电解新版操作规程322.docx

1、电解新版操作规程322电解工段岗位操作规程 编写人：审核人：设备部：安环部：生产部：审批人：二零一一年九月十五日 前 言一、生产管理思想1生产系统理念：让所有设备产生协同效应。2生产系统方针：管生产就是管工艺指标。3专业思想3.1百分百理论将影响某个标杆的所有因素百分百控制合格，那么这个标杆就能合格。3.2总量控制法管理生产，先给系统建立总体物料、热量等平衡标杆，依据标杆总量，查找生产过程中不平衡的点，逐个解决，实现总量平衡。3.3克服九类心理克服浮躁心理；克服试验心理；克服技改心理；克服好战心理；克服英雄心理；克服单系统作战心理；克服间歇生产的心理；克服独立作战心理；克服用新的管理思想代替旧

2、的管理思想的心理。3.4微量管理化工生产中主要反应物料经过净化处理后仍含有很多看似不起眼，容易被忽略的微量物质，这些微量物质控制不好往往会对我们的生产造成非常严重后果，我们将这些微量当作重点来管理，尽可能降低微量物质含量。3.5防火墙理论影响事物的变量有很多，在没有认清事务的本质之前，找出控制环节中的一个关键点（这个点控制好了后面所有的环节都因为这一点的稳定得到优化），将这个关键点作为一面挡在后续环节前面的一堵墙，让所有的变量都统一到这一点，无论前面的变量有多少，都被挡在这面墙外面，这面墙就是所谓的“防火墙”。4间歇生产连续化，连续生产稳定化，稳定生产标准化。间歇生产连续化：打断停车随意性，有

3、计划性的进行停车，减少突发性事故。连续生产稳定化：严格控制工艺指标，稳定生产负荷，不擅自改变工艺条件及工艺状况，不频繁加减量，使生产持续稳定运行。稳定生产标准化：生产稳定同时，出台相应标准、规程进行固化。二、本岗位工艺设计思想氯碱的工业生产方法以电解法为主，其生产工艺经历了水银法隔膜法离子膜法3个发展阶段。19世纪中期，食盐水电解生产氯气和烧碱的技术已经取得了专利，并于1890年实现了工业化。在电解中最初所用的石墨阳极消耗快且电耗高，人们开始寻找金属作阳极，并在1968年实现了金属阳极工业化。发展至今，金属阳极电解生产技术已非常成熟，但随着能源的日益紧张，电解能耗高的问题仍然非常突出。2001

4、年，国内水银法烧碱装置已基本关停，隔膜电解装置技术成熟，但离子膜法烧碱装置的发展势头更加强劲。自1986年我国首批离子膜法烧碱装置在盐锅峡化工总厂和齐齐哈尔电化厂投产之后，新上烧碱项目中离子膜法所占比例迅速增加，近几年则占到扩产总能力的90。近20年来，不仅实现了离子膜法烧碱从无到有，而且2006年的产量达到7279万吨，约占烧碱总产量的50，这个比例还将继续增大。离子膜法烧碱生产技术的开发始于1952年Bergsma首先提出采用离子选择透过性膜的离子膜法来生产氯气和烧碱，但研究中选择的是带碳酸或羧酸基团的烃类阳离子交换膜，这种膜不耐阳极室内的氧化物尤其是氯的腐蚀，所以无法实现工业化。1966

5、年，美国Du Pont公司开发出太空燃料电池用的全氟磺酸阳离子交换膜，即Nafion膜，并于1972年成功地将这种离子膜应用于氯碱电解生产中，为离子膜法制烧碱技术奠定了坚实的基础。20世纪70年代初，日本旭化成公司发现，各种弱酸中的羧酸基有特别卓越的阻挡性能，可取得更高的电流效率，并成功推出了全氟羧酸膜。几十年的氯碱生产实践表明，离子交换膜法生产工艺具有产品质量高、能耗低、无污染等优势，成为氯碱工业的发展方向。本岗位现有一套年产21万吨烧碱（折合百分之百）的离子交换膜电解生产系统。电解槽是日本氯工程公司和东曹公司联合研制的nBiTAC-898型电解槽，属复极式自然循环电解槽，其特点一是运转性能

