電解（氯堿）工藝安全控制設(shè)計指導(dǎo)方案

PAGEIII電解（氯堿）工藝安全控制設(shè)計指導(dǎo)方案目錄1概述 11.1電解（氯堿）工藝 11.2電解（氯堿）反應(yīng) 11.3電解（氯堿）工藝關(guān)鍵設(shè)備和重點監(jiān)控單元 11.3.1電解（氯堿）工藝的關(guān)鍵設(shè)備 11.3.2電解（氯堿）工藝的重點監(jiān)控單元 11.4電解（氯堿）工藝涉及的危險介質(zhì) 11.4.1原料 21.4.2產(chǎn)品 21.5XX省主要電解（氯堿）工藝產(chǎn)品目錄 22危險性分析 32.1固有危險性 32.1.1火災(zāi)危險性 32.1.2爆炸危險性 32.1.3中毒危險性 32.1.4腐蝕及其他危險性 32.2工藝過程的危險性 32.2.1反應(yīng)過程的危險性 42.2.2反應(yīng)安全風(fēng)險評估 42.2.3危險和可操作性分析 43重點監(jiān)控的工藝參數(shù)和控制要求 53.1液位 53.2電流和電壓 53.3進(jìn)出物料流量 53.4可燃和有毒氣體濃度 53.5溫度 53.6壓力 53.7原料中銨含量 63.8氯氣雜質(zhì)含量（水、氫氣、氧氣、三氯化氮等） 63.9氫氣純度 64推薦的安全控制方案 74.1各工藝參數(shù)的控制方式 74.2工藝系統(tǒng)控制方式 74.2.1基本監(jiān)控要求 74.2.2基本控制要求 74.3根據(jù)反應(yīng)安全風(fēng)險評估結(jié)果，制定相應(yīng)的控制措施 104.4儀表系統(tǒng)選用原則 104.4.1基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）選用原則 104.4.2安全儀表系統(tǒng)選用原則 104.4.3氣體檢測報警系統(tǒng)（GDS）選用原則 114.5其他安全設(shè)施 115通用設(shè)計要求 125.1收集產(chǎn)品工藝資料 125.2確定改造范圍 125.3儀表設(shè)備選型 135.4提交方案 135.5與建設(shè)方技術(shù)交底，提交改造圖紙，簽署設(shè)計變更。 136典型工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計方案 146.1工藝簡述 146.2裝置電解（氯堿）工藝危險性分析 146.2.1固有危險性 146.2.2工藝過程的危險性 146.3裝置電解（氯堿）工藝控制方案綜述 157電解（氯堿）工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)方案附表、附圖 187.1XX省電解（氯堿）工藝產(chǎn)品目錄（附表1） 187.2電解（氯堿）工藝重點監(jiān)控參數(shù)的控制方式（附表2） 187.3企業(yè)需提交的設(shè)計資料清單（附表3） 187.4某企業(yè)電解（氯堿）工藝控制、報警、聯(lián)鎖一覽表（附表4） 187.5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 19附表2電解（氯堿）工藝重點監(jiān)控參數(shù)的控制方式 20附表3企業(yè)需提交的設(shè)計資料清單 22附表4某企業(yè)電解（氯堿）工藝控制、報警、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 26PAGE21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，在兩個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，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，陽極是Cl-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→Cl2（2）陰極反應(yīng)：2H2O+2e→H2+2OH-（3）總反應(yīng)：2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H21.3電解（氯堿）工藝關(guān)鍵設(shè)備和重點監(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）工藝的重點監(jiān)控單元電解（氯堿）工藝的重點監(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，原料中銨含量，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)品主要有氫氣、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（氯堿）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省主要電解（氯堿）工藝產(chǎn)品目錄詳見附表1。2危險性分析電解（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，一旦泄漏危險性較大。2.1固有危險性固有危險性是指電解（氯堿）工藝的原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品等本身具有的危險有害特性。2.1.1火災(zāi)危險性電解（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，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中毒危險性氯氣為劇毒氣體，對眼、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工藝過程的危險性電解（氯堿）反應(yīng)是一個放熱過程，產(chǎn)物又多為易燃易爆、毒性、腐蝕性物質(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)過程的危險性電解（氯堿）反應(yīng)過程存在危險性。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)險評估企業(yè)如需開展反應(yīng)安全風(fēng)險評估，可參照《精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險評估導(dǎo)則（試行）》進(jìn)行反應(yīng)安全風(fēng)險評估，綜合反應(yīng)安全風(fēng)險評估結(jié)果，考慮不同的工藝危險程度，建立相應(yīng)的控制措施。