氯气干燥操作规程.docx
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氯气干燥操作规程
氯气干燥操作规程
（电解分厂）
天津渤天化工有限责任公司
2004年
文件编号：
QJ/TH04―01―28―2003
编号：
编写：
王强
校核：
易宁张军
审核：
黄华军
审定：
王震
审批：
魏青松
目录
一、产品说明……………………………………………………………………………………共2页
二、原料说明……………………………………………………………………………………共2页
三、生产原理……………………………………………………………………………………共1页
四、生产工艺流程……………………………………………………………………………共1页
五、岗位操作………………………………………………………………………………….共2页
六、生产中不正常现象的原因及处理方法………………………………………………共2页
七、工艺控制指标……………………………………………………………………………共1页
八、安全注意事项..………………………………………………………………………….共1页
九、消耗定额表.………………………………………………………………………….…….共1页
十、三废排放表……………….……………………………………………………………….共1页
十一、设备一览表…………….……………………………………………………………….共1页
一、产品说明
氯气是由饱和食盐水溶液经电解后而得到的产品。
分子式：
Cl2分子量：
70.906
1.氯气的性质
物理性质：
常温下氯气是一种黄绿色的气体，比空气重2.48倍，在标准状态下，氯气的密度是3.217Kg/m3。
氯气是一种易液化的气体，绝对压力为0.1Mpa的纯氯气在－34.5℃时就可以液化成液态氯。
氯气的液化温度随着压力的增大而升高。
氯气在0.1Mpa、9.6℃时能与水生成Cl2.8H2O结晶。
氯气能溶解在水中，但溶解度不大，温度越高，氯气在水中溶解度越小。
常温下氯气在水中的溶解度
温度（℃）
1升水中溶解氯气的体积数
（L）
100克水中溶解氯气的克数（g）
0
4.61
1.46
10
3.148
0.9972
20
2.299
0.7293
30
1.799
0.5723
40
1.450
0.459
50
1.216
0.3925
60
1.025
0.3295
70
0.862
0.2793
80
0.683
0.2227
90
0.390
0.127
化学性质：
氯气的化学性质非常活泼，可与大多数元素和化合物发生反应，
生成相应的氯化物。
在自然界中，以游离状态存在的氯是极少的，大多数是以无机化合物形式存在的，食盐（NaCl）是具有代表性的化合物。
（1）氯气与金属反应：
氯气易与各种金属反应生成氯化物。
如2Ag+Cl2＝２AgCl 2Fe+3Cl2=2FeCl3
完全干燥的氯气或液态氯在常温下，几乎不与铁发生反应，金属钛（Ti）与湿氯
气不发生反应，而与干燥的氯气反应生成钛的氯化物。
Ti+9/2Cl2=TiCl2•TiCl3+TiCl4（浓白烟）
因此,可以用钢材作为干燥氯气的输送管道,而钛材只能在湿氯气中使用。
（2）氯气与水反应：
常温下氯气微溶于水，并生成少量的盐酸和次氯酸，
Cl2+H2O=HCl+HClO
在光和热的作用下,次氯酸易分解，析出氧而生成盐酸，
HClO=HCl+[O]
析出的氧是强氧化剂，对金属腐蚀极大。
（3）氯气与氢气反应：
氯气能在氢气中燃烧生成氯化氢。
Cl2+H2=2HCl
氯气与氢气的混合物曝于日光中能剧烈化合而发生爆炸，氯气与氢气混合物的爆炸极限是氯中含氢5~87.5%（体积比）。
