)由過(guò)濾，加入CO2，沉淀出Al (OH)3并獲得水淬濾液。其中，Al (OH)3經(jīng)控溫轉(zhuǎn)換制得Al2O3。前述水淬濾液經(jīng)由結(jié)晶分離、干燥，從而制得K2CO3和Na2CO3 O本發(fā)明將黃磷生產(chǎn)裝置改進(jìn)成了電熱法生產(chǎn)黃磷和熱分解鉀長(zhǎng)石的綜合系統(tǒng)，普遍適用于傳統(tǒng)電熱法黃磷電爐的升級(jí)改造，顯著降低了生產(chǎn)能耗及成本，提高了產(chǎn)品種類(lèi)和附加值，并且減少了環(huán)境污染，具有非常突出的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能環(huán)保效果。
[0008]4、中國(guó)專(zhuān)利CN 105217588 A公開(kāi)了《黃磷聯(lián)產(chǎn)鉀鹽、氧化鋁、分子篩、礦渣水泥和建筑型材的循環(huán)清潔生產(chǎn)方法》。該方法包括兩條路線:1、用鉀長(zhǎng)石取代外加硅石，與磷礦和焦丁用電熱法制得優(yōu)質(zhì)黃磷。黃磷熔渣經(jīng)水淬，溶出KAlO2,經(jīng)過(guò)濾，通入⑶2，沉淀出Al(OH)3并制得第一濾液。Al (OH)3經(jīng)控溫轉(zhuǎn)換制得Al203(32、將鉀長(zhǎng)石粉與Na2CO3混勻，用黃磷尾氣煅燒，然后用水浸取，通入C02，沉淀出硅鋁膠體并制得第二濾液。之后分為四個(gè)利用路徑:(I)將第一、第二濾液集中結(jié)晶，干燥，制取K2CO3和Na2CO3，Na2CO3返回路線二循環(huán)利用，K2CO3可繼續(xù)加工為KH2POjPK2SO4等鉀鹽；(2)將未經(jīng)沉淀的硅鋁膠體和濾液經(jīng)水熱晶化制備分子篩；(3)硅鋁膠體與黃磷爐渣制備礦渣水泥；(4)硅鋁膠體與黃磷爐渣制備建筑型材。
[0009]5、中國(guó)專(zhuān)利CN 105240065 A公開(kāi)了《一種黃磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的節(jié)能方法和設(shè)備》O該方法包括:黃磷熔渣經(jīng)渦槽式水淬集氣塔水淬，收集高溫乏蒸汽，經(jīng)分離器分離出黃磷爐渣和沖渣水，同時(shí)收集低溫乏蒸汽。沖渣水經(jīng)熱回收，沉降池沉降后返回渦槽式水淬集氣塔循環(huán)利用。沖渣水回收的熱能和黃磷尾氣輔助增壓鍋爐將收集的乏蒸汽增溫、增壓，然后經(jīng)儲(chǔ)氣罐恒定溫度和壓力后輸入低溫低壓汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，所發(fā)電量返回供電系統(tǒng)或上電網(wǎng)市售，蒸汽冷凝水返回渦槽式水淬集氣塔循環(huán)利用。本發(fā)明既獲得了高活性的黃磷爐渣，又徹底治理了黃磷熔渣水淬乏蒸汽和污水池乏蒸汽造成環(huán)境污染的問(wèn)題，提高了黃磷爐渣的余熱利用率，黃磷生產(chǎn)電耗降低lOOOkwh/t以上，達(dá)到了環(huán)境治理與節(jié)能增效的雙贏效果。
[0010]6、中國(guó)專(zhuān)利CN 105271245 A公開(kāi)了《一種黃磷生產(chǎn)裝置磷爐氣冷凝乏蒸汽治理和四氟化硅回收利用的方法》。該方法包括:用氟硅酸循環(huán)濃縮罐取代黃磷裝置磷爐氣冷凝熱水槽，將冷凝水經(jīng)換熱器I和換熱器2換熱后分別用于熱段和冷段洗氣塔冷凝，并補(bǔ)充冷水彌補(bǔ)水量損失，讓磷爐氣中的SiF4在洗氣塔中被水充分吸收生成H2SiF6;在H2SiF6達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)濃度后，經(jīng)過(guò)濾，加入NaCl以沉淀分離出Na2SiF6;對(duì)沉淀分離后的濾液加入消石灰進(jìn)行中和，經(jīng)沉淀分離后得到CaCl2;剩余的冷凝水經(jīng)換熱器3換熱后返回冷段洗氣塔冷凝。換熱器I?3所獲得的熱量用于干燥Na2SiF6和CaCl2。本發(fā)明既治理了黃磷生產(chǎn)裝置磷爐氣冷凝水乏蒸汽，又回收了 SiF4,還可實(shí)現(xiàn)洗氣余熱的綜合利用，達(dá)到了環(huán)保治理與資源綜合利用的雙贏效果。
