氯碱生产电解工段.docx
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氯碱生产电解工段
2.4电解工段
2.4.1主要原材料及产品的物化性质
2.4.1.1氯气
●物理性质：
氯气为黄绿色气体，有毒，在常温常压下占的体积很大，如在标准状态下1m3体积氯气的重量仅有3.214公斤.氯气对人的呼吸器官有强烈的刺激作用,吸入大量氯气会中毒致死,生产中应特别注意避免漏气.氯气是一种易液化的气体,含水的氮气在1atm和9.6℃时能与水生成Cl2.8H2O黄绿色晶体，所以含水氯气管道冬季必须保温，以防止结晶物阻塞管道而影响生产。
●化学性质：
氯是一种典型的非金属元素，化学性质比较活泼，可与多种物质起反应。
a、氯与金属反应：
3Cl2+2Fe+2FeCl3
完全干燥的氯气在常温下几乎不与金属作用，故干燥后的氯气可用铁质管道输送。
但金属钛例外，它与湿氯气不起反应，而与干燥的氯生成钛的氯化物。
b、氯与水作用：
氯气可与水作用生成次氯酸和氯化氢。
Cl2+H2OHCl+HCl
生成的次氯酸易分解为HCl，并放出新生态的氧，新生态的氧具有更强的氧化性，所以含水氯气具有强烈的氧化性。
c、氯气与氢气作用：
氯气与氢气起反应生成氯化氢。
Cl2+H22HCl
氯气与氢气在一定范围内混合，在光照射下会发生爆炸，爆炸极限（以含氢计）为5%-87.5%。
d、氯气与碱的作用：
氯气易溶于碱性溶液，并生成次氯酸盐氯化物。
Cl2+2NaOH2NaClO+NaCl+H2O
次氯酸根（ClO-）具有漂白作用。
e、氯气与氨的作用：
氯气可与氨起反应。
在氨过量时：
8NH3+3Cl26NH4Cl+N2
氯化铵为白色烟雾，易挥发。
利用这一特性，可以检查氯气是否泄漏。
在氯过量时，则生成爆炸性物质三氯化氮
4NH3+3Cl23NH4Cl+NCl3
因此，液氯贮槽要定期对三氯化氮含量进行检测，同时必须定时排污。
f、氯与有机物的作用
氯气与绝大多数有机物发生剧烈反应，特别是液氯与有机物接触，反应更剧烈，所以，决不允许液氯与有机物直接接触。
为防止出现爆炸事故，在钢瓶充装前的检验过程中，一定要细心、认真，不能有半点马虎（拉液氯客户以生产氯化石蜡的居多）。
另外，有氯场所在检修时注意乙炔瓶的放置，防止乙炔瓶的漏气。
2.4.1.2氢气
●物理性质:
氢气是一种无色、无味、无臭、易燃气体，在各种液体中溶解甚微，且难以液化。
氢是所有气体中最轻的一种，与氧、碳、氮分别结合成水、碳氢化合物、氨等。
●化学性质:
a、易燃性：
氢气在空气和氯气中都易燃烧，放出大量的热。
2H2+O22H2O+Q
b、易爆性：
氢气与氧气、空气、氯气混合，在强光、强热条件下均可发生爆炸。
在氧气中的爆炸极限是：
4.5%~95%；在空气中的爆炸极限是：
4.1%~74.2%；在氯气中的爆炸极限是：
5.0%~87.5%。
2.4.1.3烧碱
●物理性质:
烧碱学名氢氧化钠，易溶于水，水溶液有涩味和滑腻感，具有强烈的腐蚀性。
●化学性质:
它能跟酸起中和反应，生成盐和水。
NaOH+HCLNaCl+H2O
另外，它还能和一些盐以及酸性氧化物起反应。
2.4.1.2食盐
●物理性质：
学分子式为NaCl，分子量为59.5，为无色透明的正六面体结晶。
相对密度2.161（25℃），假比重0.7-1.5.散重为0.9/1（确定原盐仓库容积时，堆放重度按1Kg/1计算）。
熔点800.8℃，沸点1465℃，比热容为0.853J/（g.℃）,,溶解热517.1J/g，汽化热为40.81千卡/摩尔。
