氯氢处理工艺规程修订模板.doc

1 专题内容和适用范围
(1)、本标准要求了氯氢处理系统生产目标、工艺步骤简述、各岗位安全操作法、工艺控制指标、事故处理、安全技术及环境保护。
(2)、本标准适适用于氯氢处理岗位操作人员及相关技术管理人员。
2 物料说明
2.1 产品说明
氯氢处理生产任务是将电解工段生产高温湿氯气、氢气进行冷却、除水、净制、干燥、压缩后送出界区至其它工段。
本工段关键产品为干燥氯气、氢气，副产物为次钠、稀硫酸，生产过程中包含到辅材有浓硫酸、液碱。
2.1.1 氯气
常温下为黄绿色气体，有强烈刺激性和窒息性，分子量70.91，比重3.214kg/m3(0℃,0.1MPa), 凝固点：-102℃（0.1MPa）,沸点：-34.6℃（0.1MPa）,常温时压缩至0.8~1.2MPa或常压下冷却到-35℃~-40℃即成黄绿色液体。干燥氯气在低温下不活波，但遇水时首先生成次氯酸和盐酸，能强烈腐蚀金属。氯气和氢气、乙炔、氨气、轻金属粉末等反应可着火、爆炸。吸入人体对呼吸道危害较大，严重时会出现呼吸困难，心律减缓，甚至死亡。
a.氯气和水反应 CL2+H2O → HCLO+HCL
HCLO → HCL+(O)↑
b.氯和氢反应 CL2+H2O → 2HCL+184.45千焦
c.和金属反应 3CL2+2Fe 500-600℃ 2FeCL3
氯气关键用于制造盐酸、漂白粉、漂粉精、液氯、次氯酸钠等工业产品。
2.1.2 氢气
无色、无味、无毒、无臭轻质气体，标准状态下0.089克/升，难溶于水，沸点：-252.7℃(0.101MPa) ，凝固点：-259.2℃ (0.101 Pa)，自燃点：510℃。常温下氢气化学性质稳定，点燃或加热情况下能和多个气体混合发生爆炸，和氧气混合爆炸范围为4.65－93.3％，和空气混合爆炸范围为4－80％，和氯气混合爆炸范围为5－87.5％。
a.和氧气反应 2H2+Ｏ2 2H2O
b.和氯气反应 H2+CL2 2HCL
c.和次钠反应 HaCLO+2[H] →NaCL+H2O
氢气关键用于合成盐酸、合成氨，一些有机物中间体加氢、硬化油脂、金属冶炼、切割、焊接金属及电子工业中半导体材料高纯硅提纯等。
2.2 其它物料说明
2.2.1 硫酸
分子式H2SO4，分子量98.078.纯硫酸无色、油状透明液体，硫酸比重和结晶温度是随浓度改变而改变，高浓度硫酸在低温下会形成硫酸水合物结晶，冬季使用浓硫酸时应注意防冻。
硫酸和水以任意百分比混合成稀硫酸，同时放出大量热，稀硫酸含有强酸性。浓硫酸吸水性强，能用作脱水剂、干燥剂；含有强氧化性，铁在硫酸中腐蚀速度和酸浓度之间存在着一定得规律，稀硫酸对铁腐蚀性极强，硫酸浓度在47~50wt%时，腐蚀率最大；伴随酸浓度增高，铁在硫酸中腐蚀率减小，这是因为浓硫酸氧化作用及生成钝化膜缘故。
氯碱工业中，浓硫酸常见来干燥湿氯气。
2.2.2 次钠
分子式：NaClO，分子量：74.5，溶液含有强氧化性，常见于氧化消毒。次氯酸钠放出游离氯可引发中毒，亦可引发皮肤病。已知本品有致敏作用。用次氯酸钠漂白液洗手工人，手掌大量出汗，指甲变薄，毛发脱落。
3 生产原理
氯氢处理工段由氯气处理工序、氢气处理工序和事故氯处理装置组成，各工序基础生产原理以下：
3.1 氯气处理基础原理
3.1.1 氯气洗涤冷却
从电解槽出来湿氯气温度较高，几乎为水蒸气所饱和．湿氯气所带水蒸气量和温度相关且随温度下降水蒸气含量改变较大，温度越高所带水蒸汽量也越大，温度越低所带水蒸汽量则越小。采取冷却降温方法，降低湿氯气温度，降低饱和蒸汽分压，可有效降低湿氯气含水量。
本厂采取经冷却闭路循环氯水直接喷淋冷却和钛冷却器间接冷却相结合湿氯气冷却工艺。
冷却过程中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；温度太低，如在低于9.6℃时，湿氯气中水蒸气会和氯气生成Cl2.8H2O结晶，造成设备、管道阻塞并损失氯气，还可能因氯气含水太低，造成钛冷却器燃烧。
3.1.2 氯气干燥