[0011]7、中國(guó)專(zhuān)利CN 105349778 A公開(kāi)了《一種磷鐵回收黃磷、氧化鐵紅及貴重金屬的清潔生產(chǎn)方法》。該方法包括:通過(guò)將破碎后的磷鐵在中頻電爐中熔化后在充滿氮?dú)獾臏u槽式水淬集氣塔中進(jìn)行水淬，以獲得含PH3混合氣，并且同時(shí)分離出金屬氧化物和水淬水，其中，所述含PH3混合氣在充滿氮?dú)獾牧谆瘹滢D(zhuǎn)化塔中進(jìn)行控溫轉(zhuǎn)化生成Pdra2后再經(jīng)噴淋、精制得到黃磷。分離出的所述金屬氧化物經(jīng)干燥得到氧化鐵紅，或者經(jīng)酸化溶解和溶劑萃取分離得到普通金屬、稀有金屬和/或貴金屬。本發(fā)明既將磷鐵回收高價(jià)值黃磷、氧化鐵紅和貴重金屬，無(wú)廢氣、廢水和廢渣外排，還實(shí)現(xiàn)了余熱、HdPN2的綜合利用，達(dá)到循環(huán)清潔生產(chǎn)的效果。
[0012]上述七項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，各專(zhuān)利可以組成單一的生產(chǎn)線，也可以將各生產(chǎn)線組合成一個(gè)黃磷循環(huán)清潔生產(chǎn)系統(tǒng)。但以鉀長(zhǎng)石代替硅石制備黃磷聯(lián)產(chǎn)碳酸鉀和氧化鋁以及鉀長(zhǎng)石與碳酸鈉利用黃磷尾氣制備碳酸鉀和硅鋁膠體、分子篩，進(jìn)而利用黃磷爐渣制備礦渣水泥和建筑型材，利用水淬乏蒸汽發(fā)電，治理磷爐氣冷凝水乏蒸汽并回收氟硅酸鈉，利用磷鐵回收黃磷、氧化鐵紅及貴重金屬路線，最為有代表性，也是最完整的黃磷循環(huán)清潔生產(chǎn)方法，參見(jiàn)附圖1。
[0013]然而以上述多項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)所公開(kāi)的技術(shù)方案組成的黃磷循環(huán)清潔生產(chǎn)系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間存在相互配套，相互連鎖和保護(hù)等系列問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)從事磷化工工藝的技術(shù)人員大多不熟悉DCS控制保護(hù)，從事工業(yè)以太網(wǎng)DCS控制保護(hù)的專(zhuān)業(yè)人員又不熟悉化工工藝，尤其是由多項(xiàng)工藝路線組成的黃磷循環(huán)清潔生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝路線。如何利用現(xiàn)代控制手段，將多項(xiàng)工藝路線組成的黃磷循環(huán)清潔生產(chǎn)系統(tǒng)整合為一個(gè)完整的DCS控制保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中控制和保護(hù)，既減少運(yùn)行維護(hù)人員，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，又提高控制精度和可靠性，是黃磷循環(huán)清潔生產(chǎn)中亟待解決的問(wèn)題，也是專(zhuān)利成果轉(zhuǎn)化，助推我國(guó)磷化工產(chǎn)業(yè)全面清潔生產(chǎn)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供了一種黃磷循環(huán)清潔生產(chǎn)的DCS控制保護(hù)系統(tǒng)，包括:服務(wù)器、操作站、安防