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177第一章氯氢处理工序工艺操作和安全技术规程（10万吨）一、概述1、氯氢处理工序的任务本工序的任务是将离子膜电解工序生产的湿氯气、湿氢气，分别经过冷却、干燥制成合格的氯气、氢气，加压输送至各需要工序，并将富余氢气增压合格后输送至尼龙化工公司。按工艺要求，保证生产连续、稳定运行，处理本岗位在生产过程中的异常现象和事故氯气。2、工艺流程简述2.1氯处理流程由离子膜电解来的高温湿氯气首先进入氯水洗涤塔（T0401）底部，氯水由氯水泵（P0401）经氯水冷却器（E0402）冷却后，由塔上部送入氯水洗涤塔内，与氯气逆流接触，进行喷淋冷却，洗涤塔中的氯水因不断吸收湿氯气中的含盐水蒸汽而增多，为了保持液位和防止盐类聚积而由氯水泵排出一部分去离子膜脱氯塔。氯气由洗涤塔出来进入钛管冷却器（E0401），用冷冻水间接冷却至12～15℃，再经水雾捕集器后进入干燥塔（T0402）。氯气从干燥塔下部进入首先通过填料段，用稀硫酸干燥。稀硫酸由稀硫酸循环泵（P0402）输送经稀硫酸冷却器冷却后从填料段上部进入塔内，循环干燥氯气。填料段干燥后的氯气继续上升，逐层通过六层泡罩式塔板与浓硫酸逆流接触，充分干燥。98%的浓硫酸由高位槽（V0404）供给进入第一层塔板，经降液管逐层溢流至填料段。填料段硫酸由于吸收氯气中的水份体积逐渐增加，浓度降低，塔底部酸液面达一定高度时溢入稀硫酸贮槽或当浓度到80%~85%时由泵打入稀硫酸贮槽，再由泵P0406打往成品罐区。干燥后氯气经酸雾捕集器（X0402）将氯气中的硫酸酸雾和不纯物去除后，进入氯气透平压缩机（C0401）压缩加压后送入氯气分配台（V0408），分别送至各用氯单位。2.2氢处理流程由电解来的高温湿氢气首先进入氢气冷却器（E0441）用冷却水间接冷却至一定温度，然后进入氢气压缩机（C0441）加压后，进入氢气后冷却器（E0442），被冷却水间接冷却，然后再经水雾捕集器（X0441）后进入氢气分配台（V0443），分别送往各用氢单位。部分氢气由分配台出来进入氢气升压机（C0442），升压后送往尼龙化工公司。2.3事故氯气处理流程事故氯气处理系统为常开设备，二级串联使用，来自电解、氯氢处理、盐酸及液氯工序的废氯气及事故氯气先进入一级事故吸收塔底部（T0403A），被上部喷淋下来的碱液吸收中和处理，残余氯气再次进入二级吸收塔（T0403B）底部与上部喷淋下来的碱液充分中和后，尾气经钛引风机（C0402）排入大气。稀碱液分别通过次氯酸钠冷却器（E0404A/B）冷却降温后循环使用，待取样分析循环液浓度达到5%~7%，有效氯为10%时，启动次氯酸钠泵P0405打往成品罐区。碱液高位槽必须始终保持碱液液位在70%以上备用（事故状态时用），不够时须及时进行补充。3、产品概述3.1产品的物理化学性质3.1.1氯气的物理性质氯气是由饱和食盐水经直流电电解而得，分子式为Cl2，分子量为71，比空气重2.5倍。常温下的氯为黄绿色气体，有毒有较强的刺激性气味，对人体呼吸道粘膜有强烈刺激性作用，当吸入高浓度的氯气时，咽喉、鼻、支气管均会发生痉挛，并侵袭肺部而死亡。氯气对植物有极大的破坏作用，微量的氯气可使叶的细胞质破坏变黄而枯死。氯气是一种易液化的气体，在0.1MPa的压力、-34.5℃下就可以液化为液态氯，液态氯未黄色透明液体，并具有较大的蒸汽压。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。178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克水中溶解氯气的克数（克）04.611.46103.1480.9972202.2990.7293301.7990.5723401.4500.459501.2160.3925601.0250.3925700.8620.2793800.6830.2227900.3900.127100003.1.2氯气的化学性质氯气的化学性质非常活泼，能与金属、非金属及其化合物进行反应，与有机化合物也能发生卤化、加成等反应。