氯碱过程分析解决方案

氯碱生产（离子膜法） 对盐水精制、电解、氯氢处理、 HCl合成及环保排放等环节的在线测量要求极为苛刻。高盐腐蚀、电极中毒、氯气强氧化性、氢气中氧的安全红线、微量水对产品品质的影响以及尾气中氯气的环保合规，都是必须解决的难题。马鞍山迈思特智能科技有限公司为氯碱工厂提供“从盐水到产品、从安全到环保"的全流程精准测量解决方案，涵盖pH/ORP、浊度、电导率、气体分析（H₂纯 度、 Cl₂含量、 HCl浓度、微量氧）、微量水、溶解氧及污泥浓度等，助力氯碱装置安全、高效、稳定运行，延长离子膜寿命， 降低运维成本。1. 氯碱全流程测控点示意图

2. 氯碱全流程测控点一览表

3. 分模块详细描述

3.1 盐水精制（序号1~12）

盐水精制目标是去除原盐中的钙、镁、硫酸根等杂质，为离子膜电解提供高品质一次盐水。关键控制点包括化盐水pH、浊度、 ORP以及树脂塔再生废液的中和。

•    原盐水分（序1） ：量程0~10%，采用电磁波水分仪在线监测皮带上的原盐水分， 控制原盐水分≤3%，以降低化盐蒸汽消耗。

•    化盐水pH（序2） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计，控制化盐水pH在9~11之间，为后续除杂创造最佳条件。

•    化盐水悬浮物浊度（序3） ：量程0~100 NTU，采用耐腐蚀浊度计， 监测原盐带入的不溶物。

•    化盐水ORP（序4） ：量程-1000~+1000 mV，采用无孔固态参比电极ORP计， 间接反映还原性物质含量。

•    澄清桶溢流浊度（序5） ：量程0~50 NTU，控制浊度≤20 mg/L，判断澄清效果。

•    砂滤器出口浊度（序6） ：量程0~20 NTU，控制浊度≤5 mg/L，保障过滤精度。

•    一次盐水储槽pH（序7） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计，稳定进树脂塔pH在9~10。

•    戈尔膜过滤器出口浊度（序8） ：量程0~5 NTU，控制浊度≤1 mg/L，确保精盐水质量。

•    戈尔膜过滤器出口pH（序9） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计， 确保进树脂塔pH稳定。

•    一次盐水反应槽出口pH（序10） ：量程0~14，采用分体式无孔固态参比电极pH计，控制除杂反应pH以优化除镁效果。

•    一次盐水总管ORP（序11） ：量程-1000~+1000 mV，采用无孔固态参比电极ORP计，监控还原性杂质，辅助保护树脂塔。

•    螯合树脂塔再生废液pH（序12） ：量程0~14，采用分体式无孔固态参比电极pH计，监测中和效果，控制排放液pH在6~9。

3.2 电解与脱氯（序号13~24）

电解工序是氯碱核心， 需严格控制精盐水进槽pH以保护离子膜，并实时监测阴极室出口氢气中的氧含量（安全红线≤0.5%）。脱氯工序将淡盐水中的游离氯脱除。

•    精盐水进电解槽总管pH（序13） ：量程0~5，采用无孔固态参比电极pH计，控制pH在2~4之间，防止膜水解。

•    纯水进电解槽总管溶解氧（序14） ：量程0~10 ppm，采用溶解氧分析仪，监测溶解氧含量以抑制氯酸盐生成。

•     电解槽阳极室出口pH（序18） ：量程0~5，采用分体式无孔固态参比电极pH计，控制阳极液pH在3.0~3.5。

•     电解槽阴极室出口氢气中氧含量（序20） ：量程0~2 vol%，采用光学氧分析仪并采用BaroSense™ 技术，安全控制O₂ ≤0.5% ，防止氢氧混合爆炸。

•     电解槽阳极液循环管pH（序21） ：量程0~5，采用分体式无孔固态参比电极pH计，控制pH在2~5。

•    脱氯塔入口pH（序22） ：量程0~3，采用分体式无孔固态参比电极pH计， 控制pH在1.5~2.5 ，利于游离氯脱出。

•    脱氯塔出口pH（序23） ：量程0~14，采用分体式无孔固态参比电极pH计，控制pH在6~10，防止下游设备腐蚀。

•    脱氯塔出口ORP（序24） ：量程-1000~+1000 mV，采用分体式无孔固态参比电极ORP计，判断脱氯终点。

3.3 氯气处理（序号28~41）

氯气处理包括冷却、干燥、压缩和液化，核心是控制氯气中的微量水(≤10ppm） 以保护设备和产品品质，同时监控尾气中氯气含量以符合环保要求。

•    二级干燥塔出口微量水（序28） ：量程0~100 ppm，采用五氧化二磷电解法微量水分仪， 控制水分≤10ppm。

•    氯压机入口微量水（序29） ：量程0~100 ppm，同样采用五氧化二磷电解法微量水分仪， 保护压缩机叶轮。

•     氯压机出口微量水（序30） ：量程0~100 ppm，复检干燥效果。

•    液氯储罐出口管道微量水（序34） ：量程0~100 ppm，控制产品液氯水分≤50ppm，满足GB/T 5138-2021优等品要求。

•    尾气回收系统出口氯气含量（序38） ：量程0~10 vol%，采用紫外气体分析仪， 确保达标排放。

•    事故氯吸收塔循环液pH（序40） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计， 控制碱液pH≥10 ，防止吸收失效。

