電解（氯堿）工藝安全控制設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案

目錄

1概述.......................................................................1

1.1電解（氯堿）工藝.......................................................1

1.2電解（氯堿）反應(yīng).......................................................1

1.3電解（氯堿）工藝關(guān)鍵設(shè)備和重點(diǎn)監(jiān)控單元................................1

1.3.1電解（氯堿）工藝的關(guān)鍵設(shè)備..........................................1

1.3.2電解（氯堿）工藝的重點(diǎn)監(jiān)控單元.....................................1

1.4電解（氯堿）工藝涉及的危險(xiǎn)介質(zhì).........................................1

1.4.1原料................................................................2

1.4.2產(chǎn)品................................................................2

1.5XX省主要電解（氯堿）工藝產(chǎn)品目錄.....................................2

2危險(xiǎn)性分析.................................................................3

2.1固有危險(xiǎn)性.............................................................3

2.1.1火災(zāi)危險(xiǎn)性..........................................................3

2.1.2爆炸危險(xiǎn)性..........................................................3

2.1.3中毒危險(xiǎn)性..........................................................3

2.1.4腐蝕及其他危險(xiǎn)性....................................................3

2.2工藝過程的危險(xiǎn)性.......................................................3

2.2.1反應(yīng)過程的危險(xiǎn)性....................................................4

2.2.2反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估...................................................4

2.2.3危險(xiǎn)和可操作性分析..................................................4

3重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)和控制要求..............................................5

3.1液位...................................................................5

3.2電流和電壓.............................................................5

3.3進(jìn)出物料流量...........................................................5

3.4可燃和有毒氣體濃度.....................................................5

3.5溫度...................................................................5

3.6壓力...................................................................5

3.7原料中鉉含量...........................................................6

3.8氯氣雜質(zhì)含量（水、氫氣、氧氣、三氯化氮等）............................6

3.9氫氣純度...............................................................6

4推薦的安全控制方案........................................................7

4.1各工藝參數(shù)的控制方式...................................................7

4.2工藝系統(tǒng)控制方式.......................................................7

4.2.1基本監(jiān)控要求........................................................7

4.2.2基本控制要求........................................................7

4.3根據(jù)反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，制定相應(yīng)的控制措施.........................10

4.4儀表系統(tǒng)選用原則......................................................10

4.4.1基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）選用原則.................................10

4.4.2安全儀表系統(tǒng)選用原則...............................................10

4.4.3氣體檢測報(bào)警系統(tǒng)（GDS）選用原則..................................11

4.5其他安全設(shè)施..........................................................11

5通用設(shè)計(jì)要求..............................................................12

5.1收集產(chǎn)品工藝資料......................................................12

5.2確定改造范圍..........................................................12

5.3儀表設(shè)備選型..........................................................13

5.4提交方案..............................................................13

5.5與建設(shè)方技術(shù)交底，提交改造圖紙，簽署設(shè)計(jì)變更。.......................13

6典型工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.............................................14

6.1工藝簡述..............................................................14

6.2裝置電解（氯堿）工藝危險(xiǎn)性分析.......................................14

6.2.1固有危險(xiǎn)性.........................................................14

6.2.2工藝過程的危險(xiǎn)性...................................................14

63裝置電解（氯堿）工藝控制方案綜述......................................15

7電解（氯堿）工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案附表、附圖.......................18

7.1XX省電解（氯堿）工藝產(chǎn)品目錄（附表1）.............................................................18

7.2電解（氯堿）工藝重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)的控制方式（附表2）...........................................18

7.3企業(yè)需提交的設(shè)計(jì)資料清單（附表3）.......................................................................18

7.4某企業(yè)電解（氯堿）工藝控制、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表（附表4）..............................18

7.5某企業(yè)電解（氯堿）工藝管道儀表流程圖（附圖I）...............................................18

附表1XX省電解（氯堿）工藝產(chǎn)品目錄......................................19

附表2電解（氯堿）工藝重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)的控制方式...........................20

附表3企業(yè)需提交的設(shè)計(jì)資料清單..........................................22

附表4某企業(yè)電解（氯堿）工藝控制、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表.....................23

附圖1某企業(yè)電解（氯堿）工藝管道與儀表流程圖...........................26

1概述

1.1電解（氯堿）工藝

電流通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)時(shí)，在兩個(gè)電極上所引起的化學(xué)變

化稱為電解反應(yīng)，涉及電解反應(yīng)的工藝過程為電解（氯堿）工藝。典型工

藝有電解飽和食鹽水溶液的方法來制取燒堿、氯氣和氫氣。

1.2電解（氯堿）反應(yīng)

