5电解氯碱工艺重点监控的工艺参数及自动化控制方案.docx

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1、电解（氯碱）工艺重点监控的工艺参数及自动化控制方案一、重点监控的工艺参数和控制要求1 .液位盐水及碱液高位槽应设液位计，其液位高低将影响电解槽的液位。阳极液循环槽、阴极液循环槽内液体满时会造成电解槽内液体无法排出，槽内无液体时淡盐水无法循环，阳极液循环槽、阴极液循环槽应设液位计。2 .电流和电压电解槽的电流大小与电解后阴极处烧碱的浓度成比例关系，电解槽电流增加时电解槽电压也会增加，槽电压高将导致电耗增加，单元槽电压反映膜的性能及阳极阴极活性状态，应检测电解槽电流及单元槽电压。3 .进出物料流量为了保证电解槽安全运行，应保持电解液在膜表面的浓度均匀和足够的循环量，应控制盐水和碱液进槽流量、浓度，

2、另外阳极室加酸调PH值时也应精确控制流量。4 .可燃和有毒气体浓度电解（氯碱）产生的氢气为甲类易燃易爆气体，氯气为剧毒气体，应设置可燃及有毒气体报警器。5 .温度电解液和膜的电阻随温度的上升而降低，电解液温度增加膜的孔隙率增加，有助于提高膜的电导率，从而降低槽电压，因此应检测电解槽温度。6 .压力为检测电解槽内运行状况，应检测氢气和氯气压力，为确保电解槽中离子膜贴向阳极，从而使槽电压降低，要求氢气压力必须大于氯气压力。7 .原料中核含量原料中有游离氨或铁离子存在时，在电解过程的酸性条件（PHV4.5）下与氯气或次氯酸反应生成三氯化氮，三氯化氮是一种爆炸性物质，极易造成爆炸事故，应检测原料盐水中

3、的铁含量。8 .氯气杂质含量（水、氢气、氧气、三氯化氮等）氯气总管中含氢应WO.4%,干燥后的氯气含水量应小于200mgkg,含水量超标会引起管道或设备腐蚀加快，应定期从氯气主管取样分析杂质含量。9,氢气纯度空气中氢气的体积分数为4%75%时遇到火源可引起爆炸，电解产生的氢气中含有氧气和氯气，为避免因氧气和氯气含量过高而引发爆炸事故，应定期从氢气主管取样分析氢气纯度。二、安全控制方案（一）各工艺参数的控制方式电解槽电流和电压、进出物料流量、温度、压力、原料中链含量、氯气杂质含量、氢气纯度等重点监控工艺参数的控制方式见附表2o（-）工艺系统控制方式1基本监控要求电解（氯碱）工艺的生产装置设置的自

4、动控制系统应达到重点监管危险化工工艺目录中有关安全控制的基本要求，重点监控工艺参数应传送至控制室集中显示，并按照宜采用的控制方式设置相应的联锁。自动控制系统应具备远程调节、信息存储、连续记录、超限报警、联锁切断、紧急停车等功能。记录的电子数据的保存时间不少于30天。2.基本控制要求（1）电解（氯碱）工艺安全控制基本要求中涉及反应温度、压力报警及联锁的自动控制方式至少满足下列要求：1）盐水高位槽和碱液高位槽应设置液位低报警和低低联锁，联锁停整流器。低低联锁时高位槽内的持液量，应分别满足充满电解槽的阳极室和阴极室。2）设置阳极液循环槽和阴极液循环槽的液位调节，液位高低报警和高高联锁，联锁停整流器。

5、3）设置供每台电解槽的电流检测、高报警和高高联锁，联锁停整流器。4）每台电解槽设置电压检测，并设置电压偏差检测、高低报警和高高低低联锁，联锁停整流器。5）电解槽的流量控制措施应符合下列要求：设置供每台电解槽的盐水和碱液流量调节，并设置高低流量偏差报警和低低流量联锁，联锁停整流器；设置供每台电解槽的盐酸流量调节、高低流量偏差报警;设置加入供碱总管的纯水流量调节、高低流量偏差报警；盐水流量、盐酸流量、纯水流量与电解槽电流进行串级调节；单台电解槽联锁停车时，应联锁关闭单台电解槽的盐酸调节阀o6）每台电解槽出口设置碱液温度检测和高报警。7）单台电解槽的压力控制采用氢气压力、氯气压力，氢气和氯气压差检测

