离子膜车间氯氢处理规程.docx
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离子膜车间氯氢处理规程
Q/HSHJ04.122-2005
离子膜车间氯氢工段
岗位操作规程
2012.7.1发布2012.7.1实施
1、产品概述
1.1产品的物理、化学性质
1.1.1氯气
氯气是由饱和食盐水经直流电电解而得，分子式为CL2，分子量为70.906。
1.1.1.1物理性质
氯在常温时呈黄绿色气体，有毒有较强的刺激性气味，对人体呼吸道、粘膜有强刺激作用，在0℃，0.1Mpa条件下，每立方米氯气重3.214千克。
氯气是一种易液化的气体，绝对压力为0.1Mpa的纯氯气液化温度随压力的增大而升高，氯气在绝对压力0.1MPa,－9.6℃时能与水生成Cl2•8H2O的水合物，呈结晶状态存在，其生成热为76.74kj/mol［Cl２］。
氯气能在水中溶解，但溶解度不大，温度越高，氯气在水中的溶解度就愈小，常压下氯气在水中的溶解度见表1。
表1 常压下氯气在水中的溶解度
温度℃
溶解于1升水中的氯气
（升）
100克水中溶解氯气的克数
（克）
0
4.61
1.46
10
3.148
0.9972
20
2.299
0.7293
30
1.799
0.5723
40
1.450
0.459
50
1.216
0.3925
60
1.025
0.3925
70
0.862
0.2793
80
0.683
0.2227
90
0.390
0.127
100
0
0
电解槽产生的Ｃl２被水蒸汽饱和，温度愈低，湿氯气中的水蒸汽分压愈小，即含水量愈少，如90℃水蒸气分压525.8mmHg柱，含水量为：
571g/kg，15℃水蒸气分压12.8mmHg柱，含水量4.3g/kg氯气。
1.1.1.2化学性质
氯气的化学性质是非常活泼的，在不同温度下，可以与很多种元素或化合物起反应，所以氯在自然界以游离态存在者极少，但干燥氯气的化学性质不太活泼，不易与金属起反应（金属钛除外）。
a、氯气溶于水中，生成次氯酸和盐酸
Cl2+H2O→HClO+HCl
HclO→HCl+[O]
放出的初生态氧是强氧化剂，对金属腐蚀性极强
b、在氯气中燃烧生成氯化氢
Cl2+H2→2HCl+44kcal/mol
氯气和氢气的混合物经光照、明火、高温和撞击均可发生爆炸，
其爆炸极限为氯中含氢5—87.5%。
c、氯气和氨反应可生成氯化氨
8NH3+3Cl2—6NH4Cl+N2+348.4kcal/mol
1.1.2氢气
氢气是由饱和食盐水溶液经过直流电电解而得，分子式：
H2，分子量：
2.016。
1.1.2.1在通常情况下，氢气是一种无色、无味、无毒的气体，它是所有气体中最轻的，在标准状态下，每升重0.0899克。
氢气在水中的溶解度很小，在标准状态时，100体积的水中仅能溶解2体积氢气，在常压下，氢气的沸点为-252.7℃，凝固点为-259.2℃。
1.1.2.2化学性质
a、氢气极易自然，也易助燃，在常温下与氧化合极缓和，但在800℃
以上或点火时，则放出蓝色的火焰，并发生爆炸生成水，同时放出大量的热。
2H2O+O2—2H2O
氢气在氯气中燃烧放出大量热生成氯化氢
H2+Cl2—2HCl
b、氢气与空气混合极易发生爆炸，其爆炸极限为含氢气4.1—74.2%。
c、氢气不但能和游离态的氧起反应，而且能和某些氧化物里的氧起反应。
例如：
在电解槽阴极室，次氯酸钠在阴极上产生的氢原子作用，被还原为氯化钠。
NaClO+2[H]—NaCl+2H2O
NaClO3+6[H]—NaCl+=3H2O
1.2产品标准
