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氯氢处理培训资料1doc
瑞恒化工培训资料
氯
氢
处
理
第一章产品概述
一、氯气
物理性质：
氯气是由饱和食盐水经直流电电解而得
分子式：
CL2
分子量：
70.9
氯气在常温下呈黄绿色气体，有毒、有较强的刺激性气味。
对人体呼吸道粘膜有强烈的刺激性作用。
氯气是一种易液化的气体，绝对压力0.1Mpa的纯氯气，在-34.5℃就可以液化为液态氯，氯气液化的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。
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越小，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克水中溶解氯气量（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
0.3025
70
0.862
0.2793
80
0.683
0.2227
90
0.390
0.127
100
0
0
电解槽产生的氯气被水蒸气饱和，温度越低，湿氯气中的水蒸气分压越小，即含水量越小。
如90℃水蒸气分压525.8mmHg，含水量517g/Kg氯气；15℃水蒸气分压12.8mmHg，含水量4.3g/Kg氯气。
化学性质
氯气的化学性质是非常活泼的，在不同温度下，可以和许多种元素或化合物反应，所以氯气在自然界以游离氯态存在的极少。
但干燥的氯气化学性质不太活泼，不易与金属起反应（金属钛除外）。
1、氯气溶解于水中，生成次氯酸和盐酸：
CL2+H2O→HCLO+HCL
HCLO→HCL+|O|↑
放出的初生氧是强氧化剂，对金属腐蚀性极强。
2、氢气在氯气中燃烧生成氯化氢
CL2+H2→HCL+44Kcal/mol
氯和氢的混合物经光照、明火或撞击均可发生爆炸。
其爆炸极限为氯中含氢5～87.5%。
3、氯气和氨生成氯化铵
8NH3+3CL2→6NH4CL+N2+348.4Kcal/mol
二、氢气：
氢气由饱和食盐水溶液经过直流电解而得
分子式H2
分子量2.016
物理性质：
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，在标准状态下，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℃。
化学性质：
1、氢气极易自燃，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。
2H2+O2→2H2O
2、氢气在氯气中燃烧放出大量热生成氯化氢
H2+CL2→2HCL
3、氢气与空气混合极易发生爆炸，其爆炸极限为含氢气5～73.5%，有的资料为4.1～74.2%。
4、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，次氯酸钠与阴极上产生的氢原子作用，被还原为氯化钠。
NaCLO+2[H]→NaCL+3H2O
NaCLO3+6[H]→NaCL+6H2O
三、产品标准：
1、氯气
序号
指标名称
指标要求
1
氯气纯度（体积）
≥98.5%
2
水份（重量）
≤0.01%
3
氯中含氢（体积）
≤0.1%
2、氢气
序号
指标名称
指标要求
1
氢气纯度（体积%）
≥99.9%
2
氢中含氧（体积%）
≤0.01%
3
氢中含水（重量%）
≤0.06%
3、产品用途
a、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、氯化氢、次氯酸钠和氯化石蜡。
b、氢气除可作为盐酸、合成氨某些有机中间体的加氢，辛醇、硬化油脂等的主要原料外，还可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。
四、原辅材料规格
编号
名称
规格
1
