电解工艺（氯碱）全流程自动化控制基本要求

1适用范围本方案规定了电解工艺（氯碱）企业的自动化控制设计、改造提升、验收要点和其他要求。本方案适用于电解工艺（氯碱）全流程自动化控制设计、改造提升和验收工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本方案；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本方案。GB17681易燃易爆罐区安全监控预警系统验收技术要求GB/T20438电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全GB/T21109过程工业领域安全仪表系统的功能安全GB/T42300精细化工反应安全风险评估规范GB50052供配电系统设计规范GB50093自动化仪表工程施工及质量验收规范GB50160石油化工企业设计防火标准GB51428煤化工工程设计防火标准GB/T50493石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准GB/T50770石油化工安全仪表系统设计规范GB/T50779石油化工建筑物抗爆设计标准GB50813石油化工粉体料仓防静电燃爆设计规范GB50160石油化工企业设计防火标准GB51283精细化工企业工程设计防火标准GBZ230职业性接触毒物危害程度分级HG/T20507自动化仪表选型设计规范HG/T20508控制室设计规范HG/T20509仪表供电设计规范HG/T20510仪表供气设计规范HG/T20511信号报警及联锁系统设计规范HG/T20512仪表配管配线设计规范HG/T20513仪表系统接地设计规范SH/T3005石油化工自动化仪表选型设计规范SH/T3006石油化工控制室设计规范SH/T3007石油化工储运系统罐区设计规范SH/T3020石油化工仪表供气设计规范SH/T3104石油化工仪表安装设计规范SH3136石油化工液化烃球形储罐设计规范SH3521石油化工仪表工程施工技术规程TCCASC1003-2021氯碱生产氯气安全设施通用技术要求《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》(安监总管三〔2009〕116号)《国家安全监管总局关于公布第二批重点监管危险化工工艺目录和调整首批重点监管危险化工工艺中部分典型工艺的通知》(安监总管三〔2013〕3号)《关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知》(安监总管三〔2013〕76号)《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准(试行)》(安监总管三〔2017〕121号)《应急管理部关于印发〈危险化学品企业安全风险隐患排查治理导则〉的通知》(应急〔2019〕78号)《国务院安全生产委员会关于印发〈全国安全生产专项整治三年行动计划〉的通知》(安委〔2020〕3号)《应急管理部关于开展高危细分领域安全风险专项治理工作的通知》(应急管理部危化监管一司2022年2月)《关于全面加强危险化学品安全生产工作的实施意见》(中共河南省委办公厅河南省人民政府办公厅2020年7月)《河南省安全生产委员会关于印发河南省安全生产专项整治三年行动方案的通知》(豫安委〔2020〕7号)关于印发《安全生产治本攻坚三年行动方案（2024--2026）》的通知（安委〔2024〕2号）国务院安委会办公室关于印发《安全生产治本攻坚三年行动方案（2024-2026）》子方案的通知(安委办〔2024〕１号）中国氯碱协会《氯碱企业涉氯安全风险隐患排查指南（试行）》3术语、定义和缩略语3.1术语和定义下列术语和定义适用于本方案。