水电解制氢工序操作规程

水电解制氢工序操作规程编制：审核：批准：生效日期：2013年10 月目录第一节生产的目的及工作原理一、生产的目的二、工作原理（一）电解工作原理..........................................（二）纯化工作原理..........................................第二节质量标准及技术参数一、原料质量标准（一）脱盐水质要求：........................................（二）氢氧化钾..............................................（三）冷却水................................................（四）电源..................................................（五）氮气..................................................（六）仪表气源..............................................二、工艺及设备技术参数（一）电解槽工艺技术参数....................................（二）纯化装置工艺技术参数..................................三、产品质量标准错误!未定义书签。

第三节工艺流程简介一、制氢装置工艺流程简介（一）碱液循环系统..........................................（二）氢气系统..............................................（三）氧气系统..............................................（四）原料水补充系统........................................（五）冷却水系统............................................（六）充氮和氮气吹扫系统....................................（七）排污系统（八）整流系统（九）控制系统二、纯化系统工艺流程简介（一）工艺流程简图..........................................（二）工艺流程解释..........................................第四节电解液配置岗位操作法一、制氢系统的操作（一）开车前的准备（二）、电解液的配制（三）稀碱运行（1#电解槽为例，其它电解槽运行同1#电解槽）（四）浓碱运行（以1#电解槽为例，其他电解槽运行同1#）（五）自控部分的调试（六）装置正常运行工作（七）停车操作（八）应急停车操作（九）常见故障及排除方法三、纯化系统的操作（一）开车前的检查与准备（二）气密性试验（包括氢气储罐及缓冲罐）（三）、开车操作步骤（四）装置正常运行工作（五）、停车操作（六）生产中常见事故及处理第五节事故应急处置程序与处置措施一、触电急救（一）发现触电后，应迅速使触电者脱离电源。

..................（二）迅速对触电者的伤害情况作出简单诊断，一般可按下述情况处理：（三）口对口人工呼吸急救....................................（四）胸外心脏挤压法进行急救................................（五）急救用药应注意以下几点：..............................二、制氢系统电解液喷溅现场处置方案三、碱液烧伤现场处置方案四、水电解制氢设备发生燃爆事故现场处置方案（一）事故危险性评估........................................（二）控制及消除事故源......................................（三）救治伤员、疏散非相关人员、减少财产损失................（四）保产措施..............................................（五）事故后处理............................................ 五、氢气储罐发生爆炸事故现场处置方案（一）事故危险性评估........................................（二）控制及消除事故源......................................（三）救治伤员、疏散非相关人员、减少财产损失................（四）保产措施..............................................（五）事故后处理............................................ 六、室外氢气管道发生燃爆事故现场处置方案（一）事故危险性评估........................................（二）控制及消除事故源......................................（三）救治伤员、疏散非相关人员、减少财产损失................（四）保产措施..............................................（五）事故后处理............................................第六节.制氢纯化操作现场安全注意事项一.制氢安全注意事项二.纯化安全注意事项第七节质量记录一、《纯化装置记录表》见附表1二、《中压水电解制氢系统运行记录表》见附表2三、《中压水电解制氢小室槽压测量记录表》见附表3第八节.主要部分及辅助设备部分设备清单表见附表5本规程适用于四川瑞能硅材料有限责任公司年产3000吨多晶硅项目水电解制氢装置的操作及维修.第一节生产目的及工作原理一、生产的目的制取纯度为99.999％的氢气，保证三氯氢硅车间HCL合成工序及还原氢化CDI车间的用气量.二、工作原理（一）制氢工作原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。

而在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。

例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。

在电解水时，由于纯水的电离很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。

氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：KOH ——K+ + OH－于是水溶液中就产生了大量的K+和OH－（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。

（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。

从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。

氢离子的电极电位为-1.71V，而钾离子的电极电位为-2.66V，所以，在水溶液中同时存在氢离子和钾离子时，氢离子将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而钾离子则仍留在溶液中。

（4）水是一种弱电解质，难以电离，而当水中溶有氢氧化钾时，在电离的钾离子周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因钾离子的作用使水分子有了极性方向。