氢气
纯度≥99.9%
2
氯气
纯度≥98.5%
3
工业循环水
PH值=7
4
冷冻水
+7℃
5
浓H2SO4
浓度≥98%
6
烧碱
浓度≥30%
第二章生产目的工艺流程
一、生产目的
1、氯气处理的目的
由于离子膜电解来的氯气温度高，约80℃～90℃左右，含有盐雾及大量水份。
湿氯气具有很强的腐蚀作用，生成金属氯化物。
如FeCL3会水解生成盐酸，加快铁管腐蚀，所以湿氯气在干燥之前不能用铁质材料输送，而干燥的氯气在常温下几乎不与铁反应。
而金属钛不与湿氯气发生反应，而与干燥的氯气生成氯化物，所以把湿氯气冷却、干燥，变成干氯气，干氯气对钢铁不腐蚀，因而可以用铸铁或钢制压缩机和管道设备来加压输送干燥氯气。
由于湿氯气中含有大量的水蒸气很容易生成盐酸和次氯酸，而次氯酸又很不稳定，容易分解成盐酸和初生态氧，次氯酸还会离解：
HCLO→H++CLO-。
次氯酸、次氯酸根、初生态氧的强烈氧化作用，再加上盐酸的作用，使湿氯气具有很强的腐蚀作用。
因此，必须尽量将氯中水份移去，一般氯中含水在0.04%～0.06%以下，方能满足一般要求。
湿氯气所携带的水蒸气量随温度的不同而不同，温度越高所携带的水蒸气也越多，温度越低则所带水蒸气量也越低。
若设湿氯气温度80℃时，并被水蒸气饱和，则1Kg氯气中含有219g水。
当被冷却到15℃时，仅含4.3g水了。
所以每吨氯气从80℃冷却到15℃时，可冷却下来的水量为219-4.3=214.7Kg。
由此可见，冷却后的温度越低，则其含水量越少，含水量越少，对氯气干燥的效果也越有利，同时对硫酸的消耗的下降也有好处。
而当温度低于9.6℃时生成的CL2·8H20水合物结晶体将会堵塞管道和设备，从而影响正常生产。
2、氯气的冷却、干燥机理：
a、氯气的冷却机理
通常我们称的“冷却”，实际上是一种热量传递的过程，简称“传热”。
在传热过程中，各种物体间的传热，按其不同的情况，或可自动地或需在消耗机械能的条件下进行。
当无外功输入时，根据热学第二定律，热能仅能从温度高的物体流向温度低的物体。
b、传热的基本方式
传热的基本方式有：
传导、辐射、对流。
这三种传热方式很少单独存在，往往是相互伴随着的，有主次地同时出现。
如湿氯气的冷却过程中，湿氯气（热流体）的热量大部分由冷却水（冷流体）带走。
这样，氯气温度得到降低，而其中所含的水蒸气部分地被冷凝成水（由于氯微溶于水中，故排出的是氯水），而冷却水的温度也相应增高，我们把这一过程叫做“冷却”。
在冷却过程中，热量传递主要是按照传导和对流的方式进行的。
c、氯气的干燥机理
用硫酸来干燥氯气，可以理解为传质的单元操作----吸收过程（其中也伴随着传热过程）。
氯气中的水蒸气和硫酸在一定条件下接触，而使水蒸气溶解于硫酸中的操作称为吸收操作，能溶解于硫酸中的水蒸气称为吸收质，所用的硫酸称为吸收剂，不能溶解的氯气叫做惰性气体。
吸收过程主要是被吸收的水从气相----氯气中的水蒸气转移到液相----硫酸中去的扩散过程，也称为传质过程。
硫酸对水分的吸收不伴有显著的化学反应，可以看作为单纯的物理过程。
不同温度下氯气的含水量：
温度（℃）
水蒸汽分压（Kpa）
水蒸汽含量（克/米3）
1千克氯气中水蒸汽含量（克）
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
生产中需要氯气含水不超过0.01%，单用冷却措施还达不到这个要求，为此采用浓硫酸干燥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。
故浓硫酸是一种理想的氯气干燥剂。
浓硫酸具有较强的吸水性，当它和含水物质相遇时，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·H2O2H2SO4、2H2O2H2SO4·4H2O）达到脱水的目的。
因此我们选用硫酸作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塔串联的方式，使硫酸和氯气充分接触。
