摘要：文章結合離子膜燒堿項目的工藝特征以及此類(lèi)項目上相關(guān)實(shí)施經(jīng)驗而總結編寫(xiě)，分析了一般離子膜燒堿項目在選型中的要點(diǎn)，對主要的常用工業(yè)自動(dòng)化儀表在離子膜燒堿項目中選型時(shí)的材質(zhì)和關(guān)鍵要點(diǎn)進(jìn)行分析闡述，以提高自動(dòng)化儀表在離子膜燒堿項目中的適用性、可靠性和安全性。
1、離子膜燒堿項目工藝及儀表選型概述
燒堿是重要的基礎化工工業(yè)原料之一，離子膜制堿工藝法在本世紀初已經(jīng)逐漸成為制堿法的主流，現今該工藝每年所生產(chǎn)燒堿已占國內燒堿總產(chǎn)能的90%以上。離子膜燒堿項目的主要工藝段包括：一次鹽水、二次鹽水精制、純水站、電解、氯氣處理、氫氣處理、氯氣液化、氯化氫合成及鹽酸、蒸發(fā)和公用工程等。
自動(dòng)化儀表貫穿整個(gè)工藝的所有自動(dòng)控制環(huán)節，各個(gè)工藝監測和控制點(diǎn)大量應用了各種工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表，包括：溫度計、壓力表、壓力變送器、液位計、流量計、可燃/有毒探測器、PH/ORP 計、分析儀和控制閥等。
所以?xún)x表設計選型的科學(xué)合理性對項目自控系統運行、生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質(zhì)量有#直接的重要影響。
離子膜燒堿項目的主要物料介質(zhì)有NaCl 鹽水、NaOH 堿液、（干、濕）氯氣、氫氣、HCl 氣體和鹽酸等，介質(zhì)特性涵蓋結晶、有毒、強酸堿電化學(xué)腐蝕、金屬腐蝕、極易燃易爆等復雜特性，所以對儀表的選型要求較高，需要多方綜合考慮工況條件，確保選型的科學(xué)合理性。
2 主要儀表選型注意
2．1 熱元件
現場(chǎng)溫度計選用雙金屬溫度計，遠傳溫度測量tuijian選用A 級Pt100 熱電阻，套管形式tuijian統一采用密封高的整體鉆孔型法蘭連接，以保證密封性和安全性。
套管材質(zhì)的選擇：測濕氯氣和氯水套管材質(zhì)應選鈦材（Ti）；鹽水因含大量Cl-須選鈦材或襯氟，電解出的堿液也含大量Cl-應選304 襯氟、哈C 或316L，高溫濃堿液tuijian選鎳材套管；液氯tuijian選用304 襯氟或16Mn 低溫鋼；鹽水常規選用304 襯氟即可。
2．2 壓力儀表
壓力變送器按功能分有測壓力、流量差壓和液位三類(lèi)，其選型關(guān)鍵是接液元件/膜片材質(zhì)、量程及過(guò)程接口的選擇，其中量程和過(guò)程接口按工藝要求和設備接口保持一致即可。帶毛細管導壓的變送器在被測介質(zhì)具有強氧化性時(shí)應充氟油，普通被測介質(zhì)依據溫度充硅油或高溫硅油。
接液元件/膜片材質(zhì)選擇：介質(zhì)為鹽水、氯氣、鹽水的測量元件材質(zhì)應為鉭膜片，堿液用316L 膜片（高濃度或高溫時(shí)tuijian選擇哈C膜片）。測量氫氣壓力的變送器為避免氫脆作用對膜片的破壞，提高儀表壽命和安全可靠性，膜片#好做鍍金處理。
壓力表在被測介質(zhì)為酸堿時(shí)，接液元件材質(zhì)tuijian為鉭或襯氟膜片，低溫弱酸選哈C 亦可行。測有毒、腐蝕、易燃易爆介質(zhì)壓力表必須選用膜盒壓力表，測氫氣的壓力表須要做禁油處理。
2．3 液位儀表
離子膜燒堿項目的大多介質(zhì)都具有很強的酸堿性，介質(zhì)液面上方無(wú)霧氣和結晶，故tuijian選用非接觸式液位計，測量范圍寬、安裝簡(jiǎn)易且維護方便。對液位測量精度要求不高的循環(huán)水池、酸性廢水池、廢鹽池可選用超聲波液位計。測量范圍更大的原鹽、一次鹽水、原料及成品灌區均選用高精度的低頻雷達液位計；若精度要求很高可選用高頻雷達。