（4）氯气与氨反应：
氯气与氨即使在低温下也能剧烈反应，当氨过量时，生成氯化氨和氮气。
8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2+1458.4KJ
当氯气过量时生成油状的三氯化氮，
4NH3+3Cl2=3NH4Cl+NCl3+501.06KJ
三氯化氮分解时会发生强烈的爆炸。
（5）氯气与无机化合物反应：
氯气能与许多无机化合物反应。
氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠。
2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O
氯气与氢氧化钙反应生成次氯酸钙，
2Ca（OH）2+2Cl2=Ca（ClO）2+CaCl2+2H2O
生理作用:
氯气是一种具有独特刺鼻气味的剧毒气体,吸入氯气能使人窒息,轻者刺激粘膜和呼吸道,重者可引起肺水肿、支气管炎，严重的甚至死亡。
氯气对植物有极大的破坏作用，微量的氯气可使植物叶子的细胞质遭到破坏而变黄。
2.氯气的用途
氯气的用途极为广泛，既用于制造盐酸、漂粉、漂粉精、液氯、次氯酸钠、三氯化铁等无机化合物。
又是有机合成的原料，如用于PVC、合成橡胶、农药等的合成。
此外，氯气在矿石精炼等工业也有广泛的应用。
3.氯气的质量标准
序 号
指 标 名 称
指 标 要 求
１
氯气纯度％（Ｖ）
≥94.0
２
含水％（wt）
≤0.01
３
氯中含氢%（Ｖ）
≤0.7
二、原料说明
1.浓硫酸：
分子式：
H2SO4分子量：
98.08
（1）物理性质
纯硫酸是无色油状液体，通常含量在98.0%以下。
由于所含杂质的不同，色泽
可以由无色变为有色甚至发黑，比重、凝固点随其浓度变化而变化。
硫酸比重、凝固点与其浓度的关系
浓度%（wt）
比重（Kg/m3）
凝固点（℃）
100
1830
10.45
98
1836
0.1
93
1827
-35.05
90
1814.4
-10.2
85
1778.6
7.9
75
1669.2
-41.0
70
1610.2
-42.0
由上表可知，硫酸在浓度为85%、温度为7.9℃时，会与水生成水合结晶，因此
在操作中应避免此结晶物的出现。
低温浓硫酸能使某些金属如铁、铝、铬等表面钝化，形成一层致密的氧化膜。
从而能阻止其继续与金属反应，故在储存和运输浓硫酸时可用铁制的容器和管道。
硫酸具有强腐蚀性，溅及皮肤应立即擦拭，然后用水冲洗。
硫酸有毒性，空气中最大允许浓度为2mg/m3。
（2）化学性质
①硫酸的吸水性很强，能与水化合成很稳定的水合物。
用硫酸干燥氯气就是基于此性质。
H2SO4+H2O→H2SO4•H2O→H2SO4•2H2O→H2SO4•4H2O
②硫酸能从一些有机化合物中,按水的组分夺取氢原子,如浓硫酸能使白色的蔗糖变黑,而使碳游离出来。
③硫酸能与金属、非金属反应，热的硫酸具有很强的氧化性。
一些不能被稀硫酸氧化的金属、非金属都能被浓硫酸氧化。
Cu+2H2SO4==
CuSO4+SO2↑+2H2O
2Ag+2H2SO4==Ag2SO4+SO2↑+2H2O
C+2H2SO4==CO2↑+2SO2↑+2H2O
S+2H2SO4==3SO2↑+2H2O
稀硫酸能够和多种金属反应生成氢气。
Fe+H2SO4（稀）==FeSO4+H2↑
（3）硫酸的用途
硫酸是化学工业中一种重要的基本原料，被大量应用于化工肥料、石油提炼、有机合成、金属冶炼等部门，还是制造许多沸点酸和弱酸的原料。
2.原料、辅料规格
序号
名称
规格
1
隔膜电解氯气（v/v）
