离子膜烧碱工程氯氢处理工序工艺操作原则.docx

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离子膜烧碱工程氯氢处理工序工艺操作原则

离子膜烧碱工程

氯氢处理工序

工艺操作原则

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二OO六年三月

目录

一.氯处理1

1.本工序的任务及生产原理1

2.工艺流程叙述1

3.控制指标3

4.原材料、辅助材料、公用工程规格及消耗6

5.生产操作方法及要求8

5.1开车前准备工作8

5.2初次开车9

5.3再次开车10

5.4正常操作10

5.5正常停车11

5.6紧急停车11

6.不正常情况及处理方法12

7.安全卫生14

8.氯气压缩系统使用维护说明15

二.氢处理15

1.本工序的任务及生产原理15

2.工艺流程叙述15

3.控制指标16

4.原材料、辅助材料、公用工程规格及消耗17

5.生产操作方法及要求18

5.1开车前准备工作18

5.2初步开车19

5.3再次开车20

5.4正常操作20

5.5正常停车20

5.6紧急停车21

6.不正常情况及处理方法21

7.安全卫生21

8.氢气压缩系统使用维护说明21

一.氯处理

本工序的氯气来自于新老电解工序。

本工序采用洗涤、冷却、干燥和压缩流程。

1.本工序的任务及生产原理

1.1.本工序的任务是处理电解送来的湿氯气。

先用氯水进行洗涤并冷却，除去氯气中夹带的盐雾，同时使湿氯气的温度下降（即使饱和湿氯气的水蒸汽分压下降），从而使湿氯气中的大部分水被冷凝下来。

再经过钛冷器冷却进一步降低氯气中的含水量，然后将氯气通入干燥塔，利用硫酸的吸水性进行干燥。

最后用氯气压缩机将氯气增压后送出界区至各用户。

1.2.冷却过程中一定要控制冷却后氯气温度在12℃~15℃之间，温度太高，水分多，干燥耗酸量大。

而温度太低，如在9.6℃时，湿氯气中的水蒸汽会与氯气生成Cl2.8H2O结晶，造成设备，管道的阻塞并损失氯气，还可能造成钛冷却器损坏。

1.3.为了使氯中含水小于100ppm，进入干燥塔的浓硫酸浓度应为98%，且温度应尽量低，但也不要使酸温过低。

通常控制酸温在12~15℃，以防止硫酸溶液生成H2SO4.2H2O，H2SO4.H2O等结晶，造成设备和管道的阻塞，影响生产。

1.4.硫酸吸水是放热反应故干燥用的硫酸要进行冷却。

1.5.干燥后的干氯气是生产液氯、氯化氢、盐酸及其它氯产品的原料。

2.工艺流程叙述

2.1氯气洗涤冷却

由新老电解工序来的湿氯气（温度约88℃）进入氯气洗涤塔（E401）底部，循环氯水由氯水循环泵（J401）打出，经氯水冷却器（C401）用循环水冷却换热后进入氯气洗涤塔（E401）上部与氯气直接逆流接触，氯气冷却到约45℃，氯气中大约85~90%的水份得到冷凝，并除去了氯气中所夹带的盐雾。

出塔氯气再进入并联的两台氯气冷却器（C402AB）用冷冻上水进行进一步冷却，氯气出口温度由冷冻水调节阀TICA-402控制在12~15℃。

在此冷却过程中，氯气中大约80%水份又被冷凝下来，这样可节约氯气干燥的硫酸用量，也有一部分冷凝水成雾滴状存在于氯气气流中，所以除雾也是一项降低硫酸消耗，减少盐雾夹带的重要措施。

因此冷却后的氯气需经装有孟山都过滤芯的水雾分离器（F402）过滤后才进入干燥系统，该分离器的水雾捕集率在99%以上。

氯气冷却冷凝下来的溶解有氯气的氯水自流进入氯水贮槽（F401），再经氯水泵（J402）打入氯气洗涤塔（E401）以充分回收溶解在氯水中的氯气。

2.2氯气干燥

通过水雾分离器（F402）过滤后的12~15℃氯气进入填料干燥塔（E403）下部，循环酸由硫酸循环泵（J404）送出，经循环酸冷却器（C404）用冷冻水冷却到15℃后进入填料干燥塔上部，与氯气逆流接触除去氯中水份。