填料塔用硫酸浓度为78～90%，而泡罩塔用硫酸浓度为98%。
由于生产需要氯气要具有一定的压力，我们采用的是氯气透平式压缩机，密封介质采用仪表空气，它是一种利用叶轮高速旋转产生的离心力对氯气流做功，使其压缩的机械设备。
过滤好的干燥氯气通过一级压缩、一级冷却、二级压缩、二级冷却四个过程加压后进行输送。
二、氯气处理的工艺流程
氯气处理的流程大致分为：
冷却、除雾、干燥、除雾、压缩输送、事故处理几部分。
1、由离子膜来的高温湿氯气，首先进入洗涤塔（T-3101）底部。
氯水泵（P-3101A/B）将氯水送经氯水冷却器（E-3101）冷却后，由塔上部送入氯水洗涤塔内，直接将氯气冷却后进入钛管冷却器（E-3102A/B），用7℃冷却水间接冷却至满足要求（12～15℃）。
经水雾捕集器（N-3101）分离冷凝水，分离的冷凝水同钛管冷却器冷凝下来的氯水一起进入氯水洗涤塔循环使用，洗涤塔中的氯水因不断冷凝湿氯气中的含盐水蒸汽而增多，为了保持洗涤塔内液位，T-3101的液位由液位计（LICA-3101）控制自控阀（LV-3101）向离子膜脱氯塔输送氯水。
氯气进入一级干燥塔（T-3102）和二级干燥塔（T-3103），氯气从T-3102下部进入通过填料从上部输出又进入T-3103下部进入通过填料从上部输出。
氯气用稀硫酸进行干燥，稀硫酸由稀硫酸循环泵（P-3102A/B）输送经稀硫酸冷却器（E-3103）冷却降温后从T-3102上部进入循环干燥氯气。
二级干燥的稀酸由P-3103A/B输送经过E-3104冷却降温后从T-3103上部进入循环干燥氯气。
硫酸浓度按工艺要求控制，硫酸由于吸收氯气中的水份而稀释，体积逐渐增大。
T-3102底层液位由LICA-3102液位计控制经LV-3102自控阀送往V-3102废酸贮槽。
经二级填料干燥后的氯气进入泡罩干燥塔T-3104底部，逐层通过五层泡罩式塔板被浓硫酸干燥。
98%的浓硫酸由浓硫酸贮槽V-3101经浓硫酸过滤器N-3103A/B，过滤后由浓硫酸计量泵P-3105A/B通过浓硫酸冷却器E-3106进入第一层塔板，经降液管逐步溢流至第二层，三层、四层、五层塔板至塔底，通过溢流管流入二级干燥塔T-3103底部循环，T-3103底部酸液达到一定液位后又溢流入一级干燥塔T-3102底部循环使用。
T-3104内浓硫酸在经过各层塔板时产生的热量由硫酸循环泵P-3104A/B送往冷却器E-3105冷却降温后送入T-3104内第五层塔板循环使用。
干燥后的氯气经酸雾捕集器N-3102将氯气中的酸雾和不洁物去除后，进入透平机k-3101A/B/C/D压缩加压送入氯气分配台V-3103，分别送入液氯和合成工段。
2、氯气透平机流程
a、主机流程简述
干燥合格后的氯气进入氯气透平机k-3101A/B/C/D的第一级，由高速旋转的叶轮对其进行做功，使其得到较高的动能和压能，气体离开叶轮后进入扩压器和蜗壳，使动能转变为压力能，但由于氯气的速度很快，比重又大，所以摩擦损失很大，这种损耗能致使气体的温度升高，因此由蜗壳出来的氯气进入一级冷却器E-3107A/B/C/D进行冷却，冷却后的氯气进入透平机的第二级，经再次压缩后，温度也同时升高，然后进入二级冷却器E-3108A/B/C/D进行冷却，冷却后的氯气进入氯气分配台V-3103送往各用户。
在低流量操作的情况下，部分高压氯气经自控回流阀HV-3101A/B/C/D回流至氯气透平机一级入口，以达到调节机前压力控制压缩机流量的目的。
机前压力由氯气分配台V-3103至氯水洗涤塔T-3101回流阀PV-3101A/B调节，以保持氯气压力平稳。
b、润滑油流程
分析合格后的透平机润滑油经过滤油机过滤后，进入油站主油箱中，经过油泵加压后进入油冷却器中冷却降温，然后进入油过滤器，去除润滑油中的杂质后，再进入透平机增速箱进行润滑，使用后的润滑油依靠机组与主油箱一定的液位经过滤器自然回流至主油箱。
一部分润滑油经孔板进入高位油箱，高位油箱控制一定液位，多余的润滑油由溢流管溢流回到油箱。
一旦油泵停运，高位油箱中的油可以通过止逆阀回到透平机增速箱进行润滑。