氯气纯度≥98.5%氯气含氢≤0.7%
2
复极电解氯气（v/v）
氯气纯度≥98.5%氯气含氢≤0.1%
3
硫酸（wt）
浓度≥98.0%
三、生产原理
1.生产目的
由于从电解来的氯气含有大量的水蒸汽，很容易形成盐酸和次氯酸，而次氯酸很不稳定极易分解成盐酸和初生态氧。
初生态氧具有很强的氧化作用，故湿氯气具有强烈的腐蚀作用。
因湿氯气的腐蚀性很强，又不便于输送，所以要把湿氯气进行干燥。
干燥的氯气在常温下对碳钢几乎没有腐蚀作用。
不含水的氯气对碳钢的腐蚀情况表
氯气含水%（wt）
0.0057
0.0167
0.0206
0.0283
0.087
0.144
0.33
年腐蚀率mm/a
0.047
0.0457
0.051
0.061
0.114
0.15
0.38
因此，可以用普通铸铁或钢制的压缩机、管道来压缩和输送干燥氯气。
本岗位的任务就是将来自电解的湿氯气冷却、干燥后，经氯压机加压输送到各用氯单位。
2.生产原理
来自电解的湿氯气温度很高，含有约20%的水分，几乎被水蒸汽所饱和。
湿氯气所带的水蒸汽与温度有关，温度越高所带的水蒸汽也越大。
不同温度下饱和湿氯气中的水蒸汽分压和含水量
温度℃
水蒸汽分压mmHg
水蒸汽含量g/l
1Kg氯气中水蒸汽含量g
10
9.2
9.4
3.1
15
12.8
12.8
4.3
20
17.5
17.3
5.9
30
31.8
30.0
10.8
40
55.3
51.2
19.8
50
92.5
83.1
34.9
60
149.4
130
61.6
70
233.7
198
112
80
355.1
293
219
90
525.8
424
571
95
633.9
505
1278
因此，采用冷却降温措施降低湿氯气温度，减小饱和水蒸汽分压，就可降低湿氯气的含水量。
假如来自电解的湿氯气的温度是80℃，则每1Kg湿氯气中含有219克的水，若用冷却水冷却至15℃后，则每1Kg氯气中含水为4.3克。
因此，80℃的湿氯气冷却至15℃时，含水可降低214.7克。
氯气的温度越低，氯气含水量越低，但是，不能低于9.6℃。
在此温度下氯气易与水反应生成氯水结晶物，堵塞管道及设备，降低钛冷却器的冷却效率。
在实际生产过程中，要求氯气的含水量不高于0.01%（每1Kg氯气中含水量不超过0.1克）。
另外，还采用硫酸吸收的方法进一步除去氯气冷却后所含的少量水份。
浓硫酸做氯气干燥剂的特点：
①浓硫酸不与氯气发生反应，氯气在浓硫酸中的溶解度较小。
②硫酸的脱水率较高。
③硫酸廉价易得。
④浓硫酸对钢铁设备腐蚀很小。
⑤稀硫酸可回收利用。
目前，生产中填料塔和泡罩塔串联使用，可使氯气与硫酸充分接触，接触表面不断更新，操作弹性大，干燥效率高。
干燥后的氯气含水能满足氯气压缩机输送氯气的要求。
四、生产工艺流程
来自隔膜电解和复极离子膜电解的高温湿氯气，分别进入各自的氯气洗涤塔（T-501、502）底部进口管，由塔底上升，经塔内填料与塔顶喷淋下来的冷却氯水进行充分有效地接触，除去氯气中夹带的盐雾、水分及杂质。
氯气被冷却至70℃后，由塔顶导出，进入一段钛冷却器（E-502A、503A），用循环水间接冷却至50℃后，进入二段钛冷却器（E-502B、503B），用井水间接冷却至30℃，最后进入三段钛冷却器（E-502C、503C），用冷却水间接冷却至12—15℃。
经过三段钛冷却器冷却的氯气通过水雾捕集器（F-501、502）除去少量水份、杂质。
进入填料塔（T-503、505）底部，由塔底上升，经过填料层与塔顶喷淋下来的低温硫酸进行充分有效地接触，使氯气中所含的少量水份逐步被硫酸吸收，并控制填料塔出口温度≤30℃。