電解飽和食鹽水溶液時(shí)，在鹽水循環(huán)經(jīng)陽極室、低濃度堿液循環(huán)經(jīng)陰

極室時(shí)，陽極是C「放電、陰極是H+放電，陽極室放出氯氣，陰極室放出氫

氣，并產(chǎn)生氫氧化鈉溶液。

（1）陽極反應(yīng)：2Cl--2e->CL

（2）陰極反應(yīng)：2H2O+2e-H2+2OH

（3）總反應(yīng)：2NaCl+2H20T2NaOH+CL+比

1.3電解（氯堿）工藝關(guān)鍵設(shè)備和重點(diǎn)監(jiān)控單元

1.3.1電解（氯堿）工藝的關(guān)鍵設(shè)備

電解（氯堿）工藝的關(guān)鍵設(shè)備包括電解槽及附屬單元，主要包括電解

槽、陽極液循環(huán)槽、陰極液循環(huán)槽、鹽水高位槽、堿液高位槽等。

1.3.2電解（氯堿）工藝的重點(diǎn)監(jiān)控單元

電解（氯堿）工藝的重點(diǎn)監(jiān)控單元為電解反應(yīng)及附屬單元，電解反應(yīng)

及附屬單元重點(diǎn)監(jiān)控電解槽液位、電流和電壓、進(jìn)出物料流量、溫度和壓

力，可燃和有毒氣體濃度，原料中較含量，氯氣雜質(zhì)含量（水、氫氣、氧

氣、三氯化氮等）等。

1.4電解（氯堿）工藝涉及的危險(xiǎn)介質(zhì)

1.4.1原料

電解（氯堿）工藝涉及到的原料主要為鹽酸，鹽酸具有腐蝕性。

1.4.2產(chǎn)品

電解（氯堿）工藝涉及到的產(chǎn)品主耍有氫氣、氯氣和氫氧化鈉。氫氣

是易燃易爆氣體，氯氣是劇毒化學(xué)品同時(shí)又是助燃?xì)怏w和遇濕腐蝕性物質(zhì)，

氫氧化鈉具有腐蝕性。

1.5XX省主要電解（嬴堿）工藝產(chǎn)品目錄

XX省主要的電解（氯堿）工藝有電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫

氣，電解氯化鉀溶液制備氫氧化鉀、氯氣和氫氣。

XX省主耍電解（氯堿）工藝產(chǎn)品目錄詳見附表1。

2

2危險(xiǎn)性分析

電解（氯堿）工藝陽極反應(yīng)為放熱過程，陰極反應(yīng)為吸熱過程，整體

總反應(yīng)為放熱過程。反應(yīng)產(chǎn)物具有易燃易爆、毒性、腐蝕性，一旦泄漏危

險(xiǎn)性較大。

2.1固有危險(xiǎn)性

固有危險(xiǎn)性是指電解（氯堿）工藝的原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品等本身具

有的危險(xiǎn)有害特性。

2.1.1火災(zāi)危險(xiǎn)性

電解（氯堿）產(chǎn)物氫氣為甲類易燃易爆氣體，氯氣為強(qiáng)氧化劑、具有

助燃性。

2.1.2爆炸危險(xiǎn)性

氫氣為甲類易燃易爆氣體，當(dāng)空氣中的體積分?jǐn)?shù)為4%-75%時(shí)，遇到火

源可引起爆炸；氯氣為強(qiáng)氧化劑，具有助燃性，許多物質(zhì)接觸氯氣劇烈燃

燒甚至爆炸；鹽酸與某些金屬反應(yīng)放出氫氣，遇到火源可引起爆炸。

2.1.3中毒危險(xiǎn)性

氯氣為劇毒氣體，對(duì)眼、呼吸道粘膜有刺激作用，可引起急性中毒；

鹽酸接觸其蒸氣或煙霧，可引起急性中毒。

2.1.4腐蝕及其他危險(xiǎn)性

電解（氯堿）產(chǎn)物氫氧化鈉為強(qiáng)堿、原料鹽酸為強(qiáng)酸，均為強(qiáng)腐蝕性

物質(zhì)。

2.2工藝過程的危險(xiǎn)性

電解（氯堿）反應(yīng)是一個(gè)放熱過程，產(chǎn)物又多為易燃易爆、毒性、腐

3

蝕性物質(zhì)，因此在電解（氯堿）反應(yīng)過程中存在諸多不安全因素。

2.2.1反應(yīng)過程的危險(xiǎn)性

電解（氯堿）反應(yīng)過程存在危險(xiǎn)性。電解單元槽由一張離子膜隔開為

陽極和陰極，電解槽通電后發(fā)生電解反應(yīng)，陽極產(chǎn)生氯氣，陰極產(chǎn)生氫氣,

一旦離子膜破裂，在通電的情況下氫氣和氯氣混合，極易引起火災(zāi)或爆炸。

電解（氯堿）反應(yīng)產(chǎn)物氫氣具有燃爆危險(xiǎn)性，氯氣為毒性氣體，易引

發(fā)中毒事故。

2.2.2反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

企業(yè)如需開展反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，可參照《精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)

估導(dǎo)則（試行）》進(jìn)行反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，綜合反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，

考慮不同的工藝危險(xiǎn)程度，建立相應(yīng)的控制措施。

2.2.3危險(xiǎn)和可操作性分析

針對(duì)電解（氯堿）反應(yīng)，應(yīng)在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段開展危險(xiǎn)和可操作性分析