在直流电作用下，钾离子带有极性方向的水合分子一同迁向阴极，这时氢离子首先得到电子而成为氢气。

因此在以氢氧化钾为电解质的电解过程中，实际上是水被电解，产生氢气和氧气，而氢氧化钾只起运载电荷的作用。

（5）在水电解制氢的生产中，采用KOH水溶液作为电解液，在直流电场的作用下，水分子在电解槽中发生电化学反应，最终生成氢气和氧气。

其电极反应为: 阴极: 2H2O+2e H2+2OH－阳极: 2OH－－2e H2O+1/2O2总反应: H2O H2+1/2O2在电解水制氢的过程中每产生1标准立方米的氢气需要消耗1公斤纯水，为了补充电解过程中消耗的纯水，正常情况下，根据氢、氧分离器液位的高低，补水泵自动补入纯水。

（二）纯化工作原理含有微量氧气的氢气经氢气缓冲罐进入纯化装置的气水分离器分离，去除游离子水后进入脱氧器，在钯铂触媒催化剂的作用下，使原料氢中的杂质氧与氢反应生成水汽。

其化学反应为：2H2+O2＝H2O+Q脱除杂质氧后的氢气，经氢气冷却冷凝器（使用7℃冷冻水），自动去掉游离的冷却冷凝水，然后进入干燥器，经分子筛（13x型）吸附去湿，通过压力调节阀调定纯化工作压力和通过高效过滤器除尘，获得纯氢产品。

第二节质量标准及技术参数一、原料质量标准（一）脱盐水质要求：电阻率≥2.0×106欧姆.厘米PH 值 6.9~7.3铁离子含量<1 mg/L氯离子含量<2 mg/L干燥残渣含量<1 mg/L（二）氢氧化钾要求采用分析纯或优级纯,其杂质含量应是：氯离子含量<0.1%碳酸盐含量<0.5%硫酸盐含量<0.1%无其它金属离子（三）冷却水水温≤32 ℃水压0.3~0.5 Mpa硬度≤4个德国度用量制氢附属设备框架35 m3/h每台（四）电源整流变压器：AC，10KV，50Hz，容量2000KV A 配电柜: AC，380V，50Hz，功率200KW控制电源：AC，380V，50Hz，功率20KW （五）氮气气压0.7Mpa露点低于环境温度10℃以下含尘粒径小于0.1um含氧量≤0.5％用量设备置换20N m3/次（六）仪表气源气压0.7 Mpa温度常温露点低于环境温度10℃以下含尘粒径≤1um含油量≤ 8PPm用量4Nm3/h二、工艺及设备技术参数（一）电解槽工艺技术参数氢气产量250Nm3/h（125~250 Nm3/h 连续、稳定、可调）氧气产量125Nm3/h（60~125 Nm3/h 连续、稳定、可调）氢气纯度≥99.8%氧气纯度≥99.5%工作压力0.8~1.6Mpa（表压，连续可调）气体含湿度≤1g/N m3 H2工作温度≤85±5℃直流电耗≤4.6 KWh/N m3 H2（DC）直流总电流≤6600A直流电压≤180V电室数172个氢氧分离器液位350~450mm碱液循环量12 ~15m3/h槽体大修期10年控制方式微机控制（二）纯化装置工艺技术参数1、原料氢气处理量：1000Nm3/h含氧量：≤0.5%含水量：≤51g/m3温度；≤40℃2、工作压力：0.8~1.6 Mpa3. 脱氧器工作温度：80~100℃4. 干燥器工作温度：常温5. 干燥器再生温度：200~300℃6、干燥器再生再生方式：产品氢气再生切换方法：自动切换周期24小时或按露点值7、电源种类：380V、50HZ（三相四线）功耗：48KW8、冷却水水质：软化水（氯离子含量≤2mg/l）进口温度：≤33℃用量：11 m3/h三、产品质量标准氮气（N2）：<10PPm甲烷（CH4）：<2PPm氧气（O2）：<1PPm水汽（H2O）：<1PPm（相对于露点<-77℃）粉尘<1.0u第三节工艺流程简介一.制氢装置工艺流程简介电解制氢流程示意图制氢装置采用DQ250/1.6型水电解制氢装置及QCZ-1000/1.6 型氢气干燥装置，电解生成合格的氢气供给氯化氢合成单元及还原、氢化车间使用。