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1、瑞恒化工培训资料氯氢处理第一章 产品概述一、 氯气物理性质：氯气是由饱和食盐水经直流电电解而得分子式：CL2 分子量：70.9氯气在常温下呈黄绿色气体，有毒、有较强的刺激性气味。对人体呼吸道粘膜有强烈的刺激性作用。氯气是一种易液化的气体，绝对压力0.1Mpa的纯氯气，在-34.5就可以液化为液态氯，氯气液化的温度随压力的增大而升高，氯气在绝对压力0.1Mpa，9.6时能与水生成CL28H2O的水合物，呈结晶状态存在，其生成热为76.74KJ/moL。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。表1：常压下氯气在水中的溶解度温度溶解于1升水中
2、的氯气（升）100克水中溶解氯气量（克）04.611.46103.1480.9972202.2990.7293301.7990.5723401.4500.459501.2160.3925601.0250.3025700.8620.2793800.6830.2227900.3900.12710000电解槽产生的氯气被水蒸气饱和，温度越低，湿氯气中的水蒸气分压越小，即含水量越小。如90水蒸气分压525.8mmHg，含水量517g/Kg氯气；15水蒸气分压12.8mmHg，含水量4.3g/Kg氯气。化学性质氯气的化学性质是非常活泼的，在不同温度下，可以和许多种元素或化合物反应，所以氯气在自然界以游离
3、氯态存在的极少。但干燥的氯气化学性质不太活泼，不易与金属起反应（金属钛除外）。1、氯气溶解于水中，生成次氯酸和盐酸：CL2+H2OHCLO+HCLHCLOHCL+|O|放出的初生氧是强氧化剂，对金属腐蚀性极强。2、氢气在氯气中燃烧生成氯化氢CL2+H2HCL+44Kcal/mol氯和氢的混合物经光照、明火或撞击均可发生爆炸。其爆炸极限为氯中含氢587.5%。3、氯气和氨生成氯化铵8NH3+3CL26NH4CL+N2+348.4 Kcal/mol二、氢气：氢气由饱和食盐水溶液经过直流电解而得分子式H2分子量2.016物理性质：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
4、准状态下，每升重0.0899克。氢气在水中的溶解度很小，在标准状态下，100体积的水中仅能溶解2体积氢气。在常压下，氢气的沸点为-252.7，凝固点为-259.2。化学性质：1、氢气极易自燃，也易助燃。在常温下与氧化合极缓和，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+O22H2O2、氢气在氯气中燃烧放出大量热生成氯化氢H2+CL22HCL3、氢气与空气混合极易发生爆炸，其爆炸极限为含氢气573.5%，有的资料为4.174.2%。4、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，次氯酸钠与阴极上产生的氢原子作用，被
5、还原为氯化钠。NaCLO+2HNaCL+3H2ONaCLO3+6HNaCL+6H2O三、产品标准：1、氯气序号指标名称指标要求1氯气纯度（体积）98.5%2水份（重量）0.01%3氯中含氢（体积）0.1%2、氢气序号指标名称指标要求1氢气纯度（体积%）99.9%2氢中含氧（体积%）0.01%3氢中含水（重量%）0.06%3、产品用途a、氯气可用于制造盐酸、漂粉、漂粉精、液氯、次氯酸钠、三氯化铁等无机氯化物，还可用于制造聚氯乙烯，合成橡胶、农药、氯化氢、次氯酸钠和氯化石蜡。b、氢气除可作为盐酸、合成氨某些有机中间体的加氢，辛醇、硬化油脂等的主要原料外，还可作为金属冶炼的还原剂；切割、焊接金属及电