1.2.1氯气
1
氯气纯度
≥98%
2
水份（重量%）
≤150ppm
3
氯中含氢（体积%）
≤0.4%
氢气
序号
指标名称
指标要求
1
氢气纯度（体积%）
≥98%
2
氢中含氧（体积%）
≤0.4%
3
氢中含水（重量%）
≤0.06%
1.3产品用途
1.3.1氯气
氯气可用于制造盐酸、漂粉、漂粉精、液氯、次氯酸钠、三氯化铁等无机氯化物，还可用于制造聚氯乙烯、合成橡胶、农药等。
氯气在矿石精炼等工业上也得到广泛应用，我厂用于生产液氯、氯化氢、盐酸、次氯酸钠。
1.3.2氢气
氢气除可作为盐酸、合成氨、某些有机体中间体的加氢、辛醇、硬化油脂等的主要原料外，还可以作为金属冶炼的还原剂，切割、焊接金属及电子工业半导体材料高纯硅的提纯等，液态氢还可以做火箭或导弹的高能燃料，我厂用于生产氯化氢和盐酸。
2、原辅材料规格
编号
名称
规格
1
氢气纯度（%）
≥99%
2
氯气纯度（%）
≥98%
3
工业循环水
PH值=7
4
浓硫酸浓度
≥98%
5
冷冻水
0℃
3、生产的目的及原理
3.1氯气处理的目的
由电解来的氯气温度很高，约在80℃—90℃左右，含有大量水份，湿氯气具有很强的腐蚀作用，对一般金属材料的输送管道及设备腐蚀严重，不便于输送和利用，所以把湿氯气冷却、干燥，变成干燥氯气，干燥氯气对普通钢铁不腐蚀，因而可以用铸铁或钢制的压缩机和管道、设备来加压输送干燥氯气，因用氯部门需要它具有一定压力，因而氯气处理的生产任务就是把电解来的湿氯气冷却、干燥、加压输送，保障上下生产工序的安全生产。
3.1.2氢气处理的目的
由电解来的湿氯气湿度很高，约在80—90℃，含有盐、碱雾和大量的水蒸汽，不便于压缩输送及利用，所以要经过冷却处理，由于用户需要氢气具有一定压力，因此，氢气处理的生产任务就是把电解来的高湿氢气冷却、加压输送，保证安全生产。
3.2生产原理
3.2.1氯气处理的原理
从电解来的湿氯气温度很高，含有约20%的水份，被水蒸汽所饱和，湿氯气所带的饱和水蒸汽量与温度有关，温度越高，所带的水蒸汽量也越高（参看表3.2.1）
温度（℃）
水蒸汽分压（Kpa）
水蒸汽含量（g/m3）
1千克氯气中水蒸汽含量（g）
10
1.2265
9.4
3.1
20
2.3331
17.3
5.9
30
4.2396
30.0
10.8
40
7.3993
51.2
19.8
50
12.3321
83.1
34.9
60
19.9180
130
61.6
70
31.1569
189
112
80
47.3419
293
219
90
70.0943
419
571
因此采取冷却措施降低湿氯气温度，减小饱和水蒸汽的分压，就可降低湿氯气的含水量。
假如，从电解来的湿氯气是80℃，则每千克氯气含有219克水，若温度降低至15℃，这时每千克氯气中含4.33克水，所以，每千克湿氯气从80℃冷却到15℃时能够冷凝下来219-4.3=214.7克水。
冷却后的氯气温度越低，则含水量越少，但也不能把温度降得太低，因为若低于9.6℃时，将形成氯的水合物结晶Cl2·8H2O，它能够堵塞管道和设备，从而影响正常生产。
生产上需要氯气含水不超过150ppm，单用冷却措施还达不到这个要求，为此次用浓硫酸干燥方法进一步吸收氯气冷却后剩下的少量水份。
由于硫酸具有：
（1）硫酸不与氯气发生反应，氯在硫酸中的溶解度极小；
（2）硫酸的脱水效率高；（3）价廉易得；（4）浓硫酸对钢铁设备不腐蚀；（5）稀硫酸可回收利用，故浓硫酸是一种较理想的氯气干燥剂。
