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1、四川瑞能硅材料有限公司操作规程（试行） SCRN-四川瑞能硅材料有限公司三氯氢硅车间电解制氢工序开车计划（试行）四川瑞能硅材料有限公司2009年4月10日发布（第三版）编制： 刘飞勇 审核： 杨远辉 批准： 生效日期：2009年4月10日 （第三版）目 录一 系统简介和操作范围11.制氢装置概述11.1工作原理11.2制氢装置工艺简介31.3纯化装置工艺简介32.操作范围3二.开车条件41.试车组织机构52.试车必备条件53.公用工程条件64.对开车进度的需求65开车的临时措施6三.开车前的检查6四.开车的具体步骤和要求71.72.单机试车83.稀碱试运行前的准备84.电解液的配置及注入85稀
2、碱试运行的具体操作步骤96额定状态下的浓碱运行97 正常情况下停车98紧急情况下停车10五.开车的安全注意事项12六.开车期间可能出现的问题及对策(附表)12七.开车的工艺控制指标13八.开车运行记录和停车记录(附表)13九.主机设备及辅助设备一览表(附表)13一 、系统简介与开车范围1 概述制氢装置采用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。装置采用4台DQ250/1.6型水电解制氢装置并配套QCZ-1000/1.6 型氢气干燥装置，单台电解制氢装置制氢能力为250Nm3/h (20，1标准大气压
3、)，QCZ-1000/1.6 型氢气干燥装置干燥能力为1000 Nm3/h。1.1制氢装置工作原理水电解制氢（氧）是用KOH水溶液作为电解液，将水电解为氢气和氧气的过程，其电极反应为: 阴 极:2H2O+2eH2+2OH- 阳 极:2OH-2eH2O+1/2O2 总反应:2H2O2H2+O2DQ-250/1.6型制氢装置电解槽为两个双极板型的电解小室组并联而成，两小室组的小室数相等，具有共用的正极输电板。其结构紧凑，运行安全。工艺性能可靠。氢、氧分离器为卧式，分离性能好，氢氧两侧液位平衡稳定，装置高度大大降低。电解液强制循环，电解消耗的原料水由柱塞泵自动补充，各项运行参数实现自动监测和控制。1
4、.2制氢装置工艺流程简介1.2.1 碱液循环系统 电解液循环系统的作用是： 1)从电解槽带走电解过程中产生的氢气、氧气和热量； 2)将补充的原料水送给电解槽；3)对电解槽内电解反应区域进行“搅拌”，以减少浓差极化，降低电耗。该系统包括如下路线： 氢分离器 碱液泵碱液冷却器碱液过滤器电解槽 碱液泵 氧分离器 1.2.2 氢气系统氢气从电解小室的阴极侧分解出来，借助于电解液的循环和气液比重差，在氢分离器中与电解液分离形成产品气、其路线为: 储存（合格氢气） 电解槽氢水分离器氢综合塔氢冷却器氢汽水分离器 气动薄膜调节阀 阻火器排空氢气的排空主要用于不合格氢气、开停机期间，不正常操作或故障排空时。1.
5、2.3 氧气系统 氧气作为水电解制氢装置的副产品具有综合利用价值、氧气系统与氢气系统有很强的对称性、装置的工作压力和工作温度也都以氧侧为测试点。它包括: 电解槽氧水分离器氧综合塔氧冷却器 氧汽水分离器气动薄膜调节阀排空氧气的排空除与氢气排空作同样考虑外，对于不利用氧气的用户，排空是常开状态。1.2.4 原料水系统 水电解制氢过程唯一的“原材料”是纯水。此外氢气和氧气在离开系统时要带走少量的水份。因此，必须给系统不断补充原料水。通过补水还维持了电解液液位和浓度的稳定性。补充水可以从氢侧补入也可同时从氢、氧两侧补入，这里按从两侧补入。 氢气洗涤器（综合塔）氢水分离器 原料水箱补水泵 电解槽。 氧气
6、洗涤器（综合塔）氧水分离器1.2.5 冷却水系统 水的电解过程是吸热反应，制氢过程必须供以电能，但水电解过程消耗的电能超过了水电解反应的理论电能，因此在电解过程中会放热而超出的热量主要由冷却水带走，以维持电解反应区正常的温度。电解反应区温度高，可降低能源消耗，但温度过高，电解小室里的隔膜（石棉材质）将被破坏。本装置要求工作温度不超过90。此外，所生成的氢气、氧气也须冷却除湿。可控硅整流装置也设有必要的冷却管路。（整流装置的冷却管路管径较小且冷却水压力要求为0.1-0.2Mpa如循环水水质较差易造成冷却管路堵塞，给生产带来不利影响。）冷却水分三路流入系统： 温度调节阀碱液冷却器出口 冷却水入口
