发布时间 : 星期日 文章周美玲更新完毕开始阅读
武汉工程大学
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科研训练
项目名称：年产1000吨三氯化磷的工艺设计及物料衡算 学生姓名： 周美玲 班级学号： 英化一班 1010010626 指导教师： 郭嘉 联系电话： 13125096650
年产1000吨三氯化磷的工艺设计及物料衡算
一、前言
摘要： 三氯化磷是有机磷化合物的起始原料，也是常用较温和的氯化剂，广泛应用
在医药、农药、染料、磷系列增塑剂及阻燃剂的生产,在染料工业上用作色酚类的缩合剂和催化剂;另外,也可用作试剂、铀矿提取剂等领域。三氯化磷的生产工艺简单，随着装置的规模的扩大，自动化程度也越来越高，产品质量也逐步提高。工业合成方法主要是以三氯化磷为溶剂,用氯气氯化溶于三氯化磷中的黄磷来生产三氯化磷。
【关键词】 三氯化磷、物料衡算、生产工艺、生产设备、氯化
The process design and material balance of an annual output of 1000 tons of phosphorus
Abstract： Phosphorus trichloride is the original material for
organophosphorus compounds ,is also the commonly used milder chlorinating agent. It is widely is widely used in pesticide, medicine, dye, phosphorus series of plasticizers and flame retardants in industry production, is used as condensing agent and catalyst in Naphthols in Dyestuff industry; in addition, phosphorus trichloride can also be used as reagent, uranium extraction agent. Phosphorus trichloride production process is very simple .With the device scale and automation degree developed , the product quality is highly improved. In industrial synthetic, mainly with phosphorus trichloride solution as solvent, using yellow phosphorus chlorinated by chlorine and dissolved in phosphorus trichloride to produce phosphorus trichloride.【Keywords】 Phosphorus trichloride Production process
Production equipment Material balance Chlorinated
正文
1、原料、产品的理化性质、用途及标准
产品名称：三氯化磷 分子式：PCl3 分子量：137.4
三氯化磷是三氯化磷一种无色透明、有刺激性气味的发烟液体; 三氯化磷是剧毒、强腐蚀性物品,常温下易挥发,放出刺鼻、窒息气味,对皮肤、黏膜有强烈的刺激和腐蚀作用。 熔点-112℃，沸点76℃，比重D420 1.574。溶于苯、乙醚、二硫化碳、四氯化碳。露于潮湿空气中能水解成亚磷酸和氯化氢，产生白烟而变质。遇乙醇和水起分解反应，遇氧生成氧氯化磷。
用途：三氯化磷主要用于合成有机农药、亚磷酸及酯类、氯化剂、催化剂、溶剂等。
产品执行标准：HG/T2970—1999，具体指标如下表： 指标名称 含量（PCl3）%≥ 游离磷 %≤ 馏程（74.5-77.5）%≥ 外 观 优级 99.0 0.001 96.0 无色透明或浅黄色 一级 98.0 0.005 95.0 无色透明或浅黄色 合格 97.0 0.01 94.0 无色透明或浅黄色
包装：专用贮槽 储存条件：密封阴凉干燥保存。 黄磷：纯白磷为无色透明晶体,遇光逐渐变黄,故又称黄磷,分子式
，分子量：123.90，
熔点：44.1℃，着火点约40℃，相对于水密度为1.82，蒸汽压<23℃，不溶于水，微溶于苯、氯仿，易溶于二硫化碳。在空气隔绝下稳定，在空气中易自燃，产生白色烟雾。用作特种火柴原料，以及用于磷酸、磷酸盐及 农药、信号弹等的制造。 存放条件：浸沉水中或安瓿熔封于阴凉避光处保存。
液氯：液氯化学名称液态氯，为黄绿色液体，沸点-34.6℃，溶点-103℃，在常压下即气化成气体，在15℃时比重为1.4256，有毒，有剧烈刺激作用和腐蚀性，在日光下与其它易燃气体混合时发生燃烧和爆炸，氯是很活泼的元素，可以和大多数元素（或化合物）起反应液氯为黄绿色的油状液体。在水分存在下对钢铁有强烈腐蚀性。液氯为基本化工原料，可用于冶金、纺织、造纸等工业，并且是合成盐酸、聚氯乙烯、塑料、农药的原料。
存放条件：贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热。
2、三氯化磷的生产工艺
将黄磷加热熔融后，由专用的黄磷液下往复泵输入到已经加有适量三氯化磷作母液，
的反应器内，通氯，进行放热反应，生成的三氯化磷蒸气进入精馏塔精馏，得三氯化磷流入贮罐 反应式
2P + 3Cl2→ 2PCl3+ 313．95kJ／mol (黄磷) (氯) (三氯化磷)
工艺流程见图
三氯化磷的工艺流程图
(1)熔磷 将黄磷投入熔化罐加热熔融。
黄磷是自燃物品，需贮于水中，离开水面极易自燃，故投料前熔磷罐必须充氮或二氧化碳，驱净空气。投料时，动作要快，以防自燃。黄磷的熔点甚低，加热温度不必太高，可用夹层热水加热。
(2)反应 黄磷与氯气在反应器中反应，生成三氯化磷。反应迅速，并放出大量的热，危险性很大。
①反应时必须先加入适量的三氯化磷，生产上称为“底磷”，使黄磷与三氯化磷混合后，再通入氯气进行反应，这样比较稳妥。生产中还必须定期测定“底磷”的含量，勿使过少。 ②黄磷与氯气的比例必须适当，如果黄磷量不足，则氯气与三氯化磷作用，将生成五氯化磷。后者为白色固体，容易升华，往往堵塞管道，导致事故的发生。若五氯化磷量已较多，在投入黄磷时，则立即与黄磷猛烈反应而还原成大量三氯化磷。其反应如下： 3PCl5 +2p → 5PCl3 (五氯化磷) (三氯化磷)
在反应过程中，因产生高温，三氯化磷大量气化，以致压力升高，容易发生冲料。冲料后，将使黄磷一起喷出，黄磷遇空气即自燃，容易引起火灾；有时来不及冲料就发生爆炸，后果极为严重。在生产中已有事故教训，必须充分警惕。所以要采用专用的液下往复泵来输送熔融的黄磷。用这种泵输送黄磷，能使加入磷的量不会一次过多，可以防止与五氯化磷猛烈反应而造成爆炸或冲料。
③反应产生大量热量，必须及时冷却。冷却方法宜将冷水沿反应器壁四面喷淋，不宜采用夹层通冷水的方法，以防万一器壁渗漏，夹层冷却水的压力使水进入反应器中，与三氯化磷猛烈反应而引起爆炸。
PCl3 + 3H2O → H3PO3+3HCl↑ (亚磷酸) (氯化氢) 即使用喷淋法，也要经常检修反应器，严防渗漏。冷凝器同样如此。 ④通氯气的管道必须插入反应液底部。如果管道折断，氯气在液面上与三氯化磷反应生成五氯化磷：
PCl3+Cl2→PCl5 (五氯化磷) 则在加入熔磷时极易发生爆炸或冲料。
⑤控制反应器内“底磷”液面，可以采用底磷浮标仪，或称“底磷浮标”。“底磷浮标”一般可以根据反应罐内在一定温度下黄磷与三氯化磷的混合比重制成。浮标上端装上铁杆，外套一个螺管式变压器，再接仪表指示。根据浮标的高度不同，而产生的电流也不同，即可判断出“底磷”液位的高度。
(3)精馏 从反应器出来的热的气化了的三氯化磷在精馏塔中精馏，取得三氯化磷冷凝液，进入贮槽。