浓硫酸具有强烈的吸水性，当它和含水的物质相遇时，就会把该物质中的水份吸收出来，生成一系列硫酸的水合物（如H2SO4·H２O，H2SO4•2H2O，H2SO4•4H2O）达到脱水的目的，因此，我们选用硫酸作为干燥剂来吸收氯气中剩余水份，从而达到指标要求。
硫酸的吸水性与浓度、温度有关。
大气压下，25℃时，留在95.1%硫酸表面1升空气中水蒸汽的毫克数为0.3，留在100%硫酸表面1升空气中水蒸汽的毫克数为0.003，要保证干燥塔的硫酸浓度及温度，才能保证氯气的干燥效果。
氯气干燥采用填料塔和泡罩串联的方式，使氯气和硫酸充分接触，填料塔用酸浓度为78—90%，泡罩塔用酸浓度为大于95%，由于生产需要，氯气要具有一定压力，我们采用的是透平机，用叶轮的高速旋转，使气体受到离心力作用而产生压力，达到吸收和压缩氯气的目的。
3.2.2氢气处理的原理
从电解来的氢气温度很高，含有盐雾、碱雾和大量的水份，湿氢气所带的饱和水蒸汽与温度有关，温度越高，所带的水蒸汽量也越高。
输送氢气我们采用的是液环式压缩机，液环介质是软化水，叶轮的旋转，形成液环，叶片之间形成大小不等的气室，达到抽吸和压缩的目的。
由于压缩机械对氢气及液体的作用，产生大量热量，使氢气温度上升。
因此，泵后采用冷冻水冷却的办法降低氢气温度，减少带水量。
4、生产工艺流程
4.1工艺流程图（附后）
4.2工艺流程简述
4.2.1氯气处理
电解来的80-90℃的高温氯气由底部进入氯水洗涤塔T501用生产水通过泵进入T501，使氯气温度降到40—45℃，（生成的氯水通过冷却，到电解工段真空脱氯），然后再从顶部进入钛管冷却器E501，氯气走管内，用冷却水冷却，使温度降至12—15℃，然后经氯水捕集器N501除去夹带液滴，然后氯气从底部进填料塔T502，78—90%的硫酸由泵P502A/B加压，经硫酸冷却器E503冷却后从上部进入填料塔，由分布器分布在填料表面，与从底部上来的氯气进行传质，吸收Cl2中的水份。
氯气由下部进入泡罩塔T503。
98%的硫酸由泵P509从硫酸储槽V511打入硫酸高位槽V504，然后从上部加入泡罩塔，硫酸与从下部上来的氯气充分接触，进一步吸收其中的水份，后再经过酸雾捕集器N502A、N502B，干燥后经透平机C501A/B/C，经压缩至0.17—0.25Mpa，到达氯气分配台V506，分别送至液氯和合成工段。
4.2.2氢气处理
由电解来的80—90℃的高温湿氢气经过氢气冷却器，温度降至40—45℃之间，然后进入氢气泵C—551A/B/C加压至0.06—0.1Mpa，再经过最终冷却器E533降温后，经水变捕集器N—552去掉冷凝水后送到合成。
5、岗位生产控制指标
5.1氢气纯度≥98%（合成分析为准）
5.2Cl2钛冷却器温度12—15℃
5.3Cl2纯度≥98%，含H2≤0.4%
5.4干燥硫酸浓度：
填料塔78—90%
泡罩塔≥98％
5.5压力（泵后）：
氯气≤0.25Mpa
氢气≤0.2Mpa
5.6Cl2含水≤150ppm
6、岗位操作法
6.1开车前准备工作
6.1.1检查动力电和照明电以及工艺水是否正常
6.1.2与电解和合成联系
6.1.3检查各阀门的开关是否灵活、严密；压力表、压力计是否灵活准确，阀门是否处于关启位置
6.1.4同冷冻岗位联系，保证开车时供给水
6.1.5检查氢气泵循环水贮槽软化水量是否够用，如不够用，进行补充
6.1.6检查各酸槽是否够用，不够补充
6.1.7盘动并点试氢气泵、氯气泵、酸泵和软化水泵，检查其是否正常（转向、声音、电流等），盘根或机械密封是否漏水、漏酸，应处于完好状态。
6.1.8检查灭火器，防毒面具是否齐全、好用。
6.1.9整个Cl2系统是否有不严密或松动，漏气
6.1.10用N2置换氯气、氢气管线（初开车时）