6、好，可在高电流密度下运行，且电耗低；二是安全且操作简便，采用独特的溢流方式，使膜几乎无振动、无气体层。目 录第一章 岗位任务 11岗位任务 12岗位概念 13岗位职责 14巡检概念化 2第二章 工作原理 31工艺原理 32装置原理 53电解运转设备一览表 84电解静止设备一览表 9第三章 工艺流程 101方框流程图 102流程简述 11第四章 生产物料平衡 121正常生产情况下的物料平衡 122电解槽的物料平衡 12第五章 工艺指标 141班组级工艺指标 142片区级工艺指标 153事业部级工艺指标 15第六章 操作要点 15第一节 螯合树脂塔岗位 151操作要点概念化 152操作要点和方法

7、17第二节 电解岗位 181操作要点概念化 182操作要点和方法 18第三节 淡盐水脱氯岗位 261操作要点概念化 262操作要点和方法 26第四节 电解DCS工艺连锁设计说明 27第七章 开停车置换方案 281系统开停车方案 28附：电解槽的针孔实验和密封性实验 45第八章 应急预案 471生产应急预案 472安全应急预案。 52第九章 典型案例 541盐水pH值异常事故案例 542盐水浓度异常事故案例 553盐水浓度异常事故案例（二） 554精制盐水掉流量连锁停车事故 565电解2.21氯水泄漏事故 566电解2.26盐水泄漏事故 577“39”氯气泄漏事故 57第十章 附录 581. 电

8、解岗位管理标准 582. 电解岗位基础知识 593离心泵的工作原理 624阀门类型及简介 635其它设备 686. 相关数据表 69第一章 岗位任务1岗位任务1.1 二次盐水岗位（150工序）将pH值为8.59.5之间的过滤盐水通过螯合树脂塔吸附盐水中的杂质金属阳离子，制取合格的二次精制盐水。通过螯合树脂塔的再生恢复树脂的性能使树脂循环使用，保证二次精制盐水质量合格。1.2 电解及淡盐水脱氯岗位（200工序及160工序）将合格的二次精制盐水送到电解槽进行电解，阳极生产出符合要求的氯气，阴极生产出合格的液碱和氢气，湿氯气和氢气送氯处理岗位和氢处理岗位，阳极淡盐水送淡盐水脱氯岗位,阴极产生的32%

9、碱液送蒸发岗位。将电解产生的含氯淡盐水进行真空和化学脱氯，将脱氯后的脱氯盐水送往化盐岗位做化盐配水。 2岗位概念 螯合树脂塔岗位概念：控制一个环节（树脂再生），监控三个指标（树脂塔树脂层高度，过滤盐水pH值，过滤盐水温度），实现一个目标（Ca2+Mg2+20ppb）。 电解岗位概念：控制四个流量（精制盐水，循环淡盐水，循环碱液，阴极纯水）、五个压力（单列氯气、单列氢气、氯气总管、氢气总管、氯氢压差）、两个温度（电解槽出槽温度，成品碱温度）、一个pH值（循环淡盐水pH值），监控一个质量（精制盐水微量元素含量）、两个浓度（碱液浓度，出槽淡盐水浓度）、两个纯度（氯气纯度，氢气纯度）、两个电压（单元槽