塔底出酸浓度控制在75%以上。

氯气中的水份被硫酸吸收而放热，这部份热量大部分由循环酸冷却器（C404）带走，少部分热由氯气吸收，因而出填料干燥塔氯气温度升到约19℃。

出填料干燥塔的氯气，再进入泡罩干燥塔（E404）下部，与由98%硫酸高位槽（F405）流入的98%浓硫酸经泡罩接触，进一步得到干燥，从泡罩干燥塔顶出来的氯气含水量<100ppm，温度约20℃。

来自界区（山上贮槽）的98%浓硫酸自流进入98%硫酸贮槽（F407）贮存，使用时用压缩空气压至98%硫酸高位槽（F405），然后自流入泡罩干燥塔（E404）。

与氯气逆流接触除去氯中水份后，硫酸浓度降至约92%，再自流入填料干燥塔（E403）。

在填料干燥塔（E403）中的硫酸吸收水份后浓度降至75~77%，在液位调节系统LICA-402控制下自动将硫酸打至稀酸贮槽（F404）。

如循环硫酸浓度低于75%，必须立即补充浓硫酸。

贮存在稀酸受槽的稀酸自流装槽车，然后再送出界区销售。

2.3干燥氯气压缩

干燥后的氯气进入氯气压缩机（J405）压缩到约0.15MPa.G。

为了保证电解在低负荷时，电解和氯气洗涤冷却干燥系统的氯气总管压力稳定，在压力（PICA-401）的控制下从氯气分配台再引一股氯气回流到氯气压缩机前的氯气总管，当系统氯气压力降低时，PICA-401调节阀自动开大，反之调节阀自动关小。