2.2.3危險和可操作性分析針對電解（氯堿）反應(yīng)，應(yīng)在基礎(chǔ)設(shè)計階段開展危險和可操作性分析（HAZOP），及預(yù)先危險分析（PHA）或事故樹分析（ETA）等定性、定量分析方法，對整個工藝過程的危險性進(jìn)行分析。3重點監(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，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)液體滿時會造成電解槽內(nèi)液體無法排出，槽內(nèi)無液體時淡鹽水無法循環(huán)，陽極液循環(huán)槽、陰極液循環(huán)槽應(yīng)設(shè)液位計。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，電解槽電流增加時電解槽電壓也會增加，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。3.7原料中銨含量原料中有游離氨或銨離子存在時，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)檢測原料鹽水中的銨含量。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)≤0.4%，干燥后的氯氣含水量應(yīng)小于200mg/kg，含水量超標(biāo)會引起管道或設(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。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、原料中銨含量、氯氣雜質(zhì)含量、氫氣純度等重點監(jiān)控工藝參數(shù)的控制方式見附表2。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)置的自動控制系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到重點監(jiān)管危險化工工藝目錄中有關(guān)安全控制的基本要求，重點監(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。自動控制系統(tǒng)應(yīng)具備遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、信息存儲、連續(xù)記錄、超限報警、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、壓力報警及聯(lián)鎖的自動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)置液位低報警和低低聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。低低聯(lián)鎖時高位槽內(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)，液位高低報警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。（3）設(shè)置供每臺電解槽的電流檢測、高報警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。（4）每臺電解槽設(shè)置電壓檢測，并設(shè)置電壓偏差檢測、高低報警和高高低低聯(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)置高低流量偏差報警和低低流量聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器；②設(shè)置供每臺電解槽的鹽酸流量調(diào)節(jié)、高低流量偏差報警；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)行串級調(diào)節(jié)；⑤單臺電解槽聯(lián)鎖停車時，應(yīng)聯(lián)鎖關(guān)閉單臺電解槽的鹽酸調(diào)節(jié)閥門。（6）每臺電解槽出口設(shè)置堿液溫度檢測和高報警。（7）單臺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)、高低報警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。當(dāng)電解槽常壓操作時，設(shè)置氯氣正壓和負(fù)壓水封；當(dāng)電解槽帶壓操作時，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警。（10）電解槽出口設(shè)置淡鹽水PH值檢測高低報警。（11）每臺電解槽陰極側(cè)末端設(shè)置氮氣管線。（12）工藝氫氣管線、放空氫氣管線的起始端應(yīng)設(shè)置氮氣置換管線。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）氮氣滅火管線。（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（當(dāng)氫氣總管后設(shè)氫氣氣柜時，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)，打開氮氣進(jìn)堿液循環(huán)罐切斷閥，將氮氣進(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)計時，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)計應(yīng)參照《燒堿裝置安全設(shè)計標(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)出物料流量等報警及聯(lián)鎖的安全控制方式，應(yīng)同時滿足《重點監(jiān)管危險化工工藝目錄》中的要求，并根據(jù)設(shè)計方案或HAZOP分析報告設(shè)置相應(yīng)聯(lián)鎖系統(tǒng)。4.3根據(jù)反應(yīng)安全風(fēng)險評估結(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)險評估工作的實施方案》（安監(jiān)總管三〔2017〕1號）要求必須完成反應(yīng)安全風(fēng)險評估，并綜合反應(yīng)安全風(fēng)險評估結(jié)果，考慮不同的工藝危險程度，設(shè)置相應(yīng)的控制措施。