10、电压，单列总电压），实现三个目标（烧碱质量合格率100%；氯气、氢气纯度达标：Cl297%(V/V)、O2/Cl23%(V/V)、H299%(V/V)、H2/Cl20.1%(V/V)；离子膜运行高效稳定）。 淡盐水脱氯岗位概念：控制三个指标（脱氯塔真空度、脱氯盐水pH值，亚硫酸钠加入量），实现一个目标（脱氯盐水游离氯测不出）。3岗位职责3.1 岗位定编人员二次盐水岗位定编人员共2名,电解及脱氯岗位共8名:小组长1名、岗位主操1名、副操3名、巡检人员4名。3.2 各级人员职责组长职责：保证电解岗位三个工序安全、稳定、经济运行；协调系统生产；监控重点工艺指标；负责异常情况的判断、联系汇报和及时处理

11、；做好本岗位人员的工作安排，检查岗位固定工作和其他临时工作的完成情况；负责本岗位人员的日常业务培训。主操职责：保证电解岗位三个工序安全、稳定、经济运行；监控各项工艺指标，实现产量、质量、消耗各项目标；与相关岗位做好联系；负责做好操作记录及异常情况判断、处理。副操职责：保证电解岗位三个工序安全、稳定、经济运行；协助主操进行操作；检查电解槽溢流情况、测槽电压；负责按分析频次取样、分析和记录。巡检人员职责：保证电解岗位三个工序安全、稳定、经济运行；监控现场所有运转设备的运行情况并做好记录；随时接受主操调遣调节现场工艺；协助副操进行取样、分析；负责检修工作的监护，确保检修过程各项安全措施的落实。二次盐

12、水再生人员职责：负责对螯合树脂塔进行再生，确保树脂再生合格；接受当班班长、小组长的安排，协助进行检修工作的监护。4巡检概念化4.1 巡检概念化规范三个环节（巡检、联系处理、记录），巡检两类设备（运转设备、静止设备），监控三类指标（现场温度、压力、液位），检查两种异常（机泵温度、振动、电流的异常，设备、阀门、管路的跑冒滴漏），关注二个重点设备（螯合树脂塔、电解槽），实现三个目标（现场所有设备运行正常，现场各压力计、温度计、液位计准确无误，无安全和环保事故）。4.2 巡检内容巡检频率：每小时1次巡检内容： 现场各机泵的温度、振动、油位、油质、电流、压力、冷却水； 现场所有储槽的液位、槽体泄漏情况；

13、 现场所有设备、阀门、管路的泄漏情况； 备机备泵的盘车维护。各岗位重点关注内容： 二次盐水岗位：各树脂塔内树脂层高度、树脂塔压力。 电解岗位：电解槽溢流及溢流盐水颜色情况，电解槽现场U型压力计的压力，班中4小时测单元槽槽电压；氮气水封和氢气水封溢流情况；成品碱换热器温度。 淡盐水脱氯岗位：氢气放空桶液位及溢流；氯水槽负压情况；亚硫酸钠液位；氯气正水封液位；各视镜下液情况；各公用工程压力及排污。4.3 巡检路线150巡检路线：中控室 V1501 V1401 V1506 V1409 V1502,V1405树脂塔 中控室200巡检路线：中控室 电解槽 V2009 V2008 V2003 V2002

14、V2001 中控室160巡检路线：中控室 外管 脱氯一楼 脱氯二楼 脱氯三楼 中控室(巡检记录表见附录)第二章 工作原理1工艺原理1.1 螯合树脂塔岗位工艺原理螯合树脂塔的工作原理主要分为两步，第一步是吸附，螯合树脂也是一种离子交换树脂，与普通的交换树脂不同的是，它吸附金属离子后形成环状结构。以亚胺基乙酸为例，吸附金属离子发生以下反应：第二步是脱吸，在一定的外界条件下（如pH值和浓度温度）改变金属螯合物的平衡条件而使金属离子离解开，本装置采用浓度为5%左右的高纯盐酸对树脂进行漂洗。以亚胺基乙酸为例，脱洗金属离子发生以下反应：第三步是再生，在已经洗脱金属离子的“H”型树脂中加入4的NaOH溶液，