以达到控制和稳定整个系统氯气压力的目的。

氯气压缩系统设有液环冷却器，用循环冷却水冷却循环硫酸，以保证出压缩机系统的氯气温度不大于50℃。

经压缩并冷却到大约45℃的氯气进入装有孟山都过滤芯的酸捕沫器（F410）除去99%以上的酸雾后再经氯气分配台送往下游用户。

3.控制指标

3.1主要控制项目

序号

检查项目

控制地点

（仪表位号）

正常控制

范围

最高限

最低限

1

氯气洗涤塔出口氯气温度指示

控制室

TI-401

45℃

2

氯气冷却器出口氯气温度指示、调节、报警

控制室

TICA-402

15℃

18℃

12℃

3

循环酸冷却器硫酸出口温度指示、报警

控制室

TIA-403

15℃

20℃

12℃

4

泡罩干燥塔氯气出口温度指示

控制室

TI-405

20℃

5

氯气洗涤塔氯气出口总管压力指示、调节、报警

控制室

PICA-401

0.004

MPaG

0.006

MPaG

-0.001

MPaG

6

氯气分配台压力指示、报警

控制室

PIA-403

0.15

MPaG

0.2

MPaG

7

进水雾分离器氯气压力指示、调节、报警

控制室

PICA-405

0.0015

MpaG

0.0035

MPaG

8

氯气洗涤塔氯水液位指示、调节、报警

控制室

LICA-410

1.0m

1.3m

0.3m

9

填料干燥塔硫酸液位指示、调节、报警

控制室

LICA-402

1.2m

1.8m

0.3m

10

氯水贮槽液位指示、报警

控制室

LIA-401

仪表及贮槽均利旧，液位正常值和报警值均同原设计

11

98%硫酸高位槽液位指示、报警

控制室

LIA-402

仪表及贮槽均利旧，液位正常值和报警值均同原设计

12

98%硫酸贮槽液位指示、报警

控制室

LIA-403

仪表及贮槽均利旧，液位正常值和报警值均同原设计

13

稀酸贮槽液位指示、报警

控制室

LIA-405

仪表及贮槽均利旧，液位正常值和报警值均同原设计

3.2主要分析项目

序号

取样点

分析项目

分析频率

正常指示

极限值

1

填料干燥塔循环酸出口管S401

H2SO4

1次/班

≥75%（wt）

2

氯气压缩机循环酸管S402

H2SO4

1次/班

≥95%（wt）

3

氯气分配台

S403

Cl2

H2O

O2

1次/班

1次/班

1次/月

≥98%（Vol）

≤100ppm（wt）

≤0.6%（Vol）

3.3安全联锁

本项目氯气由于来自新老两个电解系统（各一台整流器），关于整流器与氯气压缩机的操作控制需特别注意。

氯压机系统（2开1备）与新老整流的联锁控制说明如下：

3.3.1如果1台氯压机停，DCS报警（最高级别），超压排放阀（PV-405）联锁开35%，然后该阀门投入自动。

此时氯气总管压力升高，湿氯气将通过超压排放阀到废气处理系统。

操作工应根据氯气总管压力的波动情况，决定超压排放阀是保持自动控制还是改为手动。

3.3.2如果2台氯压机停，DCS报警（最高级别），联锁停整流器。

3.3.3如果1台整流器停，DCS报警（最高级别），氯压机的遥控回流阀（XV-401）联锁开35%。

然后由操作工遥控该阀门的开度，控制氯气总管压力。

如果氯气总管压力难以稳定，则手动停1台氯压机。

3.3.4如果新老系统的2台整流器同时停，DCS报警（最高级别）。

尽快打开氯压机上的遥控回流阀，控制氯气总管压力，手动停氯压机。

3.3.5氯气压缩机系统的内部联锁，按氯压机供货厂商提供的资料设置。

4.原材料、辅助材料、公用工程规格及消耗

4.1新电解系统来湿氯气（原料）

Cl2

98.5~99.4%（vol,干基）

O2

0.5~1.0%（vol,干基）

H2

0.02~0.05%（vol,干基）

H2O

（设计按最大值，水饱和考虑）

温度

（设计按氯气最大温度88℃考虑）

压力

400mmH2O

用量