電解（氯堿）工藝參照執(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)過程中的重點工藝參數(shù)監(jiān)控回路的AI、AO、DI、DO點應(yīng)冗余配置，且相同儀表位號的AI、AO、DI、DO點應(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?，F(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況（如氯氣泄漏、重要設(shè)備損壞等）時，操作人員可在控制室內(nèi)切斷原料進(jìn)料、啟動緊急冷卻系統(tǒng)、緊急泄放系統(tǒng)和吸收中和系統(tǒng)等。BPCS的報警及聯(lián)鎖的設(shè)計應(yīng)滿足《信號報警及聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（HG/T20511）之要求。4.4.2安全儀表系統(tǒng)選用原則針對具體的電解（氯堿）工藝及儲存設(shè)施，依據(jù)反應(yīng)安全風(fēng)險評估結(jié)果、危險和可操作性分析（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（SIL）。通過LOPA分析，安全儀表功能（SIF）的安全完整性等級（SIL）＞1時，應(yīng)配置獨立于DCS系統(tǒng)之外的安全儀表系統(tǒng)（SIS），≤1的可以與DCS合并設(shè)置?？紤]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、測量儀表獨立性和冗余性、最終元件獨立性和冗余性等技術(shù)要求，須符合《石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB/T50770）規(guī)范要求。安全儀表系統(tǒng)在投入運行之前，應(yīng)進(jìn)行SIL等級的驗證，驗證合格方能投入運行。4.4.3氣體檢測報警系統(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和有毒氣體檢測報警設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50493）設(shè)置獨立的氣體檢測報警系統(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、報警。4.5其他安全設(shè)施對于具體的裝置，考慮安全設(shè)施時不應(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)品儲存、公用工程等相關(guān)設(shè)施和工序，任何一個工序出現(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、報警時一并考慮進(jìn)去。對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，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。5通用設(shè)計要求對于新建或改、擴(kuò)建裝置，在制定設(shè)計方案時，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。對于在役電解（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)、危險和可操作性分析（HAZOP）報告和保護(hù)層分析（LOPA）及SIL定級報告。按要求開展精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險評估的企業(yè)，應(yīng)提供反應(yīng)安全風(fēng)險評估報告。改造企業(yè)需提交的設(shè)計資料清單見附表3。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)于公布首批重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄的通知》（安監(jiān)總管三〔2009〕116號）、《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點監(jiān)管危險化工工藝目錄和調(diào)整首批重點監(jiān)管危險化工工藝中部分典型工藝的通知》（安監(jiān)總管三〔2013〕3號）、《關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的實施方案》（安監(jiān)總管三〔2014〕116號）文要求，確定應(yīng)改造的裝置范圍，實現(xiàn)電解（氯堿）工藝過程的自控聯(lián)鎖。（2）核實電解（氯堿）工藝過程所涉及的上下游工藝過程對自身的影響（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）工藝以及對該工藝過程產(chǎn)生影響的上下游的工藝過程和對工藝安全產(chǎn)生影響的相關(guān)公用工程，一并納入自動化控制與安全聯(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；（2）計算并選定執(zhí)行機(jī)構(gòu)型號；（3）根據(jù)工藝過程復(fù)雜程度、檢修能力等確定自動化和安全聯(lián)鎖的實現(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）；（3）控制、報警、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）；（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)計變更。6典型工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計方案某企業(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）工藝危險性分析6.2.1固有危險性電解（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工藝過程的危險性（1）電解（氯堿）反應(yīng)產(chǎn)物具有燃爆危險性。反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣泄漏時易與空氣形成爆炸混合物，引起火災(zāi)爆炸事故。（2）電解（氯堿）反應(yīng)過程存在危險性。