（HAZOP）,及預(yù)先危險(xiǎn)分析（PHA）或事故樹分析（ETA）等定性、定

量分析方法，對(duì)整個(gè)工藝過程的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析。

4

3重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)和控制要求

3.1液位

鹽水及堿液高位槽應(yīng)設(shè)液位計(jì)，其液位高低將影響電解槽的液位。陽

極液循環(huán)槽、陰極液循環(huán)槽內(nèi)液體滿時(shí)會(huì)造成電解槽內(nèi)液體無法排出，槽

內(nèi)無液體時(shí)淡鹽水無法循環(huán)，陽極液循環(huán)槽、陰極液循環(huán)槽應(yīng)設(shè)液位計(jì)。

3.2電流和電壓

電解槽的電流大小與電解后陰極處燒堿的濃度成比例關(guān)系，電解槽電

流增加時(shí)電解槽電壓也會(huì)增加，槽電壓高將導(dǎo)致電耗增加，單元槽電壓反

映膜的性能及陽極陰極活性狀態(tài)，應(yīng)檢測電解槽電流及單元槽電壓。

3.3進(jìn)出物料流量

為了保證電解槽安全運(yùn)行，應(yīng)保持電解液在膜表面的濃度均勻和足夠

的循環(huán)量，應(yīng)控制鹽水和堿液進(jìn)槽流量、濃度，另外陽極室加酸調(diào)PH值

時(shí)也應(yīng)精確控制流量。

3.4可燃和有毒氣體濃度

電解（氯堿）產(chǎn)生的氫氣為甲類易燃易爆氣體，氯氣為劇毒氣體，應(yīng)

設(shè)置可燃及有毒氣體報(bào)警器。

3.5溫度

電解液和膜的電阻隨溫度的上升而降低，電解液溫度增加膜的孔隙率

增加，有助于提高膜的電導(dǎo)率，從而降低槽電壓，因此應(yīng)檢測電解槽溫度。

3.6壓力

為檢測電解槽內(nèi)運(yùn)行狀況，應(yīng)檢測氫氣和氯氣壓力，為確保電解槽中

離子膜貼向陽極，從而使槽電壓降低，要求氫氣壓力必須大于氯氣壓力。

5

3.7原料中鎂含量

原料中有游離氨或鏤離子存在時(shí)，在電解過程的酸性條件（PH<4.5）

下與氯氣或次氯酸反應(yīng)生成三氯化氮，三氯化氮是一種爆炸性物質(zhì)，極易

造成爆炸事故，應(yīng)檢測原料鹽水中的鏤含量。

3.8氯氣雜質(zhì)含量（水、氫氣、氧氣、三氯化氮等）

氯氣總管中含氫應(yīng)404%,干燥后的氯氣含水量應(yīng)小于200mg/kg,含

水量超標(biāo)會(huì)引起管道或設(shè)備腐蝕加快，應(yīng)定期從氯氣主管取樣分析雜質(zhì)含

量。

3.9氫氣純度

空氣中氫氣的體積分?jǐn)?shù)為4%?75%時(shí)遇到火源可引起爆炸，電解產(chǎn)生

的氫氣中含有氧氣和氯氣，為避免因氧氣和氯氣含量過高而引發(fā)爆炸事故,

應(yīng)定期從氫氣主管取樣分析氫氣純度。

6

4推薦的安全控制方案

4.1各工藝參數(shù)的控制方式

電解槽電流和電壓、進(jìn)出物料流量、溫度、壓力、原料中銹含量、氯

氣雜質(zhì)含量、氫氣純度等重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)的控制方式見附表20

4.2工藝系統(tǒng)控制方式

4.2.1基本監(jiān)控要求

電解（氯堿）工藝的生產(chǎn)裝置設(shè)置的自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到重點(diǎn)監(jiān)管危

險(xiǎn)化工工藝目錄中有關(guān)安全控制的基本要求，重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)應(yīng)傳送至

控制室集中顯示，并按照宜采用的控制方式設(shè)置相應(yīng)的聯(lián)鎖。自動(dòng)控制系

統(tǒng)應(yīng)具備遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、信息存儲(chǔ)、連續(xù)記錄、超限報(bào)警、聯(lián)鎖切斷、緊急停

車等功能。記錄的電子數(shù)據(jù)的保存時(shí)間不少于30天。

4.2.2基本控制要求

4.2.2.1電解（氯堿）工藝安全控制基本要求中涉及反應(yīng)溫度、壓力報(bào)警及

聯(lián)鎖的自動(dòng)控制方式至少滿足下列要求：

（1）鹽水高位槽和堿液高位槽應(yīng)設(shè)置液位低報(bào)警和低低聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停

整流器。低低聯(lián)鎖時(shí)高位槽內(nèi)的持液量，應(yīng)分別滿足充滿電解槽的陽極室

和陰極室。

（2）設(shè)置陽極液循環(huán)槽和陰極液循環(huán)槽的液位調(diào)節(jié)，液位高低報(bào)警和

高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。

（3）設(shè)置供每臺(tái)電解槽的電流檢測、高報(bào)警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流

器。

（4）每臺(tái)電解槽設(shè)置電壓檢測，并設(shè)置電壓偏差檢測、高低報(bào)警和高

7

高低低聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。

（5）電解槽的流量控制措施應(yīng)符合下列要求：

①設(shè)置供每臺(tái)電解槽的鹽水和堿液流量調(diào)節(jié)，并設(shè)置高低流量偏差報(bào)