3.1.1电解工艺（氯碱）电流通过电解质溶液时，在两个极上所引起的化学变化称为电解反应。涉及电解反应的工艺过程为电解工艺。3.1.2电解工艺（氯碱）企业涉及电解工艺（氯碱）重点监管的危险化工工艺的危险化学品生产、使用的化工及医药企业。3.1.3全流程与电解工艺（氯碱）存在上、下游关系的生产过程(含配套装置)，包括盐水精制、电解、氯氢处理、氯化氢合成、蒸发及固碱、危险化学品储运及配套公用工程。3.1.4基本过程控制系统响应过程测量以及其他相关设备、其他仪表、控制系统或操作员的输入信号，按过程控制规律、算法、方式，产生输出信号实现过程控制及其相关设备运行的系统。3.2缩略语BPCS（BasicProcessControlSystem）基本过程控制系统DCS(DistributedControlSystem)集散控制系统SIS(SafetyInstrumentationSystem)安全仪表系统GDS(GasDetectionSystem)可燃和有毒气体检测报警系统PLC(ProgrammableLogicControler)可编程逻辑控制器ESD（EmergencyShutdownDevice）紧急停车装置系统HAZOP(HazardousandOperationStudies)危险与可操作性分析LOPA(LayerofProtectionAnalysis)保护层分析SIL(SafetyIntegrityLevel)安全完整性等级P&ID(Piping&InstrumentDiagram)管道及仪表流程图FC(FailClosed)故障关闭FL(FailLast)故障保持FO(FailOpen)故障开启4总则4.1电解工艺（氯碱）装置的上下游配套装置必须实现全流程自动化控制。4.2企业应编制全流程危险与可操作性分析(HAZOP)报告、保护层分析(LOPA)报告，并应根据保护层分析结果编制安全完整性等级(SIL)定级评估报告并对安全完整性等级（SIL）进行验算。HAZOP报告、SIL定级（LOPA）评估报告应经专家评审通过。4.3全流程自动化控制应满足安监总管三〔2009〕116号、安监总管三〔2013〕3号提出的安全控制基本要求，并应符合危险与可操作性分析(HAZOP)报告和保护层分析(LOPA)报告对自动化控制提出的对策措施。4.4企业应委托具备工程设计综合资质或相应行业专业资质甲级设计单位进行全流程自动化控制系统设计。4.5电解工艺（氯碱）作业人员、化工自动化控制仪表作业人员应取得特种作业操作证。5全流程自动化控制要点5.1基本要求5.1.1DCS组态的工艺流程应与P&ID图和现场一致，SIS组态的逻辑图应与P&ID图、SIS联锁逻辑图、SIL定级报告和现场一致。自动化控制系统的控制值应与工艺卡片控制值保持一致。5.1.2企业设置的区域性控制室或全厂性控制室、机柜间应符合GB50160、GB51428、GB51283、GB/T50779、HG/T20508或SH/T3006等要求；具有火灾爆炸危险性的生产装置、储存设施的控制室,确需布置在装置区内的，应进行抗爆设计、建设和加固，但不得与设有甲、乙A类设备的房间布置在同一建筑物内。5.1.3基本过程控制系统（BPCS）宜首选DCS系统；基本过程控制系统的CPU、通信、电源等模块应冗余设置，操作员站至少配置2台。生产过程中的重点工艺参数监控回路的AI、AO、DI、DO点应冗余配置，且相同仪表功能的AI、AO、DI、DO点宜配置在不同的卡件上。5.1.4重点监控工艺参数应传送至控制室集中显示，记录的电子数据保存时间不少于60天。5.1.5液位、压力、温度、流量等测量仪表的选型、安装等应符合SH/T3005、SH/T3007、GB/T50770或HG/T20507等要求。最终元件应带有联锁动作的反馈输出。