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、氮氣保護(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)置液位低報警和低低聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。低低聯(lián)鎖時高位槽內(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)，液位高低報警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。（3）設(shè)置供每臺電解槽的電流檢測、高報警和高高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器。（4）每臺電解槽設(shè)置總電壓檢測，并設(shè)置電壓偏差檢測、高低報警和高高低低聯(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)置高低流量偏差報警和低低流量聯(lián)鎖，聯(lián)鎖停整流器；②設(shè)置供每臺電解槽的鹽酸流量調(diào)節(jié)、高低流量偏差報警；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)行串級調(diào)節(jié)；⑤單臺電解槽聯(lián)鎖停車時，聯(lián)鎖關(guān)閉單臺電解槽的鹽酸調(diào)節(jié)閥門。（6）每臺電解槽出口設(shè)置堿液溫度檢測和高報警。（7）單臺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警。（10）電解槽出口設(shè)置淡鹽水酸度檢測高低報警。（11）每臺電解槽陰極側(cè)末端設(shè)置氮氣管線。氮氣管線進(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)置氮氣置換管線。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)，打開氮氣進(jìn)堿液循環(huán)罐切斷閥，將氮氣進(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，同時開啟氫氣泄放閥，保持與氯氣一定壓差下高空排放。根據(jù)保護(hù)層分析及SIS系統(tǒng)SIL定級報告，某企業(yè)離子膜燒堿裝置的SIS安全完整性等級采用SIL1。本工序基本過程控制系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)，并配置了獨立的安全儀表系統(tǒng)（SIS），以上控制、報警及聯(lián)鎖方式在控制室實現(xiàn)。工藝流程圖見附圖1，控制、報警、聯(lián)鎖一覽表見附表4。7電解（氯堿）工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計指導(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)計資料清單（附表3）7.4某企業(yè)電解（氯堿）工藝控制、報警、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）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附表2電解（氯堿）工藝重點監(jiān)控參數(shù)的控制方式序號工藝參數(shù)控制方式備注1鹽水高位槽液位1、集中顯示、控制、報警2、低低限連鎖停整流器2堿液高位槽液位1、集中顯示、控制、報警2、低低限連鎖停整流器3陽極液循環(huán)槽液位1、集中顯示、控制、報警2、高高限聯(lián)鎖停整流器4陰極液循環(huán)槽液位1、集中顯示、控制、報警2、高高限聯(lián)鎖停整流器5電解槽電流1、集中顯示報警2、電流高高限聯(lián)鎖停整流器6電解槽電壓差1、集中顯示報警2、電壓差低低、高高限聯(lián)鎖停整流器7進(jìn)槽鹽水流量1、集中顯示、控制、報警2、根據(jù)電解槽電流比值調(diào)節(jié)3、低低限聯(lián)鎖切斷進(jìn)料，停整流器8進(jìn)槽堿液流量1、集中顯示、控制、報警2、高高限聯(lián)鎖切斷進(jìn)料，停整流器9進(jìn)槽鹽酸流量1、集中顯示、控制、報警2、根據(jù)電解槽電流比值調(diào)節(jié)10供堿總管純水流量1、集中顯示、控制、報警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、報警12氫氣主管壓力、氯氣主管壓力、氫氣與氯氣主管壓差1、集中顯示、控制、報警2、壓差高高限聯(lián)鎖停整流器13陽極液酸度1、集中顯示、報警14陰極液密度1、集中顯示、控制、報警15原料中銨含量根據(jù)電解（氯堿）工藝、電解槽特點，按照分析化驗手冊規(guī)定進(jìn)行分析16氯氣雜質(zhì)含量根據(jù)電解（氯堿）工藝、電解槽特點，按照分析化驗手冊規(guī)定進(jìn)行分析17氫氣純度根據(jù)電解（氯堿）工藝、電解槽特點，按照分析化驗手冊規(guī)定進(jìn)行分析附表3企業(yè)需提交的設(shè)計資料清單文字說明部分圖紙部分1、工藝操作規(guī)程2、安全操作規(guī)程3、安全設(shè)施設(shè)計專篇4、設(shè)備一覽表（含設(shè)備規(guī)格、材質(zhì)、介質(zhì)、設(shè)計及操作溫度、壓力、儀表口規(guī)格等）5、公用工程狀況（包括供電、供汽、供水、循環(huán)水、冷凍水、壓縮空氣等）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、實際生產(chǎn)中存在的工藝、安全方面的問題及對本次改造內(nèi)容的建議9、同類裝置歷史上發(fā)生的事故案例10、危險和可操作性分析（HAZOP）報告11、保護(hù)層分析（LOPA）報告12、反應(yīng)安全風(fēng)險評估報告1、廠區(qū)總平面布置2、工藝管道與儀表流程圖3、各工序設(shè)備布置圖4、爆炸危險區(qū)域劃分圖5、可燃、有毒氣體報警系統(tǒng)圖及報警儀布置圖6、主要物料平衡圖附表4某企業(yè)電解（氯堿）工藝控制、報警、聯(lián)鎖一覽表表4.1電解（氯堿）工藝DCS控制、報警、聯(lián)鎖一覽表序號位號測控變量聯(lián)鎖參數(shù)功能一、液位控制、報警、聯(lián)鎖1LICAS-102堿液高位槽液位液位低低時聯(lián)鎖停整流器顯示、控制、報警、連鎖2LICAS-103陽極液循環(huán)罐液位液位高高時聯(lián)鎖停整流器顯示、控制、報警、聯(lián)鎖3LICAS-104陰極液循環(huán)罐液位液位高高時聯(lián)鎖停整流器顯示、控制、報