15、调节pH值为14，由于溶液中的H+大量减少，使平衡向右移动，树脂由H型变为钠型。以亚胺基乙酸为例，发生如下反应：树脂又回到吸附前的状态。1.2 电解岗位工艺原理电解的工作原理主要是离子膜的工作原理，电解食盐水溶液使用的离子交换膜的膜体中有活性基团，它是由带有负电荷的固定基团如SO3-和COO-，同一个带正电荷的对离子Na+形成静电键，磺酸型阳离子交换膜的化学结构的简式为由于磺酸基团具有亲水性能，而使膜在溶液中溶胀膜体结构变松，从而造成许多微细弯曲的通道，使其活性基团中对离子Na+可以与水溶液中的同电荷的Na+进行交换。与此同时膜中的活性基团中固定离子 具有排斥Cl-和OH-的能力，从而获得高纯

16、度的氢氧化钠溶液。水化钠离子从阳极室穿过离子膜迁移到阴极室时，水分子也伴随迁移，此外还有部分Cl-和OH-受电荷的吸引和扩散作用迁移，发生负反应。 电解槽中的电化学和化学反应(1) 阳极反应2Cl- - 2e Cl2 4OH- - 2e O2 + 2H2O6ClO- + 3H2O - 6e 2ClO3- + 4Cl- + 6H+ + 3/2O2(2) 阴极反应2H2O + 2e 2OH- + H2电解反应是放热反应。1.3 淡盐水脱氯岗位工艺原理在离子膜烧碱工艺中，电解槽有溶解了饱和氯气的淡盐水流出。它们存在以下化学平衡：Cl2 + H2O HClO + H+ + Cl-HClO H+ + C

17、lO-脱氯是破坏平衡关系，反应向生成氯气的方向进行。利用不断的降低液体表面的氯气的分压，加入一定的盐酸来降低液体中的氯气溶解度，才能达到脱氯的目的。在实际生产过程中，加足够的酸，并使淡盐水不断产生气泡或增加气液两相的接触面，加快气相流速，加大气液两相中的不平衡度，使液相中溶解的氯气不断向气相转移，气体不断逸出。连续的进行上述操作，就能将淡盐水中的游离氯基本除掉。氯气的溶解度在相同的条件，随温度的升高而降低，所以应保持一定的温度70，有利于脱氯。在经过真空脱氯之后，淡盐水含有1030ppm的游离氯，利用化学反应来将游离氯彻底的除去。ClO- + SO32- SO42- + Cl-在碱性介质中游离

18、氯被还原成氯离子，由于生成的SO42-是强酸，为避免pH值下降，故反应在碱性条件下进行，但是碱性过高会影响一次盐水的质量，所以pH值宜控制在8-10。2装置原理2.1 螯合树脂塔2.1.1螯合树脂塔简图2.1.2螯合树脂塔设计原理利用螯合树脂能够吸附阳离子的特性，吸附盐水中的金属阳离子，再用酸碱来洗脱和还原螯合树脂，让树脂可以反复使用。2.1.3螯合树脂塔岗位控制点TICA1401的温度在58-62度，保证FICA1509流量大于120m3/h，树脂层高度1.2m。2.2 电解槽2.2.1电解槽简图2.2.2电解槽设计原理电解槽通直流电，利用电解食盐水原理，从阳极产生氯气和淡盐水，从阴极产生氢

19、气和烧碱。2.2.3电解岗位控制点出槽盐水浓度、碱浓度，电解槽槽温， 淡盐水pH，电解槽槽电压，出槽氯气、氢气纯度。2.3 淡盐水脱氯塔2.3.1淡盐水脱氯塔简图2.3.2淡盐水脱氯塔设计原理加入一定的盐酸来降低淡盐水中的氯气溶解度，利用蒸汽喷射泵抽真空，降低淡盐水表面的氯气分压，使淡盐水不断产生气泡或增加气液两相的接触面，加快氯气流速，加大氯气和淡盐水的不平衡度，使淡盐水中溶解的氯气不断向气相转移，氯气不断逸出。2.3.3淡盐水脱氯塔控制点控制好真空度3040kPa，出界区脱氯淡盐水游离氯测不出。3电解运转设备一览表序号位号运转设备名称及规格材料1P-1401A/B 过滤盐水泵离心式 Q=