5.1.6根据HAZOP分析及LOPA分析结果设置安全仪表系统（SIS），参与SIS联锁的测量仪表和最终元件的独立性和冗余性须符合GB/T21109、GB/T50770的要求。紧急停车联锁在SIS内实现，进入SIS的仪表在SIS内报警的同时宜通讯到DCS报警，停车联锁报警应具备声光报警功能，事故状态下SIS能自动和手动紧急停车，并在中控室设置紧急停车按钮。参与联锁的最终元件应带有反馈输出。5.1.7当有可靠的仪表空气系统时，开关阀(紧急切断阀)应首选气动执行机构，且采用FC或FO型；当工艺要求采用FL型时，应选用双作用气缸执行机构,并配有仪表空气罐，阀门保位时间不低于48小时；当无仪表气源、但有负荷分级为一级负荷中特别重要负荷的电力电源系统时，可选用电动执行机构或电液执行机构驱动的紧急切断阀。一级负荷中特别重要负荷的电力电源系统的设计应符合GB50052要求。5.1.8自动化控制系统应设置不间断电源，后备供电时间不低于30min。5.1.9氯、氯化氢的生产、储存设施应与应急处置系统联锁。应急处置系统应设置远程和就地一键启动功能，吸收剂供应泵、吸收剂循环泵应设置备用泵，备用泵应具备自启动功能。5.1.10涉及易燃易爆危险品、有毒气体作业场所应设置视频监控系统且具备视频监控数据智能分析功能，视频监控终端应设置在24小时有人值守的场所。5.2一次盐水5.2.1用化学品除杂后的粗盐水，设置PH在线分析仪。5.2.2盐酸罐的放空口设置尾气吸收措施应监控吸收系统压力（其他工序中盐酸罐的放空口也按此进行设计）。5.3二次盐水、电解、淡盐水脱氯。5.3.1直接使用盐酸管线对树脂塔进行再生时，盐酸管线应设置两个自动切断阀。两个自动切断阀之间应设置自动放空切断阀。5.3.2盐水高位槽和碱液高位槽应设置液位低报警。5.3.3电解槽的流量控制措施应符合下列要求：应设置供每台电解槽的盐水流量调节和碱液流量检测，并设置高低流量偏差报警和低低流量联锁.应设置供每台电解槽的盐酸流量调节、高低流量偏差报警。宜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、纯水流量宜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门。5.3.4单台电解槽的压力控制措施宜符合下列要求：氢气压力检测高低报警和高高联锁；氯气压力检测高低报警和高高联锁；氢气和氯气差压检测高、低报警，高高、低低联锁。5.3.5电解槽应设置湿氯气、氢气总管压力调节、高低报警和高高联锁。设置氢气和氯气差压调节、高低报警和高高低低联锁。5.3.6每台电解槽出口宜设置碱液温度检测和高报警。5.3.7应设置阳极液受槽和阴极液受槽的液位调节，液位高低报警和高高联锁。5.3.8设置阴极液受槽碱液密度检测和高低报警。5.3.9阳极受槽设置淡盐水酸度检测高低报警。5.3.10应设置供每台电解槽的电流检测、高报警和高高联锁。5.3.11每台电解槽应设置总电压检测。并设置电压偏差检测、高低报警和高高低低联锁。5.3.12工艺氢气管线、放空氢气管线的起始端应设置远程控制氮气置换管线。放空氢气管线末端应设置阻火器，阻火器上游设置远程控制蒸汽灭火管线。5.4氯气处理5.4.1湿氯气最终冷却器控制措施应符合下列要求：应设置氯气出口温度自动调节，氯气温度低低报警联锁关闭冷冻水；氯气进出口宜设置差压检测和高报警；冷却器出口氯水管线应设置视镜，并设置视频监控。5.4.2氯气洗涤塔和干燥塔控制措施应符合下列要求：应设置塔顶氯气出口温度检测和报警；宜设置循环液流量检测和低报警；应设置循环液冷却温度检测和高报警；应设置塔液位检测和高低报警。5.4.3氯压机应设置检测保护系统应符合下列要求：防喘振、振动、位移，油温、油压的检测和保护；级间氯气冷却器的冷却水出口设置氯气泄漏在线检测仪；出口氯气含水在线分析检测、高报、高高联锁停氯压机。