1000Nm3/h（1787.8kg/h）

4.2老电解系统来湿氯气（原料）

Cl2

98.5~99.4%（vol,干基）

O2

0.5~1.0%（vol,干基）

H2

0.02~0.05%（vol,干基）

H2O

（设计按最大值，水饱和考虑）

温度

（设计按氯气最大温度88℃考虑）

压力

400mmH2O

用量

1362Nm3/h（2782kg/h）

4.3干燥氯气（产品）

Cl2

≥98.5%（vol）

O2

≤1.0%（vol）

H2O

≤100ppm（vol）

送出界区温度

45℃

送出界区压力

0.15MPa（G）

产量

1275Nm3/h（3976kg/h）

4.498%硫酸（原材料）（GB534-89）

H2SO4

≥98.0%（wt）

灰份

≤0.03%（wt）

Fe

≤0.010%（wt）

透明度

≥50（mm）

色度

≤2（ml）

用量

70kg/h

4.5稀硫酸（副产品）

H2SO4

~75%（wt）

游离氯（以Cl计）

0.1～0.2%（wt）

温度

~20℃

产量

90.7kg/h

4.6循环水

进水温度

32℃

回水温度

40℃

进水压力

0.4MPaG

回水压力

~0.2MPaG

用量

54m3/h

4.7冷冻水

进水温度

10℃

回水温度

13℃

进水压力

≥0.3MPaG

回水压力

0.2MPaG

用量

68m3/h

4.8生产上水

温度

常温

供应压力

≥0.35MPaG

用量

1m3/h（间断）

4.9仪表空气

供应压力

≥0.6MPaG

露点

≤-40℃

尘、油

无尘、无油

温度

常温

用量

30Nm3/h

4.10氮气

N2

99.5%

供应压力

0.2MPaG

温度

常温

用量

50Nm3/h

5.生产操作方法及要求

5.1开车前准备工作

5.1.1检查设备、管道吹洗、试漏记录。

5.1.2检查单机试车记录。

5.1.3检查仪表、调节阀、安全阀整定数据

5.1.4检查原材料分析数据。

5.1.5检查电气仪表、设备、管件等是否处于正常位置。

5.1.6开车前作好水、电供应的联系工作，并与电解和用氯部门取得联系。

5.1.7检查管道是否畅通

5.1.8检查所有阀门是否灵活好用，有关阀门开关是否正确。

5.1.9向水雾分离器（F402）的液封和氯气洗涤塔（E401）底部加入要求的水量，启动氯水循环泵（J401ab），观察水循环是否正常，有无异响及震动。

5.1.10检查浓硫酸贮槽（F407）中液位达到规定液位。

5.1.11打开泡罩干燥塔（E404）98%硫酸入口阀门，让98%硫酸从硫酸高位槽（F405）流入泡罩塔，再溢流入填料干燥塔（E403）。

当填料塔底部的液位达到50%时，就可启动填料塔酸泵（J404ab）。

观察硫酸循环是否正常，有无异响及震动。

5.1.12向酸捕沫器（F410）加入要求的98%H2SO4量。

5.1.13浓硫酸高位槽应有足够存酸，干燥塔严禁漏气。

5.1.14按氯压机供货厂商提供的要求检查并确认氯气压缩机一切正常。

5.1.15操作场所整齐清洁，一切准备工作就绪后待命开车。

5.2初次开车

5.2.1根据计划，电解槽开车送电前10分钟，空车运行时启动洗涤塔氯水循环泵，硫酸循环泵，开氯气洗涤塔氯水冷却器循环水，开氯气冷却器、填料塔酸冷却器、泡罩塔冷冻水盘管冷冻水，控制干燥系统排出气体的水含量。

5.2.2按氯气压缩机供货商提供的有关要求启动氯气压缩机。

5.2.3开车时始终注意观察氯气总管压力，根据电解槽电流大小调节氯气返回阀门（分配台至氯压机氯气入口管）开度，使氯气总管保持压力正常。

5.2.4开车时不合格氯气送废气处理工序，当氯气纯度达（Cl2≥70.0%（vol），H2O≤100ppm）后，关闭氯气分配台上至废气处理工序的氯气管上的阀门，向氯化氢合成单元供合格氯气；当氯气纯度达（Cl2≥98.0%（vol），H2O≤100ppm）后，可向液氯工序供合格氯气。