20、284m3/h H=45m P=75KW Ti2P-1501A/B 二次精制盐水泵离心式，Q=283m3/h，H=30m P=45KWTi3P-1502 酸性废水泵离心式，Q=46m3/h, H=40m P=15KW 工程塑料4P-1405 碱性废水泵离心式，Q=46m3/h, H=40m P=15KW 工程塑料5P-1504再生纯水泵离心式，Q=60m3/h, H=35m P=18.5KW SUS3046P-1505A/B纯水输送泵离心式，Q=47m3/h, H=45m 22KWSUS3047P-1602A/B 脱氯盐水泵 离心式，Q=247m3/h, H=30m P=45KWTi/Ti+P

21、d8P-1606A/B氯水输送泵离心式，Q=58m3/h, H=20m P=4.5KW Ti/Ti+Pd9P-1603A/B亚硫酸钠供料泵离心式，Q=1m3/h, H=60m P=2.2KWSUS30410P-2001A/B阳极液循环泵离心式Q=439m3/h, H=25m P=75KWTi +Pd11P-2002A/B阴极液循环泵离心式Q=419m3/h, H=30m P=75KW SUS 310S12P-2003单回路烧碱循环泵离心式Q=70m3/h H=30m P=22KW N613P-2008A/B电解槽室氯水泵离心式Q=18m3/h H=30m P=5.5KWTi/Ti+Pd14P-

22、2009电解槽室废水泵离心式Q=5m3/h H=45m P=4KWQT450/F4615P-1409AB盐酸泵磁力泵Q=5m3/h, H=40m P=4KWQT450/F4616P-1409C再生盐酸泵磁力泵Q=5m3/h, H=40m P=4KWQT450/F4617A-1601亚硫酸钠配制槽搅拌器浆式 300rpm P=5KWSUS30418行车Lk=22.5m Q=5t 起升电机P=7.5kW 最大起吊高度H=13m,额定起重量5T4电解静止设备一览表序号位号静止设备名称及规格材料1E-1401A/B过滤盐水加热器板式 F=35m2Ti2E-1601回收氯气冷凝器管壳式 F=450m2T

23、a23E-1602蒸汽冷凝器板式 F=30m2 Ti+Pd4E-2001阴极液热交换器板式 F=200m2Ni5E-2002烧碱冷却器板式 F=90m2Ni6E-2003单回路烧碱热交换器板式 F=40m2Ni 7SC-1601仪表换热器板式 F=1m2Ti8SC-2001仪表换热器板式 F=1m2Ti9T-1501A/B/C/D/E/F鳌合树脂塔26003600 V=26m3CS+RL10V-1401A/B过滤盐水贮槽65008000 V= 265m3FRP11负吸桶12001200 PVC/FRP12V-1501A/B二次精制盐水储槽65008000 V= 265m3FRP13UT-150

24、2酸性废水坑5600W3.800L3000D混凝土衬里14UT-1507碱性废水坑 8000W4000L2500D 混凝土+衬里15V-1506纯水储槽1100010000 30416V-1409盐酸储槽49006500 V=123m3低Ca/MgFRP17V-1602氯水槽 42003000 V=42m3FRP18V-1603亚硫酸钠配制槽34004200 V=36m330419V-2002阴极液储槽47002800，V=49m3N620V-2003单回路阴极液储槽30002500 V=18m3N621V-2004氯气正压水封30003500 V=26m3FRP22V-2005氢气放空桶25