警和低低流量聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器；

②設(shè)置供每臺(tái)電解槽的鹽酸流量調(diào)節(jié)、高低流量偏差報(bào)警；

③設(shè)置加入供堿總管的純水流量調(diào)節(jié)、高低流量偏差報(bào)警；

④鹽水流量、鹽酸流量、純水流量與電解槽電流進(jìn)行串級(jí)調(diào)節(jié)；

⑤單臺(tái)電解槽聯(lián)鎖停車時(shí)，應(yīng)聯(lián)鎖關(guān)閉單臺(tái)電解槽的鹽酸調(diào)節(jié)閥門。

（6）每臺(tái)電解槽出口設(shè)置堿液溫度檢測和高報(bào)警。

（7）單臺(tái)電解槽的壓力控制采用氫氣壓力、氯氣壓力，氫氣和氯氣壓

差檢測的高低報(bào)警。

（8）電解槽總管的壓力控制措施應(yīng)符合下列要求：

①設(shè)置濕氯氣總管壓力調(diào)節(jié)、高低報(bào)警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。

當(dāng)電解槽常壓操作時(shí)，設(shè)置氯氣正壓和負(fù)壓水封；當(dāng)電解槽帶壓操作時(shí)，

設(shè)置氯氣正壓水封槽。

②設(shè)置濕氫氣總管壓力調(diào)節(jié)、高低報(bào)警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。

為維持氫氣總管壓力穩(wěn)定，應(yīng)設(shè)置氫氣正壓水封槽或氫氣氣柜。

③設(shè)置氫氣和氯氣壓差調(diào)節(jié)、高低報(bào)警和高高低低聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流

器。

（9）設(shè)置陰極液循環(huán)槽堿液密度檢測和高低報(bào)警。

（10）電解槽出口設(shè)置淡鹽水PH值檢測高低報(bào)警。

（11）每臺(tái)電解槽陰極側(cè)末端設(shè)置氮?dú)夤芫€。

8

（12）工藝氫氣管線、放空氫氣管線的起始端應(yīng)設(shè)置氮?dú)庵脫Q管線。

放空氫氣管線末端應(yīng)設(shè)置阻火器，阻火器上游設(shè)置蒸汽和（或）氮?dú)鉁缁?/p>

管線。

（13）聯(lián)鎖停整流器后，聯(lián)鎖關(guān)閉氯氣總管切斷閥、氫氣總管切斷閥

（當(dāng)氫氣總管后設(shè)氫氣氣柜時(shí)，氫氣總管可不設(shè)切斷閥）、純水流量調(diào)節(jié)

閥、鹽酸流量調(diào)節(jié)閥，停氯氣處理工段的氯壓機(jī)，打開氮?dú)膺M(jìn)堿液循環(huán)罐

切斷閥，將氮?dú)膺M(jìn)堿液循環(huán)罐流量調(diào)節(jié)設(shè)定在定值，全開氯氣壓力控制調(diào)

節(jié)閥，打開事故氯泄放閥，泄放至事故氯吸收塔吸收，同時(shí)開啟氫氣泄放

閥，保持與氯氣一定壓差下高空排放。

4.2.2.2其他

（1）設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體的工藝機(jī)理，合理的設(shè)置控制回路，避免出

現(xiàn)因控制回路間密切相關(guān)、互相影響導(dǎo)致工藝參數(shù)無法控制的情況，控制

措施中相互關(guān)聯(lián)不允許發(fā)生耦合控制。

（2）電解（氯堿）工藝的安全生產(chǎn)應(yīng)參照《氯堿安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》

（DB37/T1933）執(zhí)行。

（3）電解（氯堿）工藝的安全設(shè)計(jì)應(yīng)參照《燒堿裝置安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》

（T/HGJ10600）執(zhí)行。

（4）電解槽區(qū)域設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可燃、有毒氣體檢測系統(tǒng)。

（5）電解（氯堿）工藝安全控制基本要求的涉及反應(yīng)物料配比、液位、

進(jìn)出物料流量等報(bào)警及聯(lián)鎖的安全控制方式，應(yīng)同時(shí)滿足《重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)

化工工藝目錄》中的要求，并根據(jù)設(shè)計(jì)方案或HAZOP分析報(bào)告設(shè)置相應(yīng)

聯(lián)鎖系統(tǒng)。

9

4.3根據(jù)反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，制定相應(yīng)的控制措施

所有涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、過氧化工藝的化工生產(chǎn)裝置按

照《關(guān)于加強(qiáng)精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作的實(shí)施方案》（安監(jiān)總管三

（2017）1號(hào)）要求必須完成反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并綜合反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

結(jié)果，考慮不同的工藝危險(xiǎn)程度，設(shè)置相應(yīng)的控制措施。電解（氯堿）工

藝參照?qǐng)?zhí)行。

4.4儀表系統(tǒng)選用原則

4.4.1基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）選用原則

（1）基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）宜首選DCS系統(tǒng)；

（2）基本過程控制系統(tǒng)的CPU、通信、電源等模塊應(yīng)冗余設(shè)置。

（3）生產(chǎn)過程中的重點(diǎn)工藝參數(shù)監(jiān)控回路的ALAO、DI、DO點(diǎn)應(yīng)