雷達液位計比超聲波液位計應用范圍廣、精度高、成本高，超聲波液位計不能用于有真空、蒸汽工況，雷達液位計須考慮介質(zhì)介電常數。選用雷達液位計時(shí)，裝置內工況復雜容易產(chǎn)生回波時(shí)，須配導波桿/纜或安裝測量管。
樹(shù)脂塔頂用到的物位開(kāi)關(guān)，介質(zhì)為過(guò)濾鹽水，其液體成酸性、導電性能優(yōu)良，可選用電極物位開(kāi)關(guān)，探頭材質(zhì)為鈦材。設備工況為常壓（無(wú)有呼吸閥）且被測介質(zhì)密度單一穩定，可考慮壓力變送器式單法蘭液位計，封閉的工藝設備液位可選用帶信號遠傳的磁性翻版液位計，量程較大時(shí)tuijian雙法蘭差壓液位變送器，更大量程則tuijian選擇雷達。
液氯灌的液位測量，因液氯的有毒須嚴密密封，tuijian選用外測式液位計。其在測量有毒害、腐蝕性、有壓力、易燃易爆、易揮發(fā)、易側漏的液體時(shí)，不使用閥門(mén)、連通管、接頭、不需開(kāi)孔，不接觸罐內的液體和氣體，通過(guò)外置的聲吶傳感器（探頭）實(shí)現測量，保障人員安全和生產(chǎn)的正常進(jìn)行，調試及維修時(shí)不清罐、不影響生產(chǎn)。
2．4 流量計
離子膜燒堿項目中流量的測量非常重要，涉及被測介質(zhì)多種多樣，結合實(shí)際工程經(jīng)驗及各流量計特點(diǎn)，把離子膜燒堿項目各主要工藝段中可能用到的流量計做如下類(lèi)比分析，如表1 所示。因離子膜燒堿項目其涉及工藝種類(lèi)和工藝段多，故其流體類(lèi)型、狀態(tài)、介質(zhì)特性和工藝管道走向特點(diǎn)也比較多樣化，這就要求我們在選擇流量計時(shí)，必須綜合考慮：介質(zhì)物理特性、精度、介質(zhì)腐蝕性、允許壓損、結構特點(diǎn)和經(jīng)濟性等因素綜合考慮確定。
2．5 控制閥
離子膜燒堿工藝中，在鹽水、濕氯氣和鹽酸工藝段國內外氯堿行業(yè)認為普遍較好的閥門(mén)是PVDF 隔膜閥，但PVDF 國產(chǎn)化率不高，#重要的是成本很高。結合實(shí)際工況和工程經(jīng)驗，充分考慮經(jīng)濟性和適用性，可選用鋼襯F46 或鋼襯F4 的氣動(dòng)薄膜式調節閥和氣動(dòng)活塞式球/蝶閥。
在電解工段進(jìn)出電解槽的關(guān)鍵部位，選閥門(mén)時(shí)須要考慮管道導電性能，若選用非金屬閥門(mén)時(shí)須要考慮在管道間加接地排流裝置，以便配出管道介質(zhì)流動(dòng)產(chǎn)生的雜質(zhì)電流，以免介質(zhì)帶入電解槽產(chǎn)生工藝生產(chǎn)安全隱患。
電解后燒堿液及堿蒸發(fā)部分閥門(mén)材質(zhì)因會(huì )從電解中帶出微量Cl-，而Cl-與奧體不銹鋼會(huì )產(chǎn)生化學(xué)反應，故堿液閥門(mén)材質(zhì)須用鋼襯F46 或哈C 材質(zhì)；高濃度堿液（30%~50%）tuijian選用鎳材蝶閥（尤其120℃以上），在60℃以下時(shí)閥門(mén)材質(zhì)可用316L，但閥門(mén)壽命稍差；鹽泥部分閥門(mén)采用氣動(dòng)襯氟塑隔膜閥。
部分工藝部位考慮到口徑較大、安裝空間小、方便維護、開(kāi)關(guān)迅速且密封較好等因素，選用對夾式蝶閥，尤其是電解槽的陽(yáng)極液系統、陰極液系統和堿蒸發(fā)。閥門(mén)泄露等級的要求：
（1）介質(zhì)為氯氣、液氯和氫氣的所有角行程開(kāi)關(guān)閥其泄露等級應設計為ClassⅥ，密封為軟密封或襯氟塑硬密封。