氯在自然界常以化合物形态存在，但干燥氯气的化学性质不太活泼，不易与金属起反应（金属钛除外）。A、氯气溶于水中，生成盐酸及次氯酸：Cl2+H2O→HCl+HClOHClO→HCl+[O]放出的初生态氧是强氧化剂，对金属腐蚀性极强。B、氢气在氯气中燃烧生成氯化氢：Cl2+H2→2HCl+184.2KJ/mol氯和氢的化合物经光照明火高温和撞击均可发生爆炸，其爆炸极限为氯中含氢5~87.5%。C、氨气与氯气可发生强烈作用：3Cl2+2NH3→6HCl+N2↑产生的HCl气和剩余的NH3进一步反应产生NH4Cl白烟，工业上用1%氨水来检查氯气管道是否漏气。D、与金属的反应：3Cl2+2Fe500～600℃2FeCl3由此可见，在温度高于500℃时，Cl2对铁的腐蚀比较严重。3.1.3氢气的物理性质氢气由饱和食盐水溶液经过直流电电解而得，分子式为H2，分子量为2，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，在标准状态时，100体积的水中仅能溶解2体积氢气。3.1.4氢气的化学性质A、氢气极易自燃，在常温下与氧化合极缓慢，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氢气在氯气中燃烧见3.1.2B。B、氢气与空气混合极易发生爆炸，其爆炸极限为氢气5～73.5%，有的资料为4.1～74.2%C、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，次氯酸钠与阴极上的氢原子作用，被还原成氯化钠。179NaClO+2[H]→NaCl+H2ONaClO3+6[H]→NaCl+3H2O二、原辅材料规格编号名称规格1湿氯气纯度≥98%2工业循环水PH值：7～9.23冷冻水+8~11℃4浓硫酸浓度≥98%5烧碱浓度≥32%6仪表空气压力≥0.4MPa7氮气压力≥0.2MPa三、生产的目的及原理1、氯气处理的目的及原理由于离子膜电解来的湿氯气温度很高（约85℃），且伴有大量水蒸汽及夹带盐雾等杂质，这种湿氯气对钢铁及大多数金属有强的腐蚀作用，只有少数金属或非金属材料在一定条件下能抵抗湿氯气的腐蚀，因而使得生产及输送极不方便，但干燥的氯气对钢铁等常用材料的腐蚀在通常条件下是较小的，所以将湿氯气除水的干燥操作是生产和使用氯气的过程中所必须的，通常采用的方法是先用冷却法使湿氯气中的大部分水汽冷凝除去，然后用干燥剂进一步除去其水份，达到氯气干燥的目的。在不同的温度与压力下，气体中有相应的含水量，称为水蒸汽分压。在同一压力下，温度较高的气体中含水量大于温度较低的气体。不同温度下饱和湿氯气中的水蒸汽分压及含水量如表-2所示。表-2不同温度下饱和湿氯气中的水蒸汽分压及含水量温度水蒸汽分压毫米汞柱水蒸汽含量克/米3湿氯气水蒸汽含量克/千克湿氯气109.29.43.11512.812.84.32017.517.35.92523.8238.13031.83010.83542.239.614.74055.351.219.84571.965.426.25092.583.134.955118.010446.260149.413061.665187.516182.570233.719811218075289.124215580355.129321985433.635433890525.842457195633.95051278例如：若氯气的温度为80℃，并被水蒸汽饱和，则在1公斤氯中可有219克水汽。当它冷却到25℃时，水汽含量便是8.1克，若继续降低温度，在15℃时，就只有4.3克了。所以1公斤湿氯气从80℃冷却到15℃时，可以冷凝下来的水量为：219-4.3=214.7克但氯气在冷却后的温度不能过低，因为在温度低于9.6℃时生成的Cl2·8H2O结晶会造成设备、管道的阻塞及损失氯气。生产上需要氯气中的水份含量降低到0.02%以下，单用冷却措施还达不到这个要求。