6、子工业半导体材料高纯硅的提纯等，液态氢还可以做火箭或导弹的高能燃料。我厂用于生产氯化氢和盐酸。四、原辅材料规格编号名称规格1氢气纯度99.9%2氯气纯度98.5%3工业循环水PH值=74冷冻水+75浓H2SO4浓度98%6烧碱浓度30%第二章 生产目的工艺流程一、生产目的1、氯气处理的目的由于离子膜电解来的氯气温度高，约8090左右，含有盐雾及大量水份。湿氯气具有很强的腐蚀作用，生成金属氯化物。如FeCL3会水解生成盐酸，加快铁管腐蚀，所以湿氯气在干燥之前不能用铁质材料输送，而干燥的氯气在常温下几乎不与铁反应。而金属钛不与湿氯气发生反应，而与干燥的氯气生成氯化物，所以把湿氯气冷却、干燥，变成干
7、氯气，干氯气对钢铁不腐蚀，因而可以用铸铁或钢制压缩机和管道设备来加压输送干燥氯气。由于湿氯气中含有大量的水蒸气很容易生成盐酸和次氯酸，而次氯酸又很不稳定，容易分解成盐酸和初生态氧，次氯酸还会离解：HCLOH+CLO-。次氯酸、次氯酸根、初生态氧的强烈氧化作用，再加上盐酸的作用，使湿氯气具有很强的腐蚀作用。因此，必须尽量将氯中水份移去，一般氯中含水在0.04%0.06%以下，方能满足一般要求。湿氯气所携带的水蒸气量随温度的不同而不同，温度越高所携带的水蒸气也越多，温度越低则所带水蒸气量也越低。若设湿氯气温度80时，并被水蒸气饱和，则1Kg氯气中含有219g水。当被冷却到15时，仅含4.3g水了。
8、所以每吨氯气从80冷却到15时，可冷却下来的水量为219-4.3=214.7Kg。由此可见，冷却后的温度越低，则其含水量越少，含水量越少，对氯气干燥的效果也越有利，同时对硫酸的消耗的下降也有好处。而当温度低于9.6时生成的CL28H20水合物结晶体将会堵塞管道和设备，从而影响正常生产。2、氯气的冷却、干燥机理：a、氯气的冷却机理通常我们称的“冷却”，实际上是一种热量传递的过程，简称“传热”。在传热过程中，各种物体间的传热，按其不同的情况，或可自动地或需在消耗机械能的条件下进行。当无外功输入时，根据热学第二定律，热能仅能从温度高的物体流向温度低的物体。b、传热的基本方式传热的基本方式有：传导、辐
9、射、对流。这三种传热方式很少单独存在，往往是相互伴随着的，有主次地同时出现。如湿氯气的冷却过程中，湿氯气（热流体）的热量大部分由冷却水（冷流体）带走。这样，氯气温度得到降低，而其中所含的水蒸气部分地被冷凝成水（由于氯微溶于水中，故排出的是氯水），而冷却水的温度也相应增高，我们把这一过程叫做“冷却”。在冷却过程中，热量传递主要是按照传导和对流的方式进行的。c、氯气的干燥机理用硫酸来干燥氯气，可以理解为传质的单元操作-吸收过程（其中也伴随着传热过程）。氯气中的水蒸气和硫酸在一定条件下接触，而使水蒸气溶解于硫酸中的操作称为吸收操作，能溶解于硫酸中的水蒸气称为吸收质，所用的硫酸称为吸收剂，不能溶解的氯
10、气叫做惰性气体。吸收过程主要是被吸收的水从气相-氯气中的水蒸气转移到液相-硫酸中去的扩散过程，也称为传质过程。硫酸对水分的吸收不伴有显著的化学反应，可以看作为单纯的物理过程。不同温度下氯气的含水量：温度（）水蒸汽分压（Kpa）水蒸汽含量（克/米3）1千克氯气中水蒸汽含量（克）101.22659.43.1202.333117.35.9304.239630.010.8407.399351.219.85012.332183.134.96019.918013061.67031.15691891128047.34192932199070.0943419571生产中需要氯气含水不超过0.01%，单用冷却措