纯的氯化钠很少潮解，普通工业食盐除含有NaCl外，还含有CaCl2、MgCl2等杂质。
这些杂质吸收空气中的水分而使食盐潮解结块，结块给食盐的运输及使用带来一定的困难。
温度对氯化钠在水中的溶解度影响并不大，但升高温度可加快食盐的溶解速度。
●化学性质：
食盐水在直流电的作用下，在阳极上产生氯气，在阴极上产生氢气和氢氧化钠，化学方程式如下：
2NaCl+2H2OCl2+2NaOH+H2
2.4.2目的
将盐水二次精制岗位送来的305＋5g/1的盐水和纯水岗位送来的纯水分别送入电解槽阳、阴极室，在那里盐水被电解生成32+0.5%的成品烧碱溶液，98%（体积）的氯气和99%（体积）的氢气，生成的成品碱送至贮罐销售，氯气和氢气被送至氯氢处理工序进一步处理。
2.4.3范围
适用于离子膜分厂自然循环电解装置。
2.4.4工艺流程
由树脂塔（T-160A/B/C）来的盐水精树脂过滤器（SB-160）、电磁流量计FIT-160进入盐水高位槽（D-170）。
D-170液位由LCV-170控制。
D-170的盐水在重力的作用下经FICZA231A-F调节流量（流量根据电流串极控制）后进入电解槽（R-230A-F）阳极入口总管。
碱液由碱液循环泵（P-274A/B/C）经碱液换热器（E-273）换热后送往碱液高位槽（D-273），D-273的碱液在重力的作用下由进槽阀门调节流量后进入R-230（A-F）阴极入口总管，阀前加入稀释纯水，纯水流量有FICA-221根据碱液浓度或电流串极调节。
阴、阳极电解液经与入口总管连接的进槽软管进入电槽阴、阳极室，在电流作用下在槽内发生化学反应，阳极侧生成氯气，盐水浓度下降为淡盐水，阴极侧生成烧碱和氢气，阴、阳极液的气液混合流体经出口软管汇入出口总管，进入阴、阳极分离器进行气液分离器。
氯气由阳极分离器上出口进入氯气总管，氯气压力由PICZ216调节后送往氯氢处理；淡盐水由阳极分离器下出口流入阳极液循环槽（D-260），阳极液循环泵（P-264A/B）将D-260的淡盐水抽出，大部分送往脱氯岗位。
D-260液位由LICZA260根据FICZA231（A-F）的总流量按比例调节。
氢气由阴极分离器上出口进入氢气总管，氢气压力由PICZA226串极调节后并网。
碱液由阴极分离器下出口流回阴极液循环槽（D-270）,阴极液循环泵（P-274A/B/C）将D-270的碱液抽出，大部分经过E-273冷却后送往D-273继续循环；部分碱液经E-275冷却后供树枝塔再生、淡盐水加碱；其余碱液经冷却器E-274冷却送往成品碱储槽，成品碱抽出流量由
LICZA270根据D-270液位自动调节。
2.4.5主要设备
序号
代号
名称
规格
数量
1
R-230A-F
复极式自然循环
离子膜电解槽
ZMBH-2.7
6
2
P274-A/B/C
碱液循环泵
Ｑ＝１４５ｍ3／ｈ，Ｎ＝３０ｋｗ
3
3
P-264A/B
淡盐水循环泵
Ｑ＝１３０ｍ3／Ｎ＝３０ｋｗ
2
4
P-284A/B
阳极排放泵
Ｑ＝３０ｍ3／ｈ，Ｎ＝７．５ｋｗ
2
5
P-294/344
阴极排放泵/开车碱泵
Ｑ＝４５ｍ3／ｈ，Ｎ＝１５ｋｗ
2
6
E-273
碱液冷却器（60m2）
Ｆ＝１００ｍ2
1
7
D-170
盐水高位槽（30.8m3）
1
8
D-273
碱液高位槽（7.6m3）
1
9
D-260
淡盐水循环槽（25.6m3）
1
10
D-270
碱液循环槽（25.6m3）
1
11
D-280
阳极液排放槽（143.4m3）
1
12
D-290
阴极液排放槽（103m3）
1
13
D-350
高纯酸储槽（69.3m3）
1
14
D-330A/B