6.1.11与DCS联系检查氯动阀是否正常
6.1.12检查碱液吸收塔、循环碱罐是否注入碱液。
6.2开车操作
6.2.1氯气系统开车操作
接到开车通知后，与冷冻岗位联系送水，打开需用的各冷却水阀及有关回水阀，使其通水，打开泵机开启，浓硫酸泵，使酸循环，启动碱泵、氯水泵、引风机，循环水泵，调节规定压力。
待电工到现场后，检查准备工作无差错后，启动透平机，然后开进口阀，调节氯气回流阀，使电解压力达到要求，随电流升高调节泵的抽气量，保证电解要求。
6.2.2氢气系统开车操作
接到开氢气泵通知后，通知合成要开H2排空阀，首先开启软化水泵阀门，使软化水回流。
检查氢气泵分离器液面，待电工到现场后，点开氢气泵，待泵运转正常后，缓慢开启出口阀，关闭氢气回流阀，逐渐开启进口阀，根据抽力调整泵进口阀及氢气回流阀，注意氢气泵电流变化，检查泵后压力，与电解及时联系调整抽力，使运行达到正常。
6.2.3氯气、氢气抽力自控系统运行法
6.2.3.1开停车及大幅度升降电流情况下，自控系统不能运行，应采用原手动操作法进行操作。
待系统抽力稳定并满足电解要求后，方可逐步投运自动调节系统。
6.2.3.2投运方法
a、具备6.2.3.1条件后，需要投运自空系统，首先检查仪表电源是否送上，气源阀是否打开，气压是否正常，报警系统是否正常，使调节器在手动位置，电解内抽力满足要求且稳定，检查压力指示仪与调节器上测量值指针指示是否正常且稳定。
b、观察气动调节阀是否正常启闭，最后调节手动，使气动调节阀关闭和，调节自动调节器手动使设定值指针测量指针重合，然后调节器打自动，打开气动调节前后的隔断阀。
c、手动调节阀门逐步关小，并保持一定开度，使气动调节阀开度在30—70%之间，然后停止手动调节，系统抽力完全进入自动控制状态。
6.2.3.3自动控制系统的停运
a、逐步打开手动调节阀门，这时气动调节阀开度逐渐减小。
b、当气动调节阀完全关闭时，关闭气动调节阀前后隔断阀，调节器手动，恢复使用手动调节旁路阀调节抽力。
c、长时间停车时要关闭压力指示仪的开关及气源阀门。
6.2.3.4参加以上方法检查和操作氯水自动阀、事故氯气自动阀、氢气放空阀、钛冷自控阀。
6.2.3.5正常停车
a、操作人员经常与电解保持联系。
b、到原有设定值不能满足电解要求时，可调整自动调节手动，改变设定值，使其满足电解要求。
6.2.3.6异常情况处理及注意事项
a、若抽力大或小报警时，气动调节阀已全开或全闭，而且电解房内抽力亦偏大或偏小，则说明自动调节抽力已不能满足要求，可调节手动旁路阀，使抽力满足要求，气动调节阀开度在30－70％，然后查找抽力变化原因并处理．
b、若报警后采用，6.2.3A操作仍不能恢复正常，则需查明原因，采取调节泵进出口阀，或开停泵操作．
c、若出现抽力过小报警，而压力指示与实际相符，并且电解室内抽力正常，则是电解电流偏低所致，可以消除报警后仍用自动控制．
d、出现其他情况，自动调节不能满足要求时，均可立即采用手动旁路阀进行操作，并查找处理问题．
6.3正常操作
6.3.1经常与电解联系，调整氯气、氢气抽力．
6.3.2经常检查钛冷进出口冷却水温度，流量及进出口氯气湿度，进行适当调节，保证符合生产控制点要求．
6.3.3经常检查泡罩塔和填料塔的下酸量，检查硫酸浓度，使其符合工艺指标要求．
6.3.4经常检查透平机泵的运转情况．
6.3.5经常检查透平机各个仪表，透平机总的压力．
6.3.6经常检查软化水泵和氢气泵的运转情况
6.3.7经常检查氢气水封、氢气冷凝储罐、及时调整水液面定期排水．
6.3.8经常检查泵后氢气压力