5.3再次开车

5.3.1按5.1做好开车前的准备

5.3.2停车后开车步骤同初次开车

5.4正常操作

5.4.1洗涤岗位要注意控制进塔循环氯水的温度在40℃左右，观察氯气洗涤塔的液位在正常范围，并保证氯水及时排出。

5.4.2冷却，干燥岗位的操作人员要特别注意出氯气冷却器的氯气温度（12~15℃）。

若低于10℃即合成氯的水合结晶堵塞管道，造成氯气压力波动且易损坏设备和管道；若高于12-15℃则硫酸消耗量增加。

5.4.3观察浓硫酸贮槽的液位，及时向浓硫酸贮槽送浓硫酸。

按要求应连续向泡罩干燥塔（E404）加入98%H2SO4。

进酸量以满足干燥为宜，过大则排出稀酸浓度高，酸耗增加，过小则氯气干燥效果差，腐蚀氯气压缩机和管道。

5.4.4氯气压缩机的操作见制造厂提供的有关技术文件。

5.4.5经常检查各泵系统的电流，电机温度是否正常，冷却水是否供应正常，水密封是否完好有效。

5.4.6随时观察各就地仪表、温度表、压力表的指示值是否在正常范围，特别是泵出口压力表指示不能过高或过低，否则须查明原因及时处理。

5.4.7加强对机泵设备的维护保养，确保装置平稳生产。

5.5正常停车

5.5.1接到调度室停车通知后，作好停车准备并告诉调度。

5.5.2打开氯气分配台上至废气处理工序的氯气管上的阀门，关闭氯气至其它用户的阀门。

5.5.3全部电槽停止送电后，调节回流管氯气阀门开度，氯压机继续运行5~10分钟再停。

5.5.4氯气压缩机按正常停车程序停车，并按氯气压缩机厂商提供的操作程序进行压缩系统的处理。

5.5.5关闭进换热器的冷却水、冷冻水和硫酸等阀门。

5.5.6停氯水循环泵、填料塔酸泵、浓硫酸泵。

5.5.7排净设备和管道中的残液，并进行清洗和吹扫。

5.6紧急停车

5.6.1当本工序突然发生故障需立刻停车时，应立即通知调度停整流，然后按正常停车步骤5.5.1~5.5.6进行停车。

5.6.2如系短期停车，需作好系统的防冻措施。

5.6.3如系长期停车，还需按5.5.7要求排净设备和管道中的残液，并进行清洗和吹扫。

6.不正常情况及处理方法

序号

故障名称

原因

处理方法

1

冷却、干燥正压增大

（1）压缩机前系统堵塞。

（2）压缩机进酸管被堵塞，压缩机内硫酸过少。

（3）压缩机入口阀门芯脱落。

（4）氯压机电压过低，启动跳闸或超负荷熔断保险。

（5）用气部门突然停止或减少用气。

（1）找出并清洗堵塞物

（2）切换压缩机

（3）修理气体入口阀门

（4）检查电气设备

（5）报告调度室及时平衡处理

2

冷却、干燥压力减小

（1）电解负荷电突然降低，压缩机抽力大。

（2）测压管道内存有液体或堵塞阻力大。

（1）开大气体回流阀，调节压缩机出口阀门。

（2）排除液体或堵塞物

3

冷却压力增大、干燥压力减小

（1）氯气冷却器内氯气温度低于10℃，形成氯的水合结晶，堵塞管道和压力表

（1）提高氯气冷却器出口温度至10℃以上（或停开冷却水）

4

氯气中含水超过规定指标

（1）干燥硫酸浓度过稀或酸不干净

（2）加酸量太小或断酸

（3）酸温高

（4）进塔氯气温度高含水量大

（5）分析或取样有误差

（1）检查硫酸浓度和纯度,及时更换

（2）注意调节酸量

（3）降低酸温

（4）加强氯气冷却

（5）重新分析

5

氯气冷却器冷凝氯水多长流不断

（1）冷却器列管损坏，水进入列管

（1）停车拆修冷却器

6

停车后氯气管道爆炸

（1）因氯气含水多，停车后未能将此氯气排除，则氯气与金属发生作用放出氢气，氢气积累过多使氯内含氢高，或氯中含氢积累，形成爆炸气体

（1）停车时间过长应将湿氯气排净

7

填料干燥塔氯气出口压力异常降低

（1）填料压碎或太紧

（1）换填料或重新装填料

8

氯气洗涤塔或干燥塔发生气泛

（1）气量大，而加入的氯水量或硫酸量太小

（1）加大氯水量或硫酸量

9

氯气洗涤塔或干燥塔发生液泛

（1）加入的氯水量或硫酸量太大

（1）减小氯水或硫酸加入量

10

氯气洗涤塔出口氯气温度高

（1）气体走短路

（2）加入的氯水温度高

（3）加入的氯水量小

（1）重新装填料

（2）开大氯水冷却器循环水量

（3）加大氯水量

11

压缩机电机指示电流突然升高

（1）氯气或硫酸量太大

（2）气体压力突然升高

（1）调小氯气或硫酸量

（2）调节出口压力

12

氯气压缩机内产生响声

（1）氯气或硫酸循环量过大

（2）有固体杂物

（1）减小氯气或酸量

（2）换酸，严重者换机修理或停机换叶轮

13

氯气压缩机失酸或机壳升温

（1）机械杂物堵塞管道

（1）停机处理

7.安全卫生

7.1防火设施

本工序应设置泡沫灭火器。

7.2劳保器具

本工序应配备防毒面具、胶皮手套、防护眼镜、防护帽工作服。

7.3氯气的毒性及防护

7.3.1毒性：

高浓度氯气能引起急性皮炎，并伴有皮肤多汗、发红和水肿。

中等浓度及低浓度中毒时，有明显的胸部剧痛、眼灼伤及刺痛、流泪和很难受的干咳。

高浓度氯气中毒可导致呼吸中枢反射性抑制引起的骤然死亡。

氯气中毒后，应立即供给新鲜空气，保持安静、温暖。

尽早吸氧，并将中毒者送医院治疗。

7.3.2防护：

生产人员工作时要穿工作服，戴防毒面具和防护密闭眼镜，戴橡皮手套、长筒胶靴。

厂房要适当通风。

7.4硫酸的毒性及防护

7.4.1对呼吸道粘膜有刺激和烧灼作用，能损害肺脏。

溅到皮肤上引起严重的烧伤。

如出现呼吸道粘膜刺激症状时，应立即离开污染地区，吸入新鲜空气，吸入2%的硫酸钠溶液，饮含有苏打和矿泉水的热牛奶；咳嗽时应给可待因、盐酸乙基吗啡；如硫酸溅到皮肤上，应立即用大量清水冲洗，接着用2%苏打溶液冲洗；如溅入眼睛，应立即用清水冲洗，再用2%硼酸溶液冲洗，并立即送医院治疗。