冗余配置，且相同儀表位號(hào)的AI、AO、DLDO點(diǎn)應(yīng)配置在不同的卡件上。

（4）在控制室內(nèi)加裝緊急停車按鈕，確保現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況（如氯氣

泄漏、重要設(shè)備損壞等）時(shí)，操作人員可在控制室內(nèi)切斷原料進(jìn)料、啟動(dòng)

緊急冷卻系統(tǒng)、緊急泄放系統(tǒng)和吸收中和系統(tǒng)等。

BPCS的報(bào)警及聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《信號(hào)報(bào)警及聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》

（HG/T20511）之要求。

4.4.2安全儀表系統(tǒng)選用原則

針對(duì)具體的電解（氯堿）工藝及儲(chǔ)存設(shè)施，依據(jù)反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)

果、危險(xiǎn)和可操作性分析（HAZOP）、LOPA分析確定相關(guān)各安全儀表功

能（SIF）的安全完整性等級(jí)（SIL）o通過LOPA分圻，安全儀表功能（SIF）

的安全完整性等級(jí)（SIL）>1時(shí)，應(yīng)配置獨(dú)立于DCS系統(tǒng)之外的安全儀表

10

系統(tǒng)(SIS),<1的可以與DCS合并設(shè)置。考慮儀表的安全性和可用性,

測量儀表三取二。

安全儀表系統(tǒng)的邏輯控制器硬件要求、測量儀表獨(dú)立性和冗余性、最

終元件獨(dú)立性和冗余性等技術(shù)耍求，須符合《石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

規(guī)范》(GB/T50770)規(guī)范要求。

安全儀表系統(tǒng)在投入運(yùn)行之前，應(yīng)進(jìn)行SIL等級(jí)的驗(yàn)證，驗(yàn)證合格方

能投入運(yùn)行。

4.4.3氣體檢測報(bào)警系統(tǒng)(GDS)選用原則

電解(氯堿)工藝產(chǎn)品大多為有毒、易燃易爆物品，裝置應(yīng)按《石油

化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50493)設(shè)置獨(dú)立的

氣體檢測報(bào)警系統(tǒng)，并保證裝置停車或工藝控制監(jiān)控系統(tǒng)失效后，仍能有

效地進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警。

4.5其他安全設(shè)施

對(duì)于具體的裝置，考慮安全設(shè)施時(shí)不應(yīng)孤立的看待具體的設(shè)備或工序,

還應(yīng)考慮相關(guān)的原料準(zhǔn)備、產(chǎn)品儲(chǔ)存、公用工程等相關(guān)設(shè)施和工序，任何

一個(gè)工序出現(xiàn)故障都可能影響到整套裝置的安全，在設(shè)置監(jiān)控或聯(lián)鎖、報(bào)

警時(shí)一并考慮進(jìn)去。

對(duì)于裝置中因工藝參數(shù)失控而引起的過壓、危及設(shè)備或管道時(shí)，除了

設(shè)置自控、聯(lián)鎖系統(tǒng)外，還應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的爆破片、安全閥、單向閥、緊急

排空閥、緊急切斷裝置等安全設(shè)施。

it

5通用設(shè)計(jì)要求

對(duì)于新建或改、擴(kuò)建裝置，在制定設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝、自控及

安全要求，結(jié)合本指導(dǎo)方案，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

對(duì)于在役電解（氯堿）工藝裝置進(jìn)行自控與安全聯(lián)鎖改造，增加或者

完善安全控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)工作應(yīng)遵循以下原則要求：

5.1收集產(chǎn)品工藝資料

企業(yè)產(chǎn)品簡介、使用工藝簡介、電解（氯堿）工藝管道與儀表流程圖,

涉及的設(shè)備簡圖和工藝物性參數(shù)、危險(xiǎn)和可操作性分析（HAZOP）報(bào)告和

保護(hù)層分析（LOPA）及SIL定級(jí)報(bào)告。按要求開展精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)

評(píng)估的企業(yè)，應(yīng)提供反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告。

改造企業(yè)需提交的設(shè)計(jì)資料清單見附表3o

5.2確定改造范圍

（1）與企業(yè)協(xié)商，根據(jù)《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的

危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知》（安監(jiān)總管三12009）116號(hào)）、《國家安全監(jiān)

管總局關(guān)于公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝目錄和調(diào)整首批重點(diǎn)監(jiān)管危

險(xiǎn)化工工藝中部分典型工藝的通知》（安監(jiān)總管三（2013）3號(hào)）、《關(guān)于

加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的實(shí)施方案》（安監(jiān)總管三（2014）116號(hào)）文

要求，確定應(yīng)改造的裝置范圍，實(shí)現(xiàn)電解（氯堿）工藝過程的自控聯(lián)鎖。

（2）核實(shí)電解（氯堿）工藝過程所涉及的上下游工藝過程對(duì)自身的影

響（如二次鹽水精制單元、脫氯單元、氯酸鹽分解單元等）。

（3）將電解（氯堿）工藝以及對(duì)該工藝過程產(chǎn)生影響的上下游的工藝

過程和對(duì)工藝安全產(chǎn)生影響的相關(guān)公用工程，一并納入自動(dòng)化控制與安全

12

聯(lián)鎖技術(shù)改造范圍，確定控制方案，繪制PID圖。

5.3儀表設(shè)備選型

（1）確定相關(guān)檢測儀表型號(hào)；

（2）計(jì)算并選定執(zhí)行機(jī)構(gòu)型號(hào)；

（3）根據(jù)工藝過程復(fù)雜程度、檢修能力等確定自動(dòng)化和安全聯(lián)鎖的實(shí)