6.3.9经常检查泡罩塔、填料塔的情况，控制废酸浓度在78－80％，以保证干燥效果，定期排酸至废酸槽
6.3.10检查浓硫酸高位槽液面，及时供酸
6.3.11检查碱液及收塔浓度，定期排给一次盐水．
6.3.12认真及时填写生产原始记录，设备巡回检查记录，安全自检记录和设备润滑记录．
6.3.13氢气泵的倒泵操作．
a、与调度、电解、合成联系，并叫电工到现场检查有关电器；
b、检查备用泵的水液面，盘动数转；
c、检查各阀门是否灵活，严密好用，该开的开，该关的关，泵上回流阀应呈打开状态；
d、调整分离器液位，之后点开备用泵，待泵运转正常后，缓慢打开出口阀门，关闭回流阀，观察抽力和液面，逐渐打开进口阀，调整好电解氢气抽力．
e、按电解对好的抽力，逐渐关闭原运转进口阀，开戾回流阀，关闭出口阀，停下该泵，关闭加水阀门，使倒泵后生产转入正常操作．
6.4停车操作
6.4.1停车计划
6.4.1.1接通知后，进行停车准备，通知合成H2排空，Cl2送往碱液吸收塔，根据电解抽力按顺序停泵．
6.4.1.2停泵操作程序
氢气泵：
关闭泵入口阀，开启回流阀，关闭出口阀，停泵后关闭水阀．置换系统内H2及CL2，分析合格后，可按上述程序停车．
6.4.2.1电解突然停直流电
A、立即给合成发紧急停电＼停炉信号．
B、调节H2、CL2抽力，打开回流阀，关小氢气泵及氯气泵进口阀．
C、向厂调度报告查明情况后方可按停车程序进行停车．
6.4.2.2动力电突然停电
A、立即向合成发出紧急停电＼停炉信号．
B、H2泵及CL2泵、酸泵、软化水泵等各种运行泵作紧急停车处理并向厂调度报告．
6.5 异常现象及处理
6.5.1氢气部分
序号
不正常现象
原因
处理方法
1
抽力大
1、泵出口压力低
2、回流量
3、电解降电流
1、泵入口阀关小
2、开大调节阀
3、关小泵进口
2
抽力小
1、回流量大
2、泵出口压力高
3、泵前设备管路堵
4、循环水量小
5、泵入口开的小或堵
6、H2纯度低
7、管路有水或结冰
8、加水管堵塞
1、关小调节阀
2、与合成联系降压力
3、检查疏通
4、调节水量
5、开大泵入口阀或疏通
6、找漏堵漏
7、检查放积水
8、疏通
3
H2压力不稳定
1、使用气量不稳定
2、输送管路或设备堵
3、泵循环水量不正常
4、电流波动
1、与合成联系解决
2、检查放积水
3、调节水加入量
4、与调度联系
4
H2纯度低
1、电解槽出口漏气或抽力大
2、管路设备漏气
3、泵盘根漏气
1、与电解联系堵漏或调节抽力
2、检查堵漏
3、压盘根或填盘根
5
H2泵运转不正常
1、加水量太大
2、管路设备漏气
3、泵内有杂音
4、轴承坏
1、与调度联系，关小加水
2、疏通
3、检修
4、停泵检修
6
电机电流波动
1、泵的负荷不均，水不稳
2、泵的间隙不均
3、电机绝缘不好
4、泵内水垢厚，负荷大
5、泵轴窜动
6、泵内水太多
1、与调度、电工联系、调整加水
2、检修
3、电工检修
4、倒泵检修
5、检修
6、关小加水阀排分离器水
7
泵全跳闸
电源、电器故障
立即向整流，合成发紧急信号，作紧急停车处理
8
H2压力或电流突然降低
1、直流电停
2、降电流
3、电解室内发生故障
1、氯氢工序与调度联系了解停点时间，若超过一小时应停泵
2、开大回流阀，关小入口阀
3、与调度联系，了解电解情况
9
电解室内H2管着火
1、雷击
2、静电打火或室内明火
1、不停电、视情况泵抽力不能太大，扑灭后调正常；
2、迅速关闭泵出口、入口阀拉下电机开关，通知电解将H2排空
10
氢气抽力不稳
1、氢气泵内水太多
2、电流不稳
3、泵前管道、设备有积水
4、氢气泵有机械故障
1、关小加水阀，排水至规定处