成品碱中间槽（402m3）
2
15
D-340
开车碱储槽（50.3m3）
1
16
T-310
脱氯塔（15.9m3）
1
17
E-310
脱氯塔冷却器
Ｆ＝１００ｍ2
1
18
E-274
成品碱冷却器（40m3）
Ｆ＝７０ｍ2
1
19
P-314A/B
脱氯淡盐水泵
Ｑ＝１２０ｍ3／ｈ，Ｎ＝３０ｋｗ
2
20
P-354A/B
高纯酸泵
Ｑ＝１０ｍ3／ｈ，Ｎ＝５，５ｋｗ
1
21
P-334A/B
成品碱泵
Ｑ＝４０ｍ3／ｈ，Ｎ＝１５ｋｗ
2
22
C-319A/B
脱氯真空泵
Ｑ＝１００ｍ3／ｈ，Ｎ＝２ｋｗ
2
2.4.6操作
首先确认系统内所有阀门关闭，启动离心泵之前应严格按照离心泵的要领去操作：
1）检查轴承箱内润滑油，油位至油箱中间水平面。
2）转动联轴器，检查有无卡死或其他异常。
3）打开泵冷却水阀门，泵进口阀，确认出口阀关闭。
4）启动泵，慢慢打开泵出口压力表，打开泵出口阀门，调节回流阀门至所需压力。
5）检查泵和电机的温升有无异常。
6）停泵时应慢慢关闭泵出口阀、停电机、关出口压力表。
关泵进口阀门。
关泵冷却水阀，若长期停用应放净泵内液体，以防冻裂。
2.4.7分析项目
序号
取样点位置
分析内容
控制指标
取样频率
1
电解槽阴
极进液口
NaCl
280-300g/l
1次/班
PH
2（加酸）
必要时
2
淡盐水泵
NaCl
21010g/l
1次/日
P-264A/B/C
PH
3-4（加酸）
必要时
3
碱液泵
P-274A/B/C
NaOH
32.0-32.5%
2次/班
NaCl
必要时
Fe
必要时
4
高纯盐酸泵
P-350A/B出口
HCl
310.5%
必要时
Fe
必要时
Ca
必要时
Mg
必要时
游离氯
1次/周
5
氯气（氯气总管）
Cl2
1次/班
O2
必要时
H2
1次/班
6
氢气（氢气总管）
H2
1次/日
O2
必要时
2.4.8异常现象及处理
序号
现象
原因
处理措施
1
电解槽阳
极液出口
PH过低
加入盐酸过量
检查盐酸流量计流量，如果流量过高，降低HCl流量。
检查加酸控制阀FICZA211是否失灵。
2
淡盐水
泵出口
盐水PH
过低
1.加入盐酸过量
2.PH值测定仪表失灵
3.仪表冷却器的温度不在指定范围。
1.取样分析其酸度，检查其值是否与仪表指示相符
2.检查淡盐水PH值测定仪表冷却器的温度是否在20-60°C之间
3.检查加酸控制阀FICZA-211是否失灵。
3
电解槽
阳极液
出口
PH值
过大
1.加酸量不足
2.离子膜泄露
1.检查HCl流量计的流量，如果流量太低，增加流量。
检查FICZA-211是否失灵。
2.如果淡盐水PH值有波动，某单元槽的电压异常，阳极液出口软管变色，则说明该单元槽的膜有泄露。
（在旧膜试车时属于正常现象）
4
二次盐水质量恶化
二次盐水精制
工序出现问题
定时在电解槽进口取样分析盐水质量，如盐水质量不符合正常工艺要求，通知盐水精制岗位
1.当Ca2++Mg2+含量为20-40ppb时：
立即检查异常原因，进行恢复处理和再分析。
迅速通知盐水精制岗位切换螯合树脂塔。
2.当Ca2++Mg2+含量在40ppb以上：
立即检查异常原因，迅速进行恢复处理和再分析。
迅速通知盐水精制岗位切换二次盐水的整合树脂塔，如果不能马上恢复，电解槽停车。
5
氢气氯气总管压差
氯气、氢气总管压力波动大
检查氢气和氯气管道是否有积水。
通知氯氢处理岗位检查生产是否正常。
检查PICZA216与PICZA226工作是否正常。
6
电解槽电位差计EDIZA波动
1.电流短路
2.进曹电解液流量波动.