5.4.4氯气压缩机入口应设置压力自动调节及高低报警；氯气压缩机出口应设置压力高报警及超压自动调节泄放阀。5.4.5氯气压缩机故障时，应联锁切断整流变压器，停止向电解槽供电。5.5废氯气处理5.5.1废氯气吸收塔的循环液宜设置在线碱浓度检测和温度检测仪表。5.5.2控制要求吸收尾气引风机宜根据废氯气总管压力进行调节，压力变送器宜设置在废氯气总管的上游最远端。5.5.3废气排放口设置有毒气体检测报警仪。5.6氢气处理5.6.1电解来的湿氢气管线应设置自动放空调节阀。5.6.2氢气冷却塔，应设置塔顶氢气出口温度检测和高报警、循环液冷却温度检测和高报警、塔液位检测和高低报警。5.6.3当氢气系统设置氢气气柜时，进入气柜湿氢气管线应从冷却后的湿氢气总管引出。氢气气柜钟罩位置调节、高低报警。可选择下列方式实现：氢气压缩机回流调节阀；湿氢气总管放空调节阀；钟罩位置高高联锁放空阀；钟罩位置低低联锁停氢气压缩机。5.6.4当氢气系统未设置氢气气柜时，氢气压缩机入口应设置压力自动调节、高低报警、低低联锁。氢气压缩机出口应设置压力高报警及超压自动调节泄放阀。5.6.5氢气排空管线应设置氮气远程控制连续吹扫、蒸汽灭火管线。5.7液氯5.7.1当选用冷冻水或循环水作为冷源，应检测液化器内氯气压力，应高于冷源压力。液化器的冷源出口管线应直接泄压至无压回收槽，且应设置氯气在线检测泄漏仪。5.7.2每台液氯贮槽应符合下列要求：进口和出口管线应设置手动双阀；进口和出口管线应设置紧急切断遥控阀；应设置安全阀。安全阀前宜设置爆破片，爆破片和安全阀之间应设置压力检测；应设置氮气、干燥空气置换管线、废气排放管线；应设置压力的就地及远传检测；应设置液位的就地及远传检测。液位远传检测至少应配备两种不同类别的液位检测仪表。5.7.3液氯贮槽、应急备用接收槽应能实现远程倒槽。5.7.4液氯钢瓶充装应采用自动充装系统。应设置液氯钢瓶充装秤和复秤，以及至少两台起重行车。当采用1000kg钢瓶规格时，秤的称量范围不应小于3000kg，称量误差不应大于1kg，起重行车能力不应小于3000kg，应按规定设置行程及高度限位保护，采用双制动装置。5.7.5液氯槽车充装管道应有紧急切断阀和紧急停泵联锁。5.7.6当汽化氯作为下游原料时，液氯汽化宜采用全汽化工艺，全汽化工艺的设置应符合下列要求：汽化热源宜采用低压蒸汽，低压蒸汽温度应不大于121℃；设置根据汽化压力自动调节液氯进料阀；应根据汽化温度自动调节蒸汽进料阀。5.7.7汽化器应设置安全阀，安全阀前应设计爆破片，爆破片和安全阀之间应设置压力检测。5.7.8液氯储槽和包装区域应设置视频监控系统，视频监控范围不应存在盲区。5.8氯化氢合成及盐酸5.8.1氯气处理来的原氯气以及液氯工序液化尾气，应分别经减压调节阀进入氯气缓冲罐。氯气缓冲罐压力低低和高高时，应联锁停合成炉。5.8.2氢气处理来的氢气，宜经减压调节阀进入氢气缓冲罐。氢气缓冲罐压力低低和高高时，应联锁停合成炉。5.8.3进每台合成炉的氢气、氯气管线上应设置流量测量仪表和调节阀，以及联锁切断阀。氯气总管和氢气总管始端应设置温度测量仪表。5.8.4调节阀和切断阀下游进合成炉前的氯气及氢气管路上应设置压力远传。5.8.5合成炉设置火焰探测器，火焰熄灭时联锁停合成炉。同时设置火焰摄像仪，并远传至中控室进行监视。5.8.6用于合成炉冷却的循环水，应设置流量检测、低报警、低低停合成炉。5.8.7应设置合成炉出口氯化氢的温度、压力检测报警。5.8.8当氯化氢合成工序与下游工序的控制不在同一控制室，且氯化氢的品质或压力的波动对下游工序有安全隐患时，氯化氢合成工序应与下游工序互相设置安全声光报警器。5.9蒸发及固碱5.9.1应设置产品碱液温度检测、温度串级调节蒸汽流量。5.9.2片碱机运行信号应与进料调节阀联锁。片碱机故障时，应联锁关闭浓缩器进料调节阀。5.9.3熔盐加热器应设置温度检测。并联加热炉管上，每一路均应设置熔盐