7、氢气冷却器（氧气冷却器）出口 整流柜冷却管路排放1.2.6 充氮和氮气吹扫系统装置在调试运行前，要对系统充氮作气密性试验。在正常开机前也要求对系统的气相管路和设备进行充氮和吹扫，以保证氢氧两侧气相空间的气体远离可燃可爆范围。充氮口设在氢、氧分离器连通管的中间，氮气引入后流经: 氢分离器氢综合塔氢气冷却器阻火器排空 充氮口 氧分离器氧综合塔氧气冷却器排空1.2.7 排污系统排污系统是由如下排污点组成 ： 1)电解槽两端排污管口； 2)碱液过滤器排污管口； 3)氢气系统排水器排出口； 4)氧气系统排水器排出口； 5)原料水箱排污管口； 6)碱箱排污管口。1.2.8 整流系统根据法拉第定律，水电解制
8、氢装置产品气的产量与小室电解电流成正比，通入的电流越大氢气产量越大。本装置额定电流为6600A(小室电流3300A)，电解槽电压172V左右。详见整流系统说明书（暂没资料）。1.2.9 控制系统 见控制系统说明书（暂没资料）它主要包括以下四个系统：1.2.9.1压力控制系统。通过安装在氧侧分离器上的压力变送器进行压力测量并将测量信号变为420mA的直流信号送至PLC，经过与设定值的比较，通过PID运算，输出电信号给电气转换器，转换产生0.020.1Mpa的气信号，以此控制氧侧气动薄膜调节阀的开度来达到控制系统压力稳定的目的。系统的压力设定可以在人机交流界面行进行。1.2.9.2液位控制系统。a
9、. 氢分离器液位的控制在电解过程中，原料水不断消耗，使氢氧分离器液位不断下降，因此需要通过补水泵补充原料水，以满足电解消耗需要。本系统是通过安装在氢侧的差压变送器进行液位高度测量，并产生标准的420mA电流信号，输入PLC；通过与设定的液位上下限报警及联锁报警。液位上下限报警及联锁值的设定可以在人机界面上进行。设定人机界面PLC补水泵氢液位报警联锁b.氢氧侧压力差的控制本系统的任务是控制电解槽氢、氧侧的压力平衡。由安装在氧侧分离器和氢侧分离器上的差压变器分别测量氢、氧侧的气、液相压差，两个420mA测量信号被送入PLC。氢侧压力作为测量，二者进行比较个经过PID运算（P：比例，I：积分，D：微
10、分（可选项）正作用运算），运算结果输出给电气转换器，转换产生0.020.1Mpa的气信号， 控制安装在氢气出口管道上的气动薄膜调节阀的开度，从而达到控制两侧压力平衡的目的。氧差压变送器电气转换器气动薄膜调节阀PLC氧差压变送器人机界面PID设定控制方框流程图如下1.2.9.3槽温控制系统。电解槽工作温度是装置的一个重要参数，槽温的控制通过安装在氧侧分离器上温度变送器测量氧槽温，输出一个420mA信号送至PLC，在此输入PLC的槽温设定值进行比较，并进行反作用PID运算，再输出信号给电气转换器产生0.020.1Mpa的气信号，控制安装在冷却水管道上的调节阀的开度，从而达到控制氧槽温度的目的。氧槽
11、温变送器电气转换器气动薄膜调节阀PLC人机界面PID设定1.2.9.4产氢量自动调节系统。用气负荷的变化会带来氢气储罐压力的波动，安装在储罐上的压力变送器就会输出一个420mA信号送至PLC与原设定值进行比较，并进行反变换及PID运算后，输出一个204mA信号送至整流柜来调整电解电流的大小，从而根据用氢负荷变化的变化实现氢气产量自动调节的目的。注意 所有数据及控制功能均可在工业控制计算机上显示和进行控制。制氢系统重要参数检测点： A、原料纯水液位B、原料碱液液位C、系统压力D、纯化氢侧压力E、氢、氧液位F、碱温度G、氢、氧压差H、氢、氧槽温度I、碱液循环量J、出电解槽氧含氢量、出电解槽氢含氧量
12、K、整流柜输出直流电流、电压检测点L、外送氢气含微氧量（纯化后）M、外送氢气含微量水量 露点显示（纯化后）N、储罐压力变送器检测点1.3 纯化装置工艺流程简介 参见纯化装置工艺流程图。下面以氢气纯化为例，说明纯化工艺流程：由中压水电解制氢设备所制得氢气，经汽水分离器分离去除游离子水后进入脱氧器（温度控制在80-100）,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。脱除杂质氧后，经氢气冷却冷凝器，分离去除游离态的凝水，然后经再生冷却器进入吸附干燥器去湿，再通过薄膜调节阀调定纯化系统运行压力，最后通过高效过滤器除尘，获得纯氢产品。装置设有三台吸附干燥器，当干燥器（I）对100%氢气去湿后，从干燥器（I）获得的100%产品气中抽取20%（由再生流量计上下的截止阀V225、V226调节流量）去加热再生干燥器（），再生后的热湿氢气，经使用6冷冻水的再生冷却器冷却冷凝，再经过汽水分离器进一步使氢气中的水汽分离，并自动去除冷凝水，接着进入干燥器（）吸附去湿，将20%再生氢气处理成纯氢产品，合并于装置压力调节阀后汇成100%纯氢产品，共同经高效过滤器除尘后送储氢罐。0-24小时间：干燥器（I）处理100%氢气24小时的同时，干燥器（）进入20%产品氢气