c、密封气流程
自气源站来的氮气经调节阀后进入透平机k-3101A/B/C/D第一级密封充气口和第二级密封充气口。
叶轮侧部分氮气与氯气混合后经混合气管进入透平机一级入口。
增速箱侧部分氮气与油气混合后排空。
d、冷却水流程
自循环水池来的工业循环水分别进入一级冷却器E-3107和二级冷却器E-3108的管程，冷却氯气后自流排入氯氢处理水池。
三、氢气处理的目的及原理
1、氢气处理的目的
从电解来的湿氢气温度高达80-90℃左右，含有大量的水蒸气和少量的盐及碱雾，这些将对输氢设备及管路以及后序工段带来影响，所以要通过冷却、水洗、加压输送等工序，以保证安全生产。
2、氢气处理的原理
湿氢气所带的饱和水蒸气与温度有关，温度越高，所带的水蒸气量也越大，因此我们用工业循环水直接与氢气逆向接触冷却，使氢气温度降低，水蒸气大部分被冷凝下来，少量的盐和碱雾也同时被洗涤出来，同时提高了氢气压缩机的生产能力。
输送氢气我们采用的是液环式压缩机，液环介质是纯水，液环式压缩机叶轮的旋转形成液环，叶片之间形成大小不等的气室，达到抽气及压缩的目的。
由于液环式压缩机对氢气及液体的压缩，产生了大量的热量，使氢气温度上升，因此，压缩机后采用7℃水冷却的办式降低氢气的温度，减少氢气带水量。
3、氢气工艺流程
由电解来的高温湿氢气先经氢气正水封V4104（旁路）进入氢气水洗塔T4101，经洗涤降温后进入氢气压缩机K4101A/B/C/D，加压后进入氢气冷却器E4101被7℃冷冻水间接冷却，冷却后的氢气经水雾捕集器V4101进入氢气分配台V4102后送到合成工段，氢气压缩机K4101A/B/C/D机前压力由自控阀PV4101调节,不合格的氢气经自动放空阀PV4105和阻火器放空。
四、事故氯气处理
事故氯气处理系统为常开设备，自氯氢、液氯、合成、离子膜电解槽来的废氯气，进入废氯气吸收塔T3201被上部来自碱液高位槽V3201或次钠循环泵P3201A/B的碱液吸收处理，尾气经引风机K3201A/B排到大气。
稀碱液通过次钠冷却器E3201冷却降温循环使用，稀碱液浓度至一定值时由次钠泵P3201A/B送去一次盐水或打到次钠储罐V-3203装槽车外售。
五、安全注意事项
1、严禁吸烟和明火，防止燃烧和爆炸事故发生。
2、进入岗位操作时，必须穿戴好个人防护用品，长发、长辫必须放在帽内，备好防毒面具，并正确使用和保养。
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，发现问题及时处理，严格遵守交接班制度。
4、设备安全防护装置必须安全、齐全。
5、对带压设备、管道必须先泄压，置换合格后方可检修。
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、动火检修前必须进行清理，分析合格后，方可办理动火手续，经批准后方可动火。
8、外单位学习、培训人员以及其他参观人员必须经分厂批准，并且有本单位人员组织带领方可进入岗位。
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。
10、氢气不允许在室内放空。
11、人吸入少量氯气，轻微中毒可服止咳糖浆，严重者应立即离开岗位，送往医院抢救。
12、严禁把水加入浓硫酸内。
13、硫酸管线，设备在检修前必须排净，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。
14、如果皮肤、眼睛溅入硫酸时，应立即用水反复冲洗，严重者送医院就医。
15、氢气泵未加水，严禁起动，以免发生打坏叶轮等事故。
16、认真巡回检查，听电机响声，看电机转速和温度情况。
严禁两相运转，烧坏电机。
六、三废处理
1、干燥后的硫酸浓度约为78%左右，其中含有微量的氯气，可向外出售。
2、氯水：
氯气经冷却水洗后含有微量氯气的氯水送往离子膜脱氯系统，脱氯后送一次盐水使用。
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