随后，氯气经填料塔顶部导出，进入泡罩塔（T-504、506）底部，由塔底上升，经过五层泡罩塔盘与由塔顶溢流的低温硫酸接触，进一步除去氯气中的水份，并控制泡罩塔出口氯气温度≤25℃。
最后，进入酸雾捕集器（F-503、504），除去氯气中夹带的少量硫酸和杂质，被氯压机吸入，经过四级压缩和冷却后输送到各用氯单位。
在氯气干燥系统中，三个钛冷却器和水雾捕集器内冷凝下来的氯水经汇集管流入氯水循环罐（V-501、502），由氯水循环泵（P-502、503）输出，经氯水冷却器（E-504、505）用二次水间接冷却后，进入氯气洗涤塔洗涤氯气。
然后，回流到氯水循环罐往复循环使用。
高温湿氯气在氯气洗涤塔中冷却下来的氯水经氯水循环罐的溢流管流至脱氯器（H-501），用蒸汽间接加热至80—90℃，氯水由氯水外排泵（P-502、503）外排，析出的氯气被吸入氯气洗涤塔。
浓酸高位槽（V-506）内的浓硫酸自流至硫酸缓冲罐（V-504、505），用泡罩塔硫酸泵（P-506、509）经硫酸板式换热器（E-506、509）用冷冻水间接冷却后定量加入到泡罩塔内。
泡罩塔内的硫酸用泡罩塔循环硫酸泵（P-507、510）经硫酸板式换热器（E-507、510）用冷冻水间接冷却后，进入泡罩塔循环使用，吸收氯气中的水份。
泡罩塔内溢流的硫酸通过溢流管进入填料塔，用填料塔硫酸循环泵（P-508、511）经硫酸板式换热器（E-508、511）用冷冻水间接冷却后进入填料塔顶部，循环使用。
当填料塔内的硫酸浓度达到56Be’或57Be’时，打开填料塔硫酸循环泵出口的外排管路截门将部分稀硫酸排到稀硫酸高位槽（V-507），以提高循环硫酸的浓度。
一段钛冷却器使用的冷却循环水来自复极离子膜车间，经换热后返回原处。
二段钛冷却器使用的井水经换热后，再进入氯水冷却器，再次换热后返回热水罐（V-503，由热水泵外排。
来自氨压机冷冻岗位的冷冻水分别进入三段钛冷却器、填料塔硫酸循环板式换热器、泡罩塔硫酸循环板式换热器、泡罩塔进硫酸板式换热器。
经换热后汇集到冷冻水总管返回。
五、岗位操作
1.干燥系统开车前的准备工作
（1）检查氯水循环罐内液位是否符合工艺要求。
（2）检查硫酸高位槽内的硫酸液位是否符合工艺要求。
（3）检查所有的阀门的开关状态是否正确、灵活好用，有无泄漏。
（4）检查所有设备、管路、泵，确保良好无泄漏。
（5）检查各仪表检测点是否正常。
（6）准备好测氯气纯度的奥氏分析仪，配制好碱液。
（7）通知冷冻岗位、井水输送岗位、循环水输送岗位准备送水。
（8）启动泡罩塔加酸泵，调节好加酸量，向泡罩塔连续加酸。
（9）电解送电前2小时，启动氯水循环泵、填料塔循环硫酸泵、泡罩塔循环硫酸
泵，检查电机电流及运转情况，检查回水、回酸、各塔硫酸液位是否正常。
（10）检查酸雾分离器进出口阀门是否处于全开状态。
2.开车操作
（1）通知循环水输送岗位送循环水，并调节阀门开度。
（2）通知井水输送岗位送井水，并调节阀门开度，当热水罐水位正常后，启动热水泵输出热水。
（3）通知冷冻岗位送冷冻水，并调节阀门开度。
（4）将泡罩塔加酸量调节正常。
（5）电解送电完毕后，打开脱氯器蒸汽入口阀门，调节蒸汽加入量。
保持脱氯器内氯水温度。
（6）启动氯水泵，将脱氯器内的氯水外排。
3.正常操作
（1）按时检查氯水外排泵、氯水循环泵、填料塔循环酸泵、泡罩塔循环酸泵、泡罩塔加酸泵、热水泵的运转情况，发现问题及时处理。
（2）按时检查氯水循环罐液位及氯气洗涤塔、三个钛冷却器、水雾捕集器的回水情况，发现问题及时处理。
（3）按时检查填料塔酸液位，当硫酸浓度为56Be’或57Be’时排到稀酸高位槽。
（4）按时检查三个钛冷却器、出口氯气温度是否正常，发现问题及时调节冷却水流量。