（2）介質(zhì)為氯氣、液氯和部分濃酸的直行程薄膜調節閥應為波紋管/PTFE 密封，用波紋管和填料雙重保障，充分防止有毒氯氣和強酸介質(zhì)泄露（為避免氯氣泄露風(fēng)險，可選用氯氣專(zhuān)用閥，但成本很高）。
（3）其他調節閥的填料，除蒸汽常規用硬密封+STL 外，填料為PTFE 的建議選擇V 形以盡量提高密封性能。
2．6 PH/ORP 計
離子膜燒堿項目的鹽水調制處理和電解工藝過(guò)程中，對介質(zhì)物料的酸堿度或氧化還原性有很高的要求，必須對其PH 值或ORP 值進(jìn)行嚴格的監測和控制，以確保生產(chǎn)工藝要求和生產(chǎn)安全。依據工藝工況，項目需要測量管道內鹽水和生產(chǎn)用水的分析儀選用填充式的液體智能電極，護套形式采用生產(chǎn)商配套的流通池，其不但具備精度高、可以用于多種惡劣環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，還可以通過(guò)簡(jiǎn)單方便的維護大大延長(cháng)分析儀的使用壽命。項目需要測量飽和鹽水池的PH 計，考慮到將電極沉入池內進(jìn)行測量，所以須選用沉入式護套管，電極選用精巧、低維護且精度較高的凝膠智能電機。
2．7 其他儀表
除上述主要儀表外，離子膜燒堿項目還必須用到可燃和有毒氣體探測器，燒堿部分還用到密度計，氯化氫合成部分還必須用到露點(diǎn)儀以精que檢測氣體的水分含量。選型需要注意的有：
（1）有毒氣體探測器被測介質(zhì)是Cl2氣體，具有很強的毒性，少量即可致命，其量程范圍應為0~10ppm，報價(jià)設定值應分別為1ppm和3ppm。
（2）密度計測量介質(zhì)如是≥32%燒堿，其探頭材質(zhì)宜選用鎳（Ni）材。
2.8 其他注意事項
（1）電解工藝的產(chǎn)物和后續處理中有氫氣，作為ⅡC 類(lèi)爆炸性物質(zhì)（為甲類(lèi)車(chē)間），其設計界區爆炸性氣體環(huán)境為一般為1 區（即在正常情況下爆炸性氣體混合物有可能出現的場(chǎng)所），自動(dòng)化儀表的防爆等級#低應為ⅡCT4。如設計界區爆炸性氣體環(huán)境為0 區（即在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續或長(cháng)時(shí)間存在的場(chǎng)所），則其防爆形式必須用本安防爆，#低等級為ExiaⅡCT4。
（2）離子膜燒堿項目因其中有多種重大危險源，所以項目必定有SIS（安全儀表系統），所有接入SIS 系統的儀表其安全性能評測必須通過(guò)SIL3 認證，如接入SIS 系統壓力變送器、開(kāi)關(guān)閥的電磁閥等。
3、結束語(yǔ)
隨著(zhù)國內產(chǎn)業(yè)結構調整升級和智能時(shí)代的開(kāi)啟，工業(yè)自動(dòng)化的水平會(huì )逐漸提高，燒堿行業(yè)的電解因為其很高的耗能特點(diǎn)，燒堿行業(yè)的自動(dòng)化水平在未來(lái)還有很大的提升潛力。在未來(lái)的燒堿工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表起著(zhù)舉足輕重的作用，而選擇合適的儀表，對提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)都有#直接的促進(jìn)作用。所以，作為工程技術(shù)人員，應鍥而不舍的提高專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力，豐富工程經(jīng)驗，為每一個(gè)用戶(hù)做出科學(xué)合理的設計選擇。
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