現(xiàn)載體（如SIS、DCS；檢測儀表、自控調(diào)節(jié)閥、緊急切斷閥等）。

5.4提交方案

（1）工藝管道與儀表流程圖（PID）；

（2）順序控制邏輯圖（應(yīng)時(shí)）；

（3）控制、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表；

（4）自控設(shè)備表；

（5）檢測取源和執(zhí)行器改造圖（說明或標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)號(hào)）；

（6）自控、聯(lián)鎖能源供應(yīng)方案。

5.5與建設(shè)方技術(shù)交底，提交改造圖紙，簽署設(shè)計(jì)變更。

13

6典型工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

某企業(yè)離子膜燒堿裝置電解（氯堿）工藝安全控制方案。

6.1工藝簡述

來自二次鹽水單元的精制鹽水，通過進(jìn)料軟管進(jìn)入電解槽各單元槽的

陽極室中；來自堿循環(huán)系統(tǒng)的堿液經(jīng)加入除鹽水稀釋后通過進(jìn)料軟管進(jìn)入

電解槽各單元槽的陰極室。在陰極同陽極之間用一張離子交換膜分隔，在

直流電的作用下進(jìn)行電解，陽極室的氯離子在陽極上失去電子被氧化，生

成氯氣，從陽極上析出進(jìn)入氯氣總管；而陰極室的氫離子在陰極上獲得電

子被還原，生成氫氣，從陰極上析出進(jìn)入氫氣總管，在電場的作用下，Na+

以水合離子形式穿過離子交換膜進(jìn)入陰極室，生成產(chǎn)品堿液（32%wt）從

陰極排液管排出。電解反應(yīng)后的淡鹽水經(jīng)陽極排液管排至循環(huán)罐，部分淡

鹽水與二次精制鹽水一起混合后，進(jìn)入電解槽的陽極室進(jìn)行電解，另一部

分輸送至淡鹽水脫氯系統(tǒng)進(jìn)行脫氯。

6.2裝置電解（氯堿）工藝危險(xiǎn)性分析

6.2.1固有危險(xiǎn)性

電解（氯堿）產(chǎn)物氫氣為甲類易燃易爆氣體，氯氣為強(qiáng)氧化劑、具有

助燃性；鹽酸與某些金屬反應(yīng)放出氫氣，遇到火源可引起爆炸；氯氣為劇

毒氣體，對(duì)眼、呼吸道粘膜有刺激作用，可引起急性中毒。電解（氯堿）

產(chǎn)物氫氧化鈉為強(qiáng)堿、原料鹽酸為強(qiáng)酸，均為強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)。

6.2.2工藝過程的危險(xiǎn)性

（1）電解（氯堿）反應(yīng)產(chǎn)物具有燃爆危險(xiǎn)性。反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣泄漏時(shí)

易與空氣形成爆炸混合物，引起火災(zāi)爆炸事故。

14

（2）電解（氯堿）反應(yīng)過程存在危險(xiǎn)性。電解單元槽由一張離子膜隔

開為陽極和陰極，電解槽通電后發(fā)生電解反應(yīng)，陽極產(chǎn)生氯氣，陰極產(chǎn)生

氫氣，一旦離子膜破裂，在通電的情況下氫氣和氯氣混合，極易引起火災(zāi)

或爆炸。

（3）電解（氯堿）反應(yīng)在一定壓力、溫度下進(jìn)行，如安全附件不全或

不可靠，工藝控制失誤，配套的冷卻、氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全設(shè)施中斷或不足，

容易引起火災(zāi)爆炸事故。

（4）反應(yīng)過程設(shè)備及管道密封不嚴(yán)，造成氯氣泄漏，發(fā)生中毒事故。

6.3裝置電解（氯堿）工藝控制方案綜述

（1）鹽水高位槽和堿液高位槽設(shè)置液位低報(bào)警和低低聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整

流器。低低聯(lián)鎖時(shí)高位槽內(nèi)的持液量，分別滿足充滿電解槽的陽極室和陰

極室。

（2）設(shè)置陽極液循環(huán)槽和陰極液循環(huán)槽的液位調(diào)節(jié)，液位高低報(bào)警和

高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。

（3）設(shè)置供每臺(tái)電解槽的電流檢測、高報(bào)警和高高聯(lián)鎖，朕鎖停整流

器。

（4）每臺(tái)電解槽設(shè)置總電壓檢測，并設(shè)置電壓偏差檢測、高低報(bào)警和

高高低低聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。

（5）電解槽的流量控制措施應(yīng)符合下列要求：

①設(shè)置供每臺(tái)電解槽的鹽水和堿液流量調(diào)節(jié)，并設(shè)置高低流量偏差報(bào)