氯气干燥，是以硫酸和湿氯气接触后，氯气中水分被硫酸吸收而实现，是水分以扩散作用从气相转移到液相（硫酸）传质过程。硫酸吸水过程中，其传质速率决定于分子扩散和对流扩散，因为在气体中扩散比在液体中扩散快得多，所以其传质过程关键由气相扩散所控制，即这个过程推进力决定于气膜扩散速率．而被处理气体―氯气中含水量决定于硫酸水溶液液面上方水蒸气分压。
当温度一定时，硫酸浓度愈高水蒸气分压愈低；而在硫酸浓度一定时，温度降低则水蒸气分压随之下降，从而加大了传质过程推进力。所以，在操作中选择合适硫酸浓度和操作温度，将会提升氯气干燥效果，并可降低硫酸消耗。
为了使氯中含水小于50ppm，进入干燥塔浓硫酸浓度应为98％，且温度应尽可能低，但也不要使酸温过低。通常控制酸温在12－15℃，以预防硫酸溶液生成H2SO4.2H2O, H2SO4.H2O等结晶，造成设备和管道阻塞，影响生产。
硫酸吸水是放热反应故干燥用硫酸要进行冷却。
3.1.3 氯气压缩输送
氯气透平压缩机是精密气体压缩设备，其工作原理是借助于叶轮高速旋转所产生离心力对氯气作功，使之取得动能和静压能，从而使氯气压力升高，从而实现向界区外输送。
3.2 氢气处理基础原理
因为电解槽出来氢气温度较高，其中含有大量饱和水蒸气，同时还带有碱雾等杂质。经过洗涤冷却，湿氢气所带碱雾被吸收，同时因气体温度降低，其中所含饱和水蒸气也被冷凝下来，使氢气得到净化。再经过加压并冷却后，送往各氢气用户。
3.3 事故氯处理工序生产基础原理
本工序采取烧碱吸收法处理氯气并生产次氯酸钠成品。反应原理以下：
Cl2 + 2NaOH NaClO + NaCl + H2O + 25.31kcal/mol
因为反应是放热反应，所以必需立即移走反应热。不然会使吸收液温度上升，发生下面副反应：
3NaClO NaClO3 + 2NaCl
实际生产中，保持一定过碱量能够抑制副反应进行。
4 生成工艺步骤
4.1 氯气处理步骤
4.1.1 氯气洗涤冷却
由离子膜电解来高温（约70℃左右）湿氯气首优异入氯水洗涤塔(T0401)底部。循环氯水由氯水泵(P0401A/B)送出，经氯水冷却器(E0401)用循环水冷却后，由塔上部进入氯水洗涤塔内和氯气直接逆流接触，将氯气冷却到30℃左右。在此过程中，湿氯气中大约90%左右水蒸汽冷凝成氯水，同时除去湿氯气夹带盐雾。出氯水洗涤塔氯气，进入钛管冷却器(E0402)用7℃水间接冷却至12-15℃，经水雾捕集器(V0401)分离出冷凝水后，去氯气干燥系统。
水雾捕集器(V0401)分离出冷凝水同钛管冷却器冷凝下来氯水，一起进入氯水洗涤塔循环使用。洗涤塔中氯水因不停冷凝湿氯气中含盐水蒸汽而增多，为了保持液位，由氯水泵排出部分氯水去电解脱氯塔进行脱氯，部分氯水加入到循环水池中杀菌灭藻。
4.1.2 氯气干燥
来自水雾捕集器(V0401)氯气依次进入串联Ⅰ级填料干燥塔、Ⅱ级填料干燥塔和泡罩干燥塔中用硫酸干燥。
在Ⅰ级、Ⅱ级填料塔中，氯气用稀硫酸干燥，稀硫酸由稀硫酸循环泵(P0403A/B)送出，经稀硫酸冷却器(E0403)用循环水降温后从填料塔上部进入塔中和由底部进入氯气逆流接触除去氯气中水分。塔底硫酸浓度控制在75-80%。
出填料干燥塔氯气进入泡罩干燥塔底部，和浓硫酸高位槽(V0403)流入98%浓硫酸经泡罩错流接触，深入除去氯气中水分，干燥后氯气含水小于200ppm。
干燥过程中，因为浓硫酸不停加入，同时浓硫酸因为吸收氯气中水分而被稀释，硫酸体积逐步增加，泡罩干燥塔底部酸液面增高到一定高度时，溢流到Ⅱ段填料塔，Ⅱ段填料塔溢流到Ⅰ级填料塔，Ⅰ级填料塔溢流到稀硫酸槽，当储槽液位达80%以上时，用废酸泵装车运出界区。
干燥后氯气经两台酸酸雾捕集(V0404A/B)将氯气中硫酸酸雾和不洁物去除后，进入透平机(C0401A/B/C)压缩加压。然后经氯气缓冲罐(V0405)送到液氯工段原氯分配台。
进厂浓硫酸（98%）由酸泵打入浓硫酸罐贮存。使用时用酸泵送往硫酸高位槽，开车运行时，高位槽浓硫酸经流量计，不停从泡罩干燥塔上部加入氯气干燥系统。
4.1.3 氯气压缩