25、005400 V=25m3CS23V-2008电解槽室氯水储槽30002800 V=21m3FRP24UT-2009电解槽室废水坑2000W2000L2500D混凝土+衬里25F-1501A/B树脂捕集器 960x420CS+RLL26MS-2001-01-06进槽盐水管道混合器83m3/hCS+PTFE27T-1601脱氯塔38004000 V=45m3Ta228R-2001-01-12电解槽 n-BiTAC-898Ti/Ni/SUS/CS29V-2001阳极液储槽48002800 V=51m3Ta2第三章 工艺流程1方框流程图 2流程简述2.1 螯合树脂塔装置工艺流程（150工序）从过滤盐

26、水槽（V1401）经过P1401来的过滤盐水进入螯合树脂塔（T1501），通过树脂的吸附使Ca2+Mg2+含量达到20ppb，运行24小时后螯合树脂的能力下降，此时在串联中的第一台螯合树脂塔必须用酸、碱再生以恢复该塔的交换能力，原运行的第二塔变为第一塔运行，如此循环使用，经树脂交换的二次精盐水进入二次精制盐水槽（V1501），用二次精盐水泵P1501送入电解工序；再生废水回收到废水槽V1405和V1502，用废水泵P1405及P1502送至一次盐水及脱盐水岗位。2.2 电解装置工艺流程（200工序）从螯合树脂吸附工序来的二次精盐水分别进入阳极室，通过在盐水总管上的盐水流量控制阀（FICA200

27、1）控制盐水流量达到要求，溢流出的淡盐水和湿氯气进入电解槽阳极液集液管，并在此分离，湿氯气送往氯处理工序，淡盐水经总管自流到淡盐水循环槽（V2001），一部分淡盐水用淡盐水泵（P2001）送至脱氯塔（T1601）进行脱氯，在淡盐水循环槽中加31%高纯盐酸调节pH值至22.5以除去淡盐水中的游离氯,分离释放出的氯气由氯气总管回收，而淡盐水循环槽中的部分淡盐水则与二次精盐水一起进入电解槽进行循环。阴极侧出来的碱液和氢气两相进入阴极集液管，并在此分离，氢气由氢总管去氢处理工序，碱液经总管自流到（V2002）碱液循环槽，经碱液循环泵（P2002）将一部分32%的成品碱送蒸发工段蒸发，另一部分加入一定量

28、的纯水，经循环碱换热器用蒸汽或冷却水换热后送电解槽，控制电解槽温度在871，电解槽出口碱液浓度32%32.5%。2.3 淡盐水脱氯工艺流程电解工序来的淡盐水及两个氯水槽来的氯水一起送入脱氯塔（T1601）中，经蒸汽喷射器J-1601抽真空脱氯，再加入Na2SO3使其不含游离氯，送一次盐水精制工段；真空脱出的氯气，回收到氯气总管。第四章 生产物料平衡1正常生产情况下的物料平衡1.1 平衡列表盐耗（t）电耗（kWh）产品烧碱（折百）（t）氯气（t）氢气（t）1.477321171.00000.87820.02631.2 简单计算已知：原盐利用率99%，NaOH电流效率95%，Cl2电流效率94%，

29、H2电流效率100%，平均槽电压3.0 V。反应方程式2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 +H2 117 36 80 71 2则盐耗 WNaCl = 1/801171/0.99=1.4773 t/t产生氯气 WCl2 = 1/807194%95%=0.8782 t/t产生氢气 WH2 = 1/80295%=0.0263 t/t电耗式中，1.49210-3为烧碱的电化当量值。2电解槽的物料平衡2.1 电解槽中的电化学和化学反应(1) 阳极反应：2Cl- - 2e Cl2 4OH- - 2e O2 + 2H2O6ClO- + 3H2O - 6e 2ClO3- + 4Cl- + 6H+ + 3/2O2(2) 阴极反应：2H2O + 2e 2OH- + H2(3) 溶液中的反应（阳极室内） 生成氯气与阳极液中水的反应Cl2 + H2O HClO + HCl 溶解的氯气与从阴极反渗过来的氢氧化钠的反应