（5）按时检查冷冻水温度是否符合工艺要求，并及时与冷冻岗位联系。
（6）按时检查泡罩塔加酸量是否符合工艺要求，发现问题及时处理。
（7）按时检查氯气干燥系统设备及管路有无跑、冒、滴、漏现象，发现问题及时处理。
（8）氯气主管的氯气纯度每小时测量一次，发现问题及时与电解岗位、氯气输送岗位联系。
（9）按时填写岗位运行、操作记录。
（10）按时检查脱氯器温度是否在80—90℃之间，并根据电解电流运行情况及时调节蒸汽加入量。
（11）按时检查各仪表监测点是否正常，发现问题及时与仪表工联系。
（12）按时检查酸雾过滤器内存酸情况，发现问题及时排酸或切换酸雾过滤器。
4.停车操作
（1）计划停车
1接到停车指令后，通知冷冻岗位停止输送冷冻水。
2通知循环水岗位停止输送循环水。
3将热水罐内的热水排净后停热水泵。
4停氯水循环泵，关闭进出口阀门。
5将脱氯器的氯水排净后，停氯水外排泵，关闭蒸汽入口阀门。
6停泡罩塔加酸泵，关闭进出口阀门。
7停泡罩塔循环酸泵，关闭进出口阀门。
8停填料塔循环酸泵，关闭进出口阀门。
9关闭硫酸板式换热器冷冻水进出口阀门。
10做好氯气干燥系统设备、管路、酸泵、水泵及阀门的维护保养工作。
（2）非计划停车
①动力电突然停止
电解或氯压机突然停车时，立即联系查明停车原因。
若停车在2小时以内，
可不停止氯气干燥系统，穿戴好劳动保护，重新启动已停止的酸泵、水泵，并逐
一检查运转情况。
②动力电、直流电全停：
按计划停车处理。
③直流电停：
若停电在2小时以内，可正常运转，若停电在2小时以上，则
按计划停电处理。
六、生产中不正常现象的原因及处理方法
序号
不正常现象
原因
处理方法
1
氯气冷却器下部氯水排放不畅，有积液现象。
1.氯水排水管堵塞或结冰。
2.钛冷却器列管或与管板接头处漏水。
1.疏通氯水排水管或用热水融化管内结冰。
2.停车检查维修。
2
氯气洗涤塔积水。
1.氯水循环量过大。
2.氯水排出管路堵塞。
1.调节氯水循环量。
2.疏通氯水排出管路。
3
氯气洗涤塔出口氯气温度高。
1.氯水循环泵输出量不足。
2.氯水温度高。
1.检修氯水循环泵。
2.调节氯水冷却器冷却水流量。
4
氯气主管压力波动较大。
1.氯气主管、氯气洗涤塔、氯气冷却器、水雾捕集器有积水现象。
2.填料塔、泡罩塔、酸雾捕集器有积酸现象。
3.电解直流电波动较大。
4.PICA-636变送器坏。
1.检查并排出积水。
2.检查并排出积酸或切换酸雾捕集器。
3.稳定直流电流。
4.检修PICA-636变送器
5
氯气冷却器出口氯气温度高
1.各段氯气冷却器的冷却水量不足。
2.氯气冷却器冷却效果不好。
1.根据各段氯气冷却器出口氯气温度的工艺要求，调节冷却水的流量。
2.检查列管中是否有阻垢并进行清洗、检查冷却水折流板是否损坏，并进行维修。
6
氯气主管正压过大
1.干燥系统管路、设备有泄漏。
2.外部用氯气量减少，造成外管压力高。
3.干燥系统管路、设备有积酸、积水现象。
4.PICA-636变送器坏。
5.电解直流电突然升高。
1.检查并堵好泄漏点。
2.与调度联系平衡外部氯气用量。
3.检查并排出系统中的积酸、积水。
4.检修PICA-636变送器。
5.与调度联系稳定电流。
7
氯气主管负压过大
1.氯气洗涤塔前的主管中有积水。
2.氯气用户加大用气量。
3.电解直流电突然降低。
4.PICA-636变送器坏。
1.检查各脱水管并排出积水。
2.与调度联系平衡外部氯气用量。
3.与调度联系稳定电流。
4.检修PICA-636变送器。
8
填料塔积酸
1.填料塔排酸管或酸过滤器堵塞。
2.循环酸泵输出量不足。
1.清理疏通排酸管或酸过滤器。
2.检查维修循环酸泵。
9
泡罩塔积酸
1.加酸量过大。
