电解制氢工序开车方案设计1.doc

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1、瑞能硅材料三氯氢硅车间电解制氢工序开车计划（试行）瑞能硅材料2009年4月10日发布（第三版）编制：飞勇审核：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稀碱试运行的具体操作步骤96额定状态

2、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(2

3、0℃，1标准大气压)，QCZ-1000/1.6型氢气干燥装置干燥能力为1000Nm3/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+2e→H2↑+2OH- 阳极:2OH--2e→H2O+1/2O2↑ 总反应:2H2O→2H2↑+O2↑DQ-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

4、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。1.2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（

5、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。1.2.3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

6、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（

7、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├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

8、燃可爆围。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