6、的高低报警。8）电解槽总管的压力控制措施应符合下列要求：设置湿氯气总管压力调节、高低报警和高高联锁，联锁停整流器。当电解槽常压操作时，设置氯气正压和负压水封；当电解槽带压操作时，设置氯气正压水封槽。设置湿氢气总管压力调节、高低报警和高高联锁，联锁停整流器。为维持氢气总管压力稳定，应设置氢气正压水封槽或氢气气柜。设置氢气和氯气压差调节、高低报警和高高低低联锁，联锁停整流器。9）设置阴极液循环槽碱液密度检测和高低报警。10）电解槽出口设置淡盐水PH值检测高低报警。11）每台电解槽阴极侧末端设置氮气管线。12）工艺氢气管线、放空氢气管线的起始端应设置氮气置换管线。放空氢气管线末端应设置阻火器，阻火器

7、上游设置蒸汽和（或）氮气灭火管线。13）联锁停整流器后，联锁关闭氯气总管切断阀、氢气总管切断阀（当氢气总管后设氢气气柜时，氢气总管可不设切断阀）、纯水流量调节阀、盐酸流量调节阀，停氯气处理工段的氯压机，打开氮气进碱液循环罐切断阀，将氮气进碱液循环罐流量调节设定在定值，全开氯气压力控制调节阀，打开事故氯泄放阀，泄放至事故氯吸收塔吸收，同时开启氢气泄放阀，保持与氯气一定压差下高空排放。（2）其他1）设计时，应结合具体的工艺机理，合理的设置控制回路，避免出现因控制回路间密切相关、互相影响导致工艺参数无法控制的情况,控制措施中相互关联不允许发生耦合控制。2）电解（氯碱）工艺的安全生产应参照氯碱安全生产

8、技术规范（DB37/T1933）执行。3）电解（氯碱）工艺的安全设计应参照烧碱装置安全设计标准（T/HGJ10600）执行。4）电解槽区域设置视频监控系统，可燃、有毒气体检测系统。5）电解（氯碱）工艺安全控制基本要求的涉及反应物料配比、液位、进出物料流量等报警及联锁的安全控制方式，应同时满足重点监管危险化工工艺目录中的要求，并根据设计方案或HAZOP分析报告设置相应联锁系统。（三）根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施所有涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、过氧化工艺的化工生产装置按照关于加强精细化工反应安全风险评估工作的指导意见（安监总管三（2017）1号）要求必须完成反应安全风险评估，并综

9、合反应安全风险评估结果，考虑不同的工艺危险程度，设置相应的控制措施。电解(氯碱)工艺参照执行。(四)仪表系统选用原则1.基本过程控制系统(BPCS)选用原则(1)基本过程控制系统(BPCS)宜首选DCS系统；(2)基本过程控制系统的CPU、通信、电源等模块应冗余设置。(3)生产过程中的重点工艺参数监控回路的AI、AO.DEDO点应冗余配置，且相同仪表位号的AI、AO、DI、DO点应配置在不同的卡件上。(4)在控制室内加装紧急停车按钮，确保现场出现紧急情况(如氯气泄漏、重要设备损坏等)时，操作人员可在控制室内切断原料进料、启动紧急冷却系统、紧急泄放系统和吸收中和系统等。BPCS的报警及联锁的设计

10、应满足信号报警及联锁系统设计规范(HG/T20511)之要求。2 .安全仪表系统选用原则针对具体的电解(氯碱)工艺及储存设施，依据反应安全风险评估结果、危险和可操作性分析(HAZOP).1OPA分析确定相关各安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级(SI1)o通过1OPA分析，安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级(SI1)1时，应配置独立于DCS系统之外的安全仪表系统(SIS),W1的可以与DCS合并设置。考虑仪表的安全性和可用性，测量仪表三取二。安全仪表系统的逻辑控制器硬件要求、测量仪表独立性和冗余性、最终元件独立性和冗余性等技术要求，须符合石油化工安全仪表系统设计规范(GB/T50770)

11、规范要求。安全仪表系统在投入运行之前，应进行SI1等级的验证，验证合格方能投入运行。3 .气体检测报警系统(GDS)选用原则电解(氯碱)工艺产品大多为有毒、易燃易爆物品，装置应按石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准(GB/T50493)设置独立的气体检测报警系统，并保证装置停车或工艺控制监控系统失效后,仍能有效地进行监测、报警。(五)其他安全设施对于具体的装置，考虑安全设施时不应孤立的看待具体的设备或工序，还应考虑相关的原料准备、产品储存、公用工程等相关设施和工序，任何一个工序出现故障都可能影响到整套装置的安全，在设置监控或联锁、报警时一并考虑进去。对于装置中因工艺参数失控而引起的过压、危及设备或管道时，除了设置自控、联锁系统外，还应设置相应的爆破片、安全阀、单向阀、紧急排空阀、紧急切断装置等安全设施。