干燥合格后氯气进入透平机(C0401A/B/C)第一级，经过初步压缩后进入一级冷却器(E0406A/B/C)用循环水冷却至55℃以下，然后进入透平机第二级，经再次压缩后进入二级冷却器(E0407A/B/C)进行用循环水冷却至55℃以下，冷却后氯气送往各用户。
在低流量操作情况下，部分氯气经单机回流阀至氯气透平机一级入口，以达成调整机前压力控制压缩机流量和预防机组喘振目标。
4.2 氢气处理步骤
正常生产中，由电解来湿氢气进入洗涤冷却塔（T0406A/B），用循环水直接洗涤冷却至40℃以下并除去大部分杂质，然后进入氢气压缩机（C0403A/B/C）加压至0.07~0.10MPa，经汽水分离器（V0409）后进入机后冷却器（E0409），被7℃水间接冷却至小于40℃，冷却后氢气经水雾捕集器（V0411）进入氢气缓冲罐（V0412），然后送往氯化氢工段。
4.3 事故氯处理步骤
生产异常时，当氯气总管压力大于1.5KPa（150mmH2O）时，总管内氯气经正水封进入废氯吸收塔，同时在仪表联锁作用下，浓度在10~15%液碱从碱高位槽加入废氯吸收塔来吸收氯气。尾气由引风机排入大气。喷淋塔下来碱液流入碱低位槽，由碱泵送往碱高位槽循环使用，当循环碱液中次钠达成一定浓度后，用泵送往次钠岗位，继续作为次钠生产原料。
5 工艺控制指标
序号
控制项目
控制指标
检验次数
控制或取样点
备注
1
氯气总管压力
—100～—500Pa
连续
湿氯气总管
B C
2
氯气纯度降低
≤2%
连续
氯氢——液氯
B C
3
干燥后氯气含水
≤200ppm
1次/周
去液氯氯气总管
A B C
4
氯气洗涤塔出口温度
≤60℃
连续
洗涤塔出口
B C
5
钛冷却器出口温度
11~15℃
连续
钛冷却器出口
B C
6
填料干燥塔出口温度
≤30℃
连续
填料干燥塔出口
C
7
泡罩塔出口温度
≤30℃
连续
泡罩塔出口
B C
8
循环水温度
≤32℃
连续
循环水上水管
B C
9
循环水压力
≥0.2Mpa
连续
循环水上水管
C
10
低温水温度
6～9℃
连续
低温水上水管
B C
11
低温水压力
≥0.2Mpa
连续
低温水上水管
C
12
透平机进口管压力
—10～—55KPa
连续
透平机进口管
B C
13
一级氯气出口温度
≤125℃
连续
一级出口
C
14
二级氯气入口温度
≤55℃
连续
二级入口
C
15
二级冷却器出口压力
≥0.16 Mpa
连续
二级出口
A B C
16
二级冷却器出口温度
≤55℃
连续
二级出口
C
17
油泵出口压力
0.07~0.3 Mpa
连续
油泵出口
C
18
油过滤器前后压差
＜0.05MPa
连续
过滤器前后
C
19
透平机进油温度
20~55℃
连续
油过滤器前
B C
20
密封气总管压力
0.4~0.6 Mpa
连续
供气总管
B C
21
一级密封气压力
0.03~0.10 Mpa
连续
一级密封器进口
C

.11.24
22
二级密封气压力
0.05~0.15 Mpa
连续
二级密封器进口
C
23
主机电流
＜260A
连续
电控柜
B C
24
一级前轴承温度
≤60℃
连续
增速箱一级前轴承
C
25
一级后轴承温度
≤60℃
连续
增速箱一级后轴承
C
26
进厂硫酸浓度
≥97%
(冬季92.5%)
1次/批
槽车取样
A B C
27
一段填料塔排酸浓度
75~80%
1次/班
循环酸罐
B C
28
氢气总管压力
100~500Pa
连续
洗涤冷却塔进口
B C
29
氢气机后压力
0.07~0.10MPa
连续
氢气泵出口
A B C
30
氢气洗涤塔进口温度
≤85℃
连续
冷却塔进口
C
31
氢气洗涤塔出口温度
≤40℃
连续
压缩机进口
C
32
氢气缓冲罐出口温度
≤40℃
连续
氢气冷却器出口总管
B C
33
氢气纯度
≥98%
2次/班
氢气总管
A B C
34
循环回水PH值
7～8
1次/班
各换热设备
A B C
35
碱液高位槽碱浓度
15-22%
1次/批
碱高位槽
C
36
次钠排放指标
有效氯8-10%
含碱≤10%
换碱时
次钠贮槽
B C
37
循环水回水PH值
7～8
1次/班
循环水池
A B C
6 设备一览表