为此尚需用浓硫酸干燥法进一步吸收氯气冷却后剩余的少量水份。由于浓硫酸具有以下特点：（1）硫酸不与氯气发生反应，氯气在硫酸中的溶解度较小。（2）硫酸的脱水效率很高。（3）价廉易得。（4）浓硫酸对钢铁设备不腐蚀。（5）稀酸可以回收利用。故硫酸是一种较为理想的氯气干燥剂。硫酸的吸水性与浓度、温度有关，要保证干燥塔的硫酸浓度与温度，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二合一的方式，使氯气和硫酸充分接触，填料段用硫酸浓度为78%~90%，泡罩段用硫酸浓度为98%.因用氯部门需要一定的压力，氯气在干燥处理之后还要用氯气透平机加压后进行输送，保证安全生产。2、氢气处理的目的及原理由离子膜电解来的湿氢气温度很高（约85℃），且含有大量水份，不便于压缩输送及利用。湿氢气所带的饱和水蒸汽与温度有关，温度越高，所带的水蒸汽量也越高，因此，先采用冷却水在氢气冷却器内间接冷却，使温度降低，水蒸汽大部分被冷凝下来，同时可提高氢气泵的生产能力。输送氢气采用的是液环式氢气压缩机，液环介质是水，叶轮的旋转形成液环，叶片间形成大小不等的气室，形成抽吸和压缩的目的。由于压缩机械对氢气及液体的作用，产生大量热量，使氢气温度上升，因此，氢气后冷却器采用+8℃水冷却的办法降低氢气温度，减少带水量。由于用户需要氢气具有一定的压力，因此，需把电解来的高温湿氢气冷却、加压输送，保证安全生产。3、事故氯处理的目的和原理来自电解、氯氢处理（10万吨）、盐酸（10万吨）、液氯液化、液氯包装岗位来的事故氯气和废氯气是剧毒性气体，须达到国家《大气污染综合排放标准》中二级排放标准才能排放，所以必须进行中和处理，而烧碱作为中和剂具有价廉易得的优点，用碱中和吸收的原理如下：2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O+103.25KJ/Mol四、氯气透平压缩机操作步骤1、氯气流程干燥合格后的氯气进入一级压缩，由高速旋转的叶轮对其进行做功，使其获得较高的动能，但由于氯181气的速度很快，比重又大，所以摩擦损失很大，这种损耗致使气体的温度升高，因此，氯气需进入一级冷却器（E0405）进行冷却，之后进入二级压缩，然后进入二级冷却器（E0406）进行冷却，然后再进入氯气分配台送往各用氯单位。在低流量操作的情况下，部分高压氯气经回流阀回流至氯气透平机的一级入口，以达到调节机前压力、控制压缩机流量和防止机组喘振的目的。2、润滑油系统操作2.1润滑油系统的功能由于透平机转速极高，必须对前后轴承、齿轮进行润滑和降温，并且LYJ-2200/0.30型氯气透平机的轴承采用的是动压轴承，只有注入润滑油才有承载能力，因此只有保证具有一定的压力、流量、温度的润滑油供给，氯气压缩机组才能安全正常运行。2.2润滑油系统流程简述LYJ-2200/0.30主油泵为轴头泵，由主机输入轴拖动。副油泵为齿轮油泵，由电动机拖动。主机开车之前，副油泵供油，这时油箱内经分析合格的润滑油经电加热室（当润滑油温度小于25℃，电加热启动作为主机启动的条件之一）、粗滤器（100目）进入齿轮油泵增压后一路经冷却器、精滤器（过滤精度10µm）后向主机供油。一路经溢流阀回油箱，调节回油压力0.2±0.02MPa。另外一路ø6的管子经二位二通电磁阀向轴头泵充油（该阀自动控制：当副油泵运行时该阀打开，当主机运行时该阀关闭）。当主机运行时，轴头泵（主油泵）工作，油压升高至大于0.30MPa时，自动停副油泵。这时润滑油经粗滤器进入主油泵增压后，经冷却器、精滤器向主机供油。2.3润滑油系统开车操作（1）润滑油系统开车前必须全系统冲洗循环合格，步骤如下：A、将主机入口管拆下，改用临时管直接回油箱，临时管的出口端应安装滤袋或200目金属滤网。B、临时管可采用钢管或非金属软管，使用前必须清理干净。C、拆下油箱吸管，往油箱内注入经200目过滤的新油至油箱液位最低位置。D、拆去精滤器滤芯。E、校对油泵电机旋转方向。F、以油循环的方式进行检查，循环过程中每12小