(工艺技术)氯氢处理工艺规程修订

1 主题内容与适用范围

(1)、本标准规定了氯氢处理系统的生产目的、工艺流程简述、各岗位的安全操作法、工艺控制指标、事故处理、安全技术及环境保护。

(2)、本标准适用于氯氢处理岗位操作人员及有关的技术管理人员。

2 物料说明

2.1产品说明

氯氢处理的生产任务是将电解工段生产的高温湿氯气、氢气进行冷却、除水、净制、干燥、压缩后送出界区至其他工段。

本工段的主要产品为干燥氯气、氢气，副产物为次钠、稀硫酸，生产过程中涉及到的辅材有浓硫酸、液碱。

2.1.1 氯气

常温下为黄绿色气体，有强烈的刺激性和窒息性，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℃即成黄绿色的液体。干燥的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。氯气与氢气、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.氯气与水反应CL2+H2O →HCLO+HCL

HCLO →HCL+(O)↑

b.氯与氢反应CL2+H2O →2HCL+184.45千焦

c.与金属的反应 3CL2+2Fe 500-600℃ 2FeCL3

氯气主要用于制造盐酸、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、无臭的轻质气体，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与多种气体混合发生爆炸，与氧气混合的爆炸范围为4.65－93.3％，与空气混合的爆炸范围为4－80％，与氯气混合的爆炸范围为5－87.5％。

a.与氧气反应2H2+Ｏ2 2H2O

b.与氯气反应 H2+CL2 2HCL

c.与次钠反应HaCLO+2[H] →NaCL+H2O

氢气主要用于合成盐酸、合成氨，某些有机物中间体的加氢、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的提纯等。

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的变化而变化，高浓度的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。

硫酸与水以任意比例混合成稀硫酸，同时放出大量的热，稀硫酸具有强酸性。浓硫酸吸水性强，能用作脱水剂、干燥剂；具有强氧化性，铁在硫酸中的腐蚀速度与酸的浓度之间存在着一定得规律，稀硫酸对铁的腐蚀性极强，硫酸浓度在47~50wt%的时，腐蚀率最大；随着酸浓度的增高，铁在硫酸中的腐蚀率减小，这是由于浓硫酸的氧化作用及生成钝化膜的缘故。

氯碱工业中，浓硫酸常用来干燥湿氯气。

2.2.2 次钠

分子式：NaClO，分子量：74.5，溶液具有强氧化性，常用于氧化消毒。次氯酸钠放出的游离氯可引起中毒，亦可引起皮肤病。已知本品有致敏作用。用次氯酸钠漂白液洗手的工人，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，各工序基本生产原理如下：

3.1氯气处理基本原理

3.1.1 氯气的洗涤冷却

从电解槽出来的湿氯气温度较高，几乎为水蒸气所饱和．湿氯气所带的水蒸气量与温度有关且随温度下降水蒸气含量变化较大，温度越高所带的水蒸汽量也越大，温度越低所带的水蒸汽量则越小。采取冷却降温措施，降低湿氯气的温度，减少饱和蒸汽分压，可有效降低湿氯气的含水量。

本厂采用经冷却的闭路循环氯水直接喷淋冷却和钛冷却器间接冷却相结合的湿氯气冷却工艺。

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，湿氯气中的水蒸气会与氯气生成Cl2.8H2O结晶，造成设备、管道的阻塞并损失氯气，还可能因氯气含水太低，造成钛冷却器的燃烧。

3.1.2 氯气的干燥

氯气的干燥，是以硫酸与湿氯气接触后，氯气中的水分被硫酸吸收而实现的，是水分以扩散作用从气相转移到液相（硫酸）的传质过程。硫酸吸水的过程中，其传质速率决定于分子扩散与对流扩散，由于在气体中的扩散比在液体中的扩散快得多，所以其传质过程主要由气相扩散所控制，即这个过程的推动力决定于气膜扩散的速率．而被处理的气体―氯气中的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的推动力。所以，在操作中选择适当的硫酸浓度和操作温度，将会提高氯气干燥的效果，并可降低硫酸的消耗。

为了使氯中的含水小于50ppm，进入干燥塔的浓硫酸浓度应为98％，且温度应尽量低，但也不要使酸温过低。通常控制酸温在12－15℃，以防止硫酸溶液生成H2SO4.2H2O, H2SO4.H2O等结晶，造成设备和管道的阻塞，影响生产。

硫酸吸水是放热反应故干燥用的硫酸要进行冷却。

3.1.3 氯气的压缩输送

氯气透平压缩机是精密的气体压缩设备，其工作原理是借助于叶轮的高速旋转所产生的离心力对氯气作功，使之获得动能和静压能，从而使氯气压力升高，从而实现向界区外输送。

3.2氢气处理基本原理

由于电解槽出来的氢气温度较高，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，湿氢气所带的碱雾被吸收，同时因气体温度降低，其中所含的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事故氯处理工序的生产基本原理

本工序采用烧碱吸收法处理氯气并生产次氯酸钠成品。反应原理如下：Cl2 + 2NaOH NaClO + NaCl + H2O + 25.31kcal/mol

由于反应是放热反应，所以必须及时移走反应热。否则会使吸收液温度上升，发生下面的副反应：

3NaClO NaClO3 + 2NaCl

实际生产中，保持一定的过碱量可以抑制副反应的进行。

4 生成工艺流程

4.1氯气处理流程

4.1.1 氯气洗涤冷却

由离子膜电解来的高温（约70℃左右）湿氯气首先进入氯水洗涤塔(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与氯气直接逆流接触，将氯气冷却到30℃左右。在此过程中，湿氯气中大约90%左右的水蒸汽冷凝成氯水，同时除去湿氯气夹带的盐雾。出氯水洗涤塔的氯气，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。