11、施还达不到这个要求，为此采用浓硫酸干燥法进一步吸收氯气冷却后剩下的少量水份。由于硫酸具有：1、硫酸不与氯气发生反应，氯在硫酸中的溶解度极小；2、硫酸的脱水效率高；3、价廉易得；4、浓硫酸对钢铁设备不腐蚀。5、稀硫酸可回收利用。故浓硫酸是一种理想的氯气干燥剂。浓硫酸具有较强的吸水性，当它和含水物质相遇时，就会把该物质中的水份吸收出来，生成一系列硫酸的水合物（ 如H2SO4H2O2H2SO4、2H2O2H2SO44H2O）达到脱水的目的。因此我们选用硫酸作干燥剂来吸收氯气中剩余水份，从而达到指标要求。硫酸的吸水性与浓度、温度有关。大气压下，25时，留在95.1%硫酸表面1升空气中水蒸汽的毫克数为0
12、.3，留在100%硫酸表面1升空气中水蒸汽的毫克数为0.003，要保证干燥塔的硫酸浓度及温度，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的方式，使硫酸和氯气充分接触。填料塔用硫酸浓度为7890%，而泡罩塔用硫酸浓度为98%。由于生产需要氯气要具有一定的压力，我们采用的是氯气透平式压缩机，密封介质采用仪表空气，它是一种利用叶轮高速旋转产生的离心力对氯气流做功，使其压缩的机械设备。过滤好的干燥氯气通过一级压缩、一级冷却、二级压缩、二级冷却四个过程加压后进行输送。二、氯气处理的工艺流程氯气处理的流程大致分为：冷却、除雾、干燥、除雾、压缩输送、事故处理几部分。1、由离子膜来的高温湿氯气，首
13、先进入洗涤塔（T-3101）底部。氯水泵（P-3101A/B）将氯水送经氯水冷却器（E-3101）冷却后，由塔上部送入氯水洗涤塔内，直接将氯气冷却后进入钛管冷却器（E-3102A/B），用7冷却水间接冷却至满足要求（1215）。经水雾捕集器（N-3101）分离冷凝水，分离的冷凝水同钛管冷却器冷凝下来的氯水一起进入氯水洗涤塔循环使用，洗涤塔中的氯水因不断冷凝湿氯气中的含盐水蒸汽而增多，为了保持洗涤塔内液位，T-3101的液位由液位计（LICA-3101）控制自控阀（LV-3101）向离子膜脱氯塔输送氯水。氯气进入一级干燥塔（T-3102）和二级干燥塔（T-3103），氯气从T-3102下部进入通
14、过填料从上部输出又进入T-3103下部进入通过填料从上部输出。氯气用稀硫酸进行干燥，稀硫酸由稀硫酸循环泵（P-3102A/B）输送经稀硫酸冷却器（E-3103）冷却降温后从T-3102上部进入循环干燥氯气。二级干燥的稀酸由P-3103A/B输送经过E-3104冷却降温后从T-3103上部进入循环干燥氯气。硫酸浓度按工艺要求控制，硫酸由于吸收氯气中的水份而稀释，体积逐渐增大。T-3102底层液位由LICA-3102液位计控制经LV-3102自控阀送往V-3102废酸贮槽。经二级填料干燥后的氯气进入泡罩干燥塔T-3104底部，逐层通过五层泡罩式塔板被浓硫酸干燥。98%的浓硫酸由浓硫酸贮槽V-310
15、1经浓硫酸过滤器N-3103A/B，过滤后由浓硫酸计量泵P-3105A/B通过浓硫酸冷却器E-3106进入第一层塔板，经降液管逐步溢流至第二层，三层、四层、五层塔板至塔底，通过溢流管流入二级干燥塔T-3103底部循环，T-3103底部酸液达到一定液位后又溢流入一级干燥塔T-3102底部循环使用。T-3104内浓硫酸在经过各层塔板时产生的热量由硫酸循环泵P-3104A/B送往冷却器E-3105冷却降温后送入T-3104内第五层塔板循环使用。干燥后的氯气经酸雾捕集器N-3102将氯气中的酸雾和不洁物去除后，进入透平机k-3101A/B/C/D压缩加压送入氯气分配台V-3103，分别送入液氯和合成工段。2、氯气透平机流程a、