警和低低流量聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器；

②設(shè)置供每臺(tái)電解槽的鹽酸流量調(diào)節(jié)、高低流量偏差報(bào)警；

15

③設(shè)置加入供堿總管的純水流量調(diào)節(jié)、高低流量偏差報(bào)警；

④鹽水流量、鹽酸流量、純水流量與電解槽電流進(jìn)行串級(jí)調(diào)節(jié)；

⑤單臺(tái)電解槽聯(lián)鎖停車時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉單臺(tái)電解槽的鹽酸調(diào)節(jié)閥門。

（6）每臺(tái)電解槽出口設(shè)置堿液溫度檢測和高報(bào)警。

（7）單臺(tái)電解槽的壓力控制采用氫氣壓力、氯氣壓力、氫氣和氯氣差

壓檢測的高低報(bào)警。

（8）電解槽總管的壓力控制措施如下：

①設(shè)置濕氯氣總管壓力調(diào)節(jié)、高低報(bào)警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。

設(shè)置氯氣正壓和負(fù)壓水封。

②設(shè)置濕氫氣總管壓力調(diào)節(jié)、高低報(bào)警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。

設(shè)置氫氣正壓水封槽。

③設(shè)置氫氣和氯氣差壓調(diào)節(jié)、高低報(bào)警和高高低低聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流

器。

（9）設(shè)置陰極液受槽堿液密度檢測和高低報(bào)警。

（10）電解槽出口設(shè)置淡鹽水酸度檢測高低報(bào)警。

（11）每臺(tái)電解槽陰極側(cè)末端設(shè)置氮?dú)夤芫€。氮?dú)夤芫€進(jìn)行壓力調(diào)節(jié),

減壓后的管線設(shè)置正水封。

（12）工藝氫氣管線、放空氫氣管線的起始端應(yīng)設(shè)置氮?dú)庵脫Q管線。

放空氫氣管線末端設(shè)置阻火器，阻火器上游設(shè)置蒸汽滅火管線。

（13）聯(lián)鎖停整流器后，聯(lián)鎖關(guān)閉氯氣總管切斷閥、氫氣總管切斷閥、

純水流量調(diào)節(jié)閥、鹽酸流量調(diào)節(jié)閥，停氯氣處理工段的氯壓機(jī)，打開氮?dú)?/p>

進(jìn)堿液循環(huán)罐切斷閥，將氮?dú)膺M(jìn)堿液循環(huán)罐流量謊節(jié)設(shè)定在定值，全開氯

16

氣壓力控制調(diào)節(jié)閥，打開事故氯泄放閥，泄放至事故氯吸收塔吸收，同時(shí)

開啟氫氣泄放閥，保持與氮?dú)庖欢▔翰钕赂呖张欧拧?/p>

根據(jù)保護(hù)層分析及SIS系統(tǒng)SIL定級(jí)報(bào)告，某企業(yè)離子膜燒堿裝置的

SIS安全完整性等級(jí)采用SILlo

本工序基本過程控制系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)，并配置了獨(dú)立的安全儀表系

統(tǒng)(SIS),以上控制、報(bào)警及聯(lián)鎖方式在控制室實(shí)現(xiàn)。工藝流程圖見附圖

1,控制、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表見附表4。

17

7電解（氯堿）工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案附表、附圖

7.1XX省電解（氯堿）工藝產(chǎn)品目錄（附表1）

7.2電解（氯堿）工藝重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)的控制方式（附表2）

7.3企業(yè)需提交的設(shè)計(jì)資料清單（附表3）

7.4某企業(yè)電解（氯堿）工藝控制、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表（附表4）

7.5某企業(yè)電解（氯堿）工藝管道儀表流程圖（附圖1）

18

附表1XX省電解（氯堿）工藝產(chǎn)品目錄

產(chǎn)品名稱

氫氣氯氣燒堿

鹽酸氫氧化鉀

19

附表2電解（氯堿）工藝重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)的控制方式

序號(hào)工藝參數(shù)控制方式備注

1、集中顯示、控制、報(bào)警

1鹽水高位槽液位

2、低低限連鎖停整流器

1、集中顯示、控制、報(bào)警

2被液高位槽液位

2、低低限連鎖停整流器

1、集中顯示、控制、報(bào)警

3陽極液循環(huán)槽液位

2、高高限聯(lián)鎖停整流器

1、集中顯示、控制、報(bào)警

4陰極液循環(huán)槽液位

2、高高限聯(lián)鎖停整流器

1、集中顯示報(bào)警

5電解槽電流

2、電流標(biāo)標(biāo)限聯(lián)鎖停整流器

1、集中顯示報(bào)警

6電解槽電壓差

2、電壓差低低?、高商限聯(lián)鎖停整流器

1、集中顯示、控制、報(bào)咨

7進(jìn)槽鹽水流量2、根據(jù)電解槽電流比值調(diào)行

3、低低限聯(lián)鎖切斷進(jìn)料，停整流器

1、集中顯示、控制、報(bào)警

8進(jìn)槽堿液流量

2、高高限聯(lián)鎖切斷進(jìn)料?，停整流器

1、集中顯示、控制、報(bào)警

9進(jìn)槽鹽酸流量

2、根據(jù)電解槽電流比值調(diào)節(jié)