3.一个或多个单元槽电压异常。
4.直流电流击波动。
5.离子膜泄露。
6.漏电。
1.检查电解槽侧面杆和电解槽导杆之间是否有异物检查电解槽是否由于杂物影响发生短路
2.调节进电解槽电解液流量或气体压力。
3.检查软管气体和液体混合物的流动状态，如流动不均匀，有气堵现象，停车检查。
4.对电解槽进行膜泄露实验，检查直流电供电系统。
5.如有泄露，更换之。
6.检查电解槽和管路的结缘情况，不好更换之，如发现电解槽和垫片泄露严重，立即停车处理。
7
二次供应盐水停止或流量降低
1.过滤盐水泵停
2.管路堵塞
3.二位阀开关错误
1.尽快恢复它的运行，并且同时降低电流运行。
如不能启动，停车。
2.每台电解槽有FICZA-231连锁。
当报警发生时，立即在现场检查电解槽，迅速恢复盐水供应最初的流量，并检测盐水浓度。
严重时停车处理。
3.及时检查阀门状态，确认阀门信号是否正常。
8
单元槽电压比平均电压高0.3v
1.单元槽电解液进出口堵塞
2.离子膜漏
3.单元槽电极损坏
1.停车疏通或清洗单元槽进出管口。
2.停车进行膜泄露实验。
3.如单元槽电极损坏，更换之。
9
单元槽电压比平均电压低0.2v
1.膜泄露
2.单元槽导杆螺栓上有锈斑
1.如果淡盐水PH值有波动，某单元槽的电压异常，阳极液出口软管变色，则说明该单元槽的膜有泄露。
停车检查，进行膜泄露实验。
检查单元槽电极是否有损坏，如有更换之。
2.除锈，重新测量。
10
电解槽电压急剧升高
1.电解槽温度低于正常温度
2.阳极液浓度低
3.阳极液酸度增加
4.因整流故障造成过电流
5.阴极液浓度增加
6.膜被金属污染
7.电极液流量太低
8.氯氢压差太低
1.检查电解槽阴极液出口温度，如太低，调至正常温度。
2.检查阳极液浓度，如浓度低，通知盐水精致岗位调整之；检查进曹盐水流量和返回淡盐水流量是否真确。
3.检查淡盐水酸度，如酸度太高，雕节降低盐酸的流量。
4.检查直流电流表指示是否正常，如不正常，停车检查。
5.检查阴极液浓度，如高于正常值，调节增加纯水流量。
6.检查电解液中金属离子含量，检查纯水，高纯盐酸，二次盐水的质量是否满足工艺要求。
7.提高电解液流量到正常值。
8.调整电压到正常。
11
离子膜泄露
从以下情况判断膜是否泄露：
1.电解槽阳极液出口软管变色。
2.电解槽阳极液PH值升高，且波动较大。
3.电解槽HCl消耗不正常，且急剧上升。
4.氯气含氢超过0.3%。
5.单元槽电压不稳定，过高或过低（
6.EDIZA指示波动且不稳定。
12
成品碱浓度下降，阴极系统加水量明显下降
1.检查盐水共用管路是否堵塞，流量显示值是否准确。
2.检查进槽阳极流量计FICZA-231是否正常。
3.分析进槽阳极液浓度，如低于280g/l，先降低电流运行，增大供应盐水流量，浓度上升正常后提升电流。
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