2、与调度和整流联系
3、排放积水
4、找维修处理
11
紧急信号
1、整流信号
2、合成信号
3、接到调度紧急停车通知
1、立即向合成发信号，氯氢工序作紧急停车
2、立即向整流发信号，氯氢工序作紧急停车
12
单泵跳闸
1、电器故障
2、机械故障
倒泵后检查修理
6.5.2氯气及干燥部分
序号
不正常现象
原因
处理方法
1
填料塔压力管液面波动
填料塔积酸
关小进酸阀，疏通放出积酸
2
泡罩塔前压力管液面波动
管路设备有积水
排放管路设备的积水
3
氯气平衡阀失调
1、电解电流突然升高，超过泵的输送能力；
2、泵后压力太高；
3、低于10℃氯气与水形成结晶物堵塞设备
1、与调度、整流联系，调节电流；
2、与合成、液氯联系降压；
3、调节冷却水流量
4
冷却器氯气出口温度高
1、进水量小
2、断水
1、自控阀出现故障
2、通知调度，立即送水
5
氯气温度低
1、抽力大、漏气；
2、透平机密封漏气
1、减少抽力，堵漏；
2、找维修工修理
6
氯气抽力很大
管路堵或结冰
疏通管路
7
氯气干燥不好，含水量高
1、泡罩塔加酸量小
2、酸浓度低
1、加大酸量
2、换新酸
8
抽力大
1、回流量小
2、电流降低
1、开大调节阀
2、关小泵入口
9
抽力小
1、回流量大
2、泵入口阀开的小或堵
3、电流有升高
4、泵出口压力高
5、CL2纯度低
6、泵抽力小
7、干燥塔或管路阀门堵塞
1、关小调节阀
2、开大入口阀或疏通
3、开大泵入口阀
4、与合成联系降压
5、找原因，使之提高
6、与调度联系解决
7、清理疏通
6.6设备的防冻措施
6.6.1设立专门的巡检、挂牌，放水记录；
6.6.2每10分钟按巡检路线巡检一次，每半小时排一次氢气脱水
6.6.3氢气备用泵的水必须排空
6.6.4加强巡回检查，保证硫酸蒸汽伴管通汽；浓酸高位槽开少量蒸汽伴热。
7、安全注意事项
7.1严禁吸烟和明火，防止燃烧和爆炸事故发生
7.2进入岗位操作时，必须穿戴好个人所有的防护用品，长发、长辫必须放在帽内；备好防毒面具，并正确使用、保养。
7.3在岗位操作时，必须集中思想，当班不允许干与生产无关的事，严格遵守岗位操作法，按时如实填写原始记录，认真进行巡回检查，发现问题立即处理，严格遵守交接班制度。
7.4设备安全防护装置必须安全。
7.5对带压设备、管道必须先泄压，置换合格后检修。
7.6电器着火，应设法断掉电源，然后用干粉灭火器扑救，不允许湿手及手持导电体接触电器开关。
7.7动火检修前必须进行清理，分析合格后，办理动火手续，经批准后方可动火。
7.8外单位学习，培训人员以及其他参观人员必须经有关部门批准，并且由本单位人员组织带领方可进入岗位。
7.9氢气管路设备必须有防静电装置，在岗位上不准做易产生火花的动作。
7.10氢气不允许在室内放空。
7.11人吸入少量氯气，轻微中毒可服止咳糖浆，严重者立即离开岗位，送厂医院抢救。
7.12严禁把水加入浓硫酸内。
7.13硫酸管道、设备在检修前必须放净，经水清洗确认无物料后，方可拆除检修，需动火时必须分析合格，办理动火证后方可动火。
7.14如果皮肤、眼睛溅入硫酸时，应立即用水反复冲洗，严重者送医院治疗。
7.15氢气泵未加水，严禁启动，以免打叶轮等事故发生。
7.16认真巡回检查，听电机响动，看电机转速和湿度升高，严禁两相运转，烧坏电机。
8、废品及其处理（包括副产品）
8.1废硫酸
1、干燥用后的硫酸浓度约在78%左右，其中含有微量氯气，可向外出售。
2、检验吸收塔多余的次氯酸钠可向外出售。
附加说明：
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