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离子膜烧碱过程中自动化仪表设计选型要点

文章结合离子膜烧碱项目的工艺特征以及此类项目上相关实施经验而总结

编写，分析了一般离子膜烧碱项目在选型中的要点，对主要的常用工业自动化仪

表在离子膜烧碱项目中选型时的材质和关键要点进行分析阐述，以提高自动化仪

表在离子膜烧碱项目中的适用性、可靠性和安全性。

标签：离子膜烧碱；自动化仪表；仪表选型

1离子膜烧碱项目工艺及仪表选型概述

烧碱是重要的基础化工工业原料之一，离子膜制碱工艺法在本世纪初已经逐

渐成为制碱法的主流，现今该工艺每年所生产烧碱已占国内烧碱总产能的90%

以上。离子膜烧碱项目的主要工艺段包括：一次盐水、二次盐水精制、纯水站、

电解、氯气处理、氢气处理、氯气液化、氯化氢合成及盐酸、蒸发和公用工程等。

自动化仪表贯穿整个工艺的所有自动控制环节，各个工艺监测和控制点大量

应用了各种工业自动化仪器仪表，包括：温度计、压力表、压力变送器、液位计、

流量计、可燃/有毒探测器、PH/ORP计、分析仪和控制阀等。

所以仪表设计选型的科学合理性对项目自控系统运行、生产安全和产品质量

有最直接的重要影响。

离子膜烧碱项目的主要物料介质有NaCl盐水、NaOH碱液、（干、湿）氯气、

氢气、HCl气体和盐酸等，介质特性涵盖结晶、有毒、强酸碱电化学腐蚀、金属

腐蚀、极易燃易爆等复杂特性，所以对仪表的选型要求较高，需要多方综合考虑

工况条件，确保选型的科学合理性。

2主要仪表选型注意

2.1热元件

现场温度计选用双金属温度计，远传温度测量推荐选用A级Pt100热电阻，

套管形式推荐统一采用密封高的整体钻孔型法兰连接，以保证密封性和安全性。

套管材质的选择：测湿氯气和氯水套管材质应选钛材（Ti）；盐水因含大量

Cl-须选钛材或衬氟，电解出的碱液也含大量Cl-应选304衬氟、哈C或316L，

高温浓碱液推荐选镍材套管；液氯推荐选用304衬氟或16Mn低温钢；盐水常规

选用304衬氟即可。

2.2压力仪表

压力变送器按功能分有测压力、流量差压和液位三类，其选型关键是接液元

件/膜片材质、量程及过程接口的选择，其中量程和过程接口按工艺要求和设备

接口保持一致即可。带毛细管导压的变送器在被测介质具有强氧化性时应充氟

油，普通被测介质依据温度充硅油或高温硅油。

接液元件/膜片材质选择：介质为盐水、氯气、盐水的测量元件材质应为钽

膜片，碱液用316L膜片（高浓度或高温时推荐选择哈C膜片）。测量氢气压力

的变送器为避免氢脆作用对膜片的破坏，提高仪表寿命和安全可靠性，膜片最好

做镀金处理。

压力表在被测介质为酸碱时，接液元件材质推荐为钽或衬氟膜片，低温弱酸

选哈C亦可行。测有毒、腐蚀、易燃易爆介质压力表必须选用膜盒压力表，测

氢气的压力表须要做禁油处理。

2.3液位仪表

离子膜烧碱项目的大多介质都具有很强的酸碱性，介质液面上方无雾气和结

晶，故推荐选用非接触式液位计，测量范围宽、安装简易且维护方便。对液位测

量精度要求不高的循环水池、酸性廢水池、废盐池可选用超声波液位计。测量范

围更大的原盐、一次盐水、原料及成品灌区均选用高精度的低频雷达液位计；若

精度要求很高可选用高频雷达。

雷达液位计比超声波液位计应用范围广、精度高、成本高，超声波液位计不

能用于有真空、蒸汽工况，雷达液位计须考虑介质介电常数。选用雷达液位计时，

装置内工况复杂容易产生回波时，须配导波杆/缆或安装测量管。

树脂塔顶用到的物位开关，介质为过滤盐水，其液体成酸性、导电性能优良，

可选用电极物位开关，探头材质为钛材。

设备工况为常压（无有呼吸阀）且被测介质密度单一稳定，可考虑压力变送

器式单法兰液位计，封闭的工艺设备液位可选用带信号远传的磁性翻版液位计，

量程较大时推荐双法兰差压液位变送器，更大量程则推荐选择雷达。

液氯灌的液位测量，因液氯的有毒须严密密封，推荐选用外测式液位计。其

在测量有毒害、腐蚀性、有压力、易燃易爆、易挥发、易侧漏的液体时，不使用

阀门、连通管、接头、不需开孔，不接触罐内的液体和气体，通过外置的声呐传

感器（探头）实现测量，保障人员安全和生产的正常进行，调试及维修时不清罐、

不影响生产。

2.4流量计

离子膜烧碱项目中流量的测量非常重要，涉及被测介质多种多样，结合实际

工程经验及各流量计特点，把离子膜烧碱项目各