7.4.2防护：

生产人员工作时要穿工作服，戴防毒面具和防护密闭眼镜，戴橡皮手套、长筒胶靴。

8.氯气压缩系统使用维护说明

见制造厂提供的相关技术文件。

二.氢处理

1.本工序的任务及生产原理

对新老电解工序来的高温湿氢气进行洗涤冷却和加压。

由于电解槽出来的氢气温度较高，其中含有大量饱和水蒸汽，同时还带有碱雾等杂质。

经过洗涤，湿氢气所带的碱雾被洗涤掉，同时因气体温度降低，其中所含的饱和水蒸汽也被冷凝下来，从而使氢气得到净化。

再经过加压并冷却后，送往各氢气用户。

2.工艺流程叙述

由新老电解工序来的湿氢气，其温度约为90℃，进入氢气冷却塔（E402）下部，与塔内喷淋冷却水接触，直接进行冷却和洗涤，氢气中大部分杂质及蒸汽冷凝水被冷却水带走。

而氢气温度降至45℃从塔顶出来，进入氢气压缩机（J406）加压，加压后的氢气压力约0.05MPa（G），温度约40℃，再经氢气分配台（SP404）后送出界区。

开车时浓度较低的氢气、运行过程中的不合格氢气以及过剩的氢气，经分配台的放空管道和氢气阻火器（F412），排入大气。

为了使电解槽氢气压力保持稳定，在压力调节系统PICA-402控制下，由氢气分配台设一股回流氢气到氢气压缩机的进口总管。

根据出氢气冷却塔的氢气总管的压力的变化自动调节回流量，以保证电解工序及本工序氢气压力的稳定。

3.控制指标

3.1主要控制项目

序号

检测项目

控制地点

（仪表位号）

正常控制范围

最低限

最高限

1

氢气冷却塔氢气出口压力指示、调节、报警

控制室

PICA-402

0.005MPaG

2

氢气分配台氢气压力指示、报警、联锁

控制室

PI-404

0.05MPaG

3

氢气冷却塔氢气出口温度指示

控制室

TI-407

40℃

3.2分析项目

序号

取样点

分析项目

分析频率

正常指标

极限值

1

氢气分配台S404

（开车前）系统含氧

每次开车前

<0.5%（vol）

1

氢气分配台S404

H2纯度

H2

1次/天

≥99.9%（vol,干基）

3.3安全联锁

3.3.1氢气压缩机系统的内部联锁，按氢气压缩机供货厂商提供的资料设置。

4.原材料、辅助材料、公用工程规格及消耗

4.1新电解系统来湿氢气（原料）

H2

≥99.9%（vol,干基）

O2

≤300ppm（vol,干基）

H2O

（设计按饱和考虑）

温度

~90℃

压力

500mmH2O

用量

696.4Nm3/h（176.19kg/h）

4.2老电解系统来湿氢气（原料）

H2

≥99.9%（vol,干基）

O2

≤300ppm（vol,干基）

H2O

（设计按饱和考虑）

温度

~88℃

压力

500mmH2O

用量

995.5Nm3/h（278kg/h）

4.3氢气（产品）

H2

≥99.9%（vol,干基）

O2

≤300ppm（vol,干基）

H2O

（设计按饱和考虑）

送出界区温度

40℃

送出界区压力

0.05MPaG

产量

1335.5Nm3/h（167.5kg/h）

4.4含碱循环水

进水温度

32℃

回水温度

40℃

进水压力

0.4MPaG

回水压力

0MPaG

用量

28.6m3/h

4.5普通循环水

进水温度

32℃