1、集中顯示、控制、報(bào)警

10供堿總管純水流量

2、根據(jù)電解槽電流比值調(diào)節(jié)

11堿液溫度1、集中顯示、報(bào)警

氫氣主管壓力、氯氣主管壓1、集中顯示、控制、報(bào)警

12

力、氫氣與氯氣主管壓差2、壓差高高限聯(lián)鎖停整流器

13陽極液酸度1、集中顯示、報(bào)警

20

序號(hào)工藝參數(shù)控制方式備注

14陰極液密度1、集中顯示、控制、報(bào)警

根據(jù)電解（氯堿）工藝、電解槽特點(diǎn),

15原料中錢含量

按照分析化驗(yàn)手冊(cè)規(guī)定進(jìn)行分析

根據(jù)電解（氯堿）工藝、電解槽特點(diǎn),

16氯氣雜質(zhì)含量

按照分析化驗(yàn)手冊(cè)規(guī)定進(jìn)行分析

根據(jù)電解（氯堿）工藝、電解槽特點(diǎn),

17氨氣純度

按照分析化驗(yàn)手冊(cè)規(guī)定進(jìn)行分析

21

附表3企業(yè)需提交的設(shè)計(jì)資料清單

文字說明部分圖紙部分

L工藝操作規(guī)程1、廠區(qū)總平面布置

2、安全操作規(guī)程2、工藝管道與儀表流程圖

3、安全設(shè)施設(shè)計(jì)專篇3、各工序設(shè)備布置圖

4、設(shè)備一覽表（含設(shè)備規(guī)格、材質(zhì)、介質(zhì)、設(shè)計(jì)及操4、爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖

作溫度、壓力、儀表口規(guī)格等）5、可燃、有毒氣體報(bào)警系統(tǒng)圖及報(bào)警儀布置

5、公用工程狀況（包括供電、供汽、供水、循環(huán)水、圖

冷凍水、壓縮空氣等）6、主要物料平衡圖

6、現(xiàn)有自控、儀表狀況描述（包括控制室或操作站）

7、主要物料及公用工程管線規(guī)格、材質(zhì)

8、實(shí)際生產(chǎn)中存在的工藝、安全方面的問題及對(duì)本次

日造內(nèi)容的建議

9、同類裝置歷史上發(fā)生的事故案例

10、危險(xiǎn)利可操作性分析（HAZOP）報(bào)告

II、保護(hù)層分析（LOPA）報(bào)告

12、反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告

22

附表4某企業(yè)電解（氯堿）工藝控制、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表

表4.1電解（氯堿）工藝DCS控制、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表

序號(hào)位號(hào)測控變量聯(lián)鎖參數(shù)功能

一、液位控制、報(bào)警、聯(lián)鎖

1LICAS-102堿液高位槽液位液位低低時(shí)聯(lián)鎖停整流器顯示、控制、報(bào)警、連鎖

2LICAS103陽極液循環(huán)罐液位液位高高時(shí)聯(lián)鎖停整流器顯示、控制、報(bào)警、聯(lián)鎖

3LICAS-I04陰極液循環(huán)罐液位液位高高時(shí)聯(lián)鎖停整流胖顯示、控制、報(bào)警、聯(lián)鎖

4LICAS-105陰極液循環(huán)罐液位液位低低時(shí)聯(lián)鎖停整流器顯示、控制、報(bào)警、連鎖

二、電壓控制、報(bào)警、連鎖

電壓差低低、高高連鎖停整

1EDIAS-I0I電解槽電壓差指示、報(bào)警、連鎖

流器

三、電流控制、報(bào)警、聯(lián)鎖

1IIAS-101電解槽電流電流高高連鎖停整流器指示、報(bào)警、連鎖

四、流量控制、報(bào)警、聯(lián)鎖

1FICAS-101電解槽進(jìn)鹽水流量流量低低連鎖切斷進(jìn)料閥顯示、控制、報(bào)警、連鎖

2FICAS-102電解槽進(jìn)堿液流量流量高高連鎖切斷進(jìn)料閥顯示、控制、報(bào)警、連鎖

3FI-103電解槽進(jìn)純水流量顯示

4FI-104電解槽進(jìn)堿液流量顯示

5FICA-I06電解槽進(jìn)鹽酸流量顯示、控制、報(bào)警

6FI-I07槽尾氮?dú)饬髁匡@示

7FI-I08陽極液濃度顯示

8FICA-I09返槽鹽水流量顯示、控制、報(bào)警

9FICA-1I1返槽堿液加純水流量顯示、控制、報(bào)警

10FIQ-112成品堿液流量顯示、累積

五、溫度控制、報(bào)警、聯(lián)鎖

1TIA-101電解槽陰極液出口溫度顯示、報(bào)警

2TI-102陰極液循環(huán)槽堿液溫度顯示

23

序號(hào)位號(hào)測控變量聯(lián)鎖參數(shù)功能

3TICA-I03進(jìn)堿液高位槽堿液溫度顯示、控制、報(bào)警

4TI-104出裝置堿液溫度顯示

六、壓力控制、報(bào)警、聯(lián)鎖

電解槽陽極管道出口壓

1PIA-101