2.泡罩塔出口排酸口堵塞或溢流口堵塞。
3.循环酸泵输出量不足。
1.调节加酸量。
2.清理排酸口或溢流口。
3.检查维修循环酸泵。
10
循环酸泵输出量不足
1.泵出口阀门未全部打开。
2.泵叶轮腐蚀。
3.泵叶轮反转。
4.酸过滤器堵塞。
1.将泵出口阀门全部打开。
2.更换泵叶轮。
3.与电工联系倒转。
4.清洗酸过滤器。
11
氯水循环泵输出量不足
1.泵出口阀门未全部打开。
2.泵叶轮腐蚀。
3.泵叶轮反转。
4.氯水循环罐中氯水量较少。
1.将泵出口阀门全部打开。
2.更换泵叶轮。
3.与电工联系倒转。
4.此种情况出现在停电检修后送电时，应及时加水。
12
硫酸板式冷却器冷却回水PH值呈酸性
板式冷却器换热板漏。
将出现泄漏的换热片换掉。
13
循环酸泵振动较大
1.泵壳内有气体。
2.泵叶轮腐蚀。
3.泵的固定地脚松动。
1.排出泵壳内的气体。
2.更换泵叶轮。
3.紧固地脚。
14
水雾捕集器积水
1.氯水排出口管路有杂质堵塞。
2.气温较低时氯水结冰堵塞氯水排出口管路。
1.清理氯水排出口管路的杂质。
2.用蒸汽吹化结冰。
15
外排稀酸不能输出
1.稀酸管堵塞。
2.稀酸在管内结冰。
3.外排管路阀门未全开。
4.酸泵故障。
1.清理疏通稀酸管。
2.用蒸汽吹化结冰。
3.将外排管路阀门全部打开。
4.检修酸泵。
16
氯气纯度低
1.氯气干燥系统设备或管路有泄漏。
2.电解工序氯气纯度低。
1.检查并堵塞泄漏点。
2.与电解工联系查找泄漏点。
17
干燥后氯气含水高
1.冷却后氯气温度高。
2.填料塔硫酸浓度低。
3.硫酸循环温度高。
1.调节各段冷却水流量确保氯气温度符合工艺要求。
2.及时将稀酸外排，提高硫酸浓度。
3.加大硫酸板式冷却器的冷却水流量，降低硫酸温度。
七、工艺控制指标
1.洗涤塔入口氯气纯度：
隔膜（碱吸收法）≥98.5%复极（碱吸收法）≥98.5%
2.洗涤塔入口氯气温度：
隔膜≤70℃复极≤70℃
3.脱氯器氯水温度：
80—90℃
4.脱氯器蒸汽入口压力：
0.09—0.10MPa
5.一段钛冷却器出口氯气温度：
隔膜≤50℃复极≤50℃
6.二段钛冷却器出口氯气温度：
隔膜≤30℃复极≤30℃
7.三段钛冷却器出口氯气温度：
隔膜≤12—15℃复极≤12—15℃
8.填料塔出口氯气温度：
≤30℃
9.泡罩塔出口氯气温度：
≤25℃
10.填料塔外排酸浓度：
夏季57Be’冬季56Be’
11.冷冻水入口温度：
夏季4—10℃冬季7—12℃
12.泡罩塔出口氯气压力：
≥-6.5Kpa
13.酸雾过滤器出口氯气压力：
≥-10Kpa
14.泡罩塔浓硫酸加入量：
初循环20l/h带氯后50—90l/h
15.填料塔酸箱液位：
1/3—2/3
16.浓酸罐液位：
1/4—3/4
17.干燥后氯气含水：
≤100ppm
18.洗涤塔入口氯气压力：
-200—-400pa
八、安全注意事项
1.未领取动火证，干燥厂房内严禁动火。
2.在从事运转设备检修作业时，必须令电工先拉闸，并挂“有人工作，禁止合闸”警示牌后方可进行。
3.上岗前5分钟穿戴好必要的劳动保护用品，如防毒面具、眼镜、防酸胶靴等。
4.干燥厂房内空气中含氯不得超过1.0mg/m3，各种设备及管路严禁氯气外溢。
5.硫酸管路、氯水管路严禁有跑、冒、滴、漏现象。
6.硫酸对有机物有脱水作用，对水有特别强的亲和力。
因此，在换酸操作和检修酸管路时，一旦溅到身上，应立即用大量冷水冲洗，重者送医院治疗。
7.氯气属于窒息性有毒物质，在遇有氯气大量外溢时，除必须现场处理者外，其余人员必须
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