设备位号
设 备 名 称
规格型号
使用介质
主体材质
P0401A,B
氯水循环泵
CZS80-200C
氯水
TA2
P0402A,B
稀硫酸泵
IHF80-65-160
稀硫酸
氟塑料
P0403A,B
稀硫酸循环泵
IHF80-65-160
稀硫酸
氟塑料
P0404A,B
稀硫酸循环泵
IHF80-65-160
稀硫酸
氟塑料
P0405A,B
浓硫酸循环泵
IHF80-65-160
浓硫酸
氟塑料
P0406A,B
碱液循环泵
IHF80-65-160
NaOH溶液
氟塑料
P0407A,B
浓硫酸泵
IHF80-65-160
浓硫酸
氟塑料
P0701A,B
循环水泵
IS150-125-315
水
铸铁
E0401
氯水板式换热器
F=70㎡ BRW80
氯水，水
TAi
E0402
钛管冷却器
F=200㎡
湿氯气，冷冻盐水
Q235-A+Tai
E0403
Ⅰ段硫酸冷却器
F=14㎡ BRW
稀硫酸，冷冻水
C-276
E0404
Ⅱ段硫酸冷却器
F=14㎡ BRW
浓硫酸，冷冻水
C-276
E0405
泡罩塔硫酸冷却器
F=20㎡ 螺旋板式
浓硫酸，冷冻水
Q235-B
E0406
次钠冷却器
F=20㎡ BRW
NaCLO
Tai-A
E0406A,B,C
氯气压缩机一级冷却器
F=78㎡
氯气，水
16MnR
E0407A,B,C
氯气压缩机二级冷却器
F=78㎡
氯气，水
16MnR
E0409
氢气冷却器
F=120㎡
氢气，水
Q235-B
T0401
氯气洗涤冷却塔
Φ×H13500
氯气，水
FRP
T0402
Ⅰ段填料干燥塔
Φ1600×H14000
湿Cl2,稀硫酸
FRP/PVC
T0403
Ⅱ段填料干燥塔
Φ1600×H14000
湿Cl2,浓硫酸
FRP/PVC
T0404
泡罩干燥塔
Φ1600×H14000
湿Cl2,浓硫酸
FRP/硬PVC
T0405
废氯吸收塔
LHR
Φ×H1
NaOH,NaCLO溶液
FRP/PVC
T0406A,B
氢气冷却塔
Φ×H8000
氢气，水
Q235-A
C0401A,B,C
氯气压缩机
LYJ-0.30/1900
氯气
组合件
C0402
引风机
4-72N04A
氯气
TA2
C0403A,B,C
氢气压缩机
2BEA-253
氢气
组合件
C0404A~C
稀油站
XYZ-40GY

组合件
V0401
氯气水雾捕集器
Φ×H3900
氯气
FRP/PVC
V0402
稀硫酸槽
Φ×H4000
75%稀硫酸
FRP/PVC
V0403
浓硫酸高位槽
Φ1800×H2600
浓硫酸
Q235-A
V0404A,B
酸雾捕集器
Φ×H4400
氯气，硫酸酸雾
16MnR
V0405
氯气缓冲罐
Φ1600×H3000
氯气
16MnR
V0406
碱液高位槽
Φ1500×H2500
NaOH
FRP/PVC
V0407A
碱液贮槽
Φ3000×H5750
NaOH,NaClO
FRP/PVC
V0407B
碱液循环槽
Φ3000×H4000
NaOH,NaClO
FRP
V0408
浓硫酸罐
Φ4000×H6000
浓硫酸
Q235-A
V0409
氢气汽水分离器
Φ1200×H2500
氢气
Q235-B
V0410
氢气安全水封
Φ1200×H2200
水，氢气
Q235-A
V0411
氢气水雾捕集器
Φ×H4400
氢气
Q235-B
V0412
氢气缓冲罐
Φ1600×H2800
V=12m3
氢气
16MnR
V0413
氯气正压水封
Φ1200×H1600
水，氯气
FRP
V0414
氯气负压水封
Φ1200×H1400
水，氯气
FRP
V0415
氢气阻火器
Φ1000×H1200
氢气
Q235-A
V0416
空气罐
Φ500×H1500
空气
Q235-A
V0417
氯水低位槽
Φ×H2500
氯水
FRP
V0418
氯水罐
LHR Ø1200×1900
氯水
FRP
P0408A
耐腐蚀泵
IHF50-32-160
氯水
氟塑料
P0408B
耐腐蚀泵
IHF50-32-160
氯水
氟塑料