•    事故氯吸收塔出口氯气含量（序41） ：量程0~100 ppm，采用紫外气体分析仪，判断吸收效果。

3.4 氢气处理（序号42~44）

氢气处理包括冷却、洗涤、干燥和压缩。需监控氢气纯度、氢中含氧（安全红线） 以及干燥后微量水。

•    氢气总管氢气纯度（序42） ：量程99.0~100 vol% ，采用热导气体分析仪，总览产氢质量。

•    氢气总管氢气中氧含量（序43） ：量程0~2 vol%，采用光学氧分析仪（采用BaroSense ™ 技术） ，安全控制O₂ ≤0.5%。

•    氢气干燥器出口微量水（序44） ：量程0~50 ppm，采用五氧化二磷电解法微量水分仪，控制水分≤5ppm。

3.5 HCl合成与盐酸（序号45~51）

HCl合成工序需精确控制氢气与氯气的配比，监控HCl气体中的过量氢气、游离氯及微量水，并确保尾气无氯泄漏。

•     HCl合成炉出口HCl中氢气含量（序45） ：量程0~10 vol%，采用耐腐蚀热导气体分析仪，优化配比， 控制氢气过量2~5%。

•     HCl气体总管氯化氢浓度（序46） ：量程80~100 vol%，采用耐腐蚀热导气体分析仪，总览产品质量。

•     HCl气体总管氯气含量（序47） ：量程0~10 ppm，采用紫外气体分析仪，要求Cl₂ < 1ppm。

•     HCl气体总管微量水（序48） ：量程0~200 ppm，采用五氧化二磷电解法微量水分仪，监测水分以防下游设备腐蚀。

•    盐酸吸收塔循环液pH（序49） ：量程0~5，采用无孔固态参比电极pH计， 控制pH在1~3。

•     HCl尾气碱洗塔循环液pH（序50） ：量程7~14，采用无孔固态参比电极pH计， 控制pH≥9。

•    盐酸尾气碱洗塔出口游离氯（序51） ：量程0~10 ppm，采用紫外气体分析仪，确保尾气中无氯气泄漏。

3.6 公用工程（序号95~109）

公用工程包括循环水、脱盐水、锅炉给水和氮气站，需监控腐蚀、结垢、水质纯度及安全。

•    循环水回水悬浮物浊度（序95） ：量程0~100 NTU，采用耐腐蚀浊度计， 浊度突增可判断换热器泄漏。

•    循环水冷却塔水池pH（序96） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计， 加药控制，防腐蚀、结垢。

•    循环水冷却塔水池电导率（序97） ：量程0~10000 μS/cm，采用四电极电导率仪，控制浓缩倍数。

•    循环水冷却塔水池ORP（序98） ：量程-1000~+1000 mV，采用无孔固态参比电极ORP计，监控氧化还原电位。

•    脱盐水原水入口电导率（序99） ：量程0~2000 μS/cm，采用四电极电导率仪，监控水质变化。

•    脱盐水原水入口悬浮物浊度（序100） ：量程0~50 NTU，采用耐腐蚀浊度计，监控悬浮物。

•     RO产水电导率（序101） ：量程0~100 μS/cm，采用四电极电导率仪，判断膜性能，要求≤10μS/cm。

•    混床出口电导率（序102） ：量程0~1 μS/cm，采用四电极电导率仪，控制≤0.1μS/cm。

•    混床出口pH（序103） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计，控制6.5~7.5。

•    混床出口溶解氧（序104） ：量程0~200 ppb，采用溶解氧分析仪， 控制≤50ppb。

•    锅炉给水溶解氧（序105） ：量程0~20 ppb，采用溶解氧分析仪，控制≤7ppb。

•    锅炉给水pH（序106） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计，控制8.5~9.5。

•    锅炉给水电导率（序107） ：量程0~1 μS/cm，采用四电极电导率仪，控制≤0.3μS/cm。

•    氮气站出口氮气纯度（序108） ：量程99.9~100 vol%，采用热导气体分析仪，控制≥99.99%。

•    氮气站出口氧气含量（序109） ：量程0~1000 ppm，采用电化学微量氧分析仪（采用BaroSense™ 技术）， 控制≤10ppm。

3.7 环保与排放（序号111~116）

废水处理需监控中和池pH、生化池溶解氧和污泥浓度，总排放口及雨水口pH须满足环保要求。

•    废水调节池pH（序111） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计，指导预处理加药。

•     中和池pH（序112） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计， 控制6~9。

•    生化池溶解氧（序113） ：量程0~10 mg/L，采用溶解氧分析仪，控制2~4 mg/L。

•    生化池污泥浓度MLSS（序114） ：量程0~10 g/L，采用污泥浓度计， 控制2000~4000 mg/L。

•    总排放口pH（序115） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计，环保红线6~9。

•    雨水排放口pH（序116） ：量程0~14，采用无孔固态参比电极pH计，环保监测。

3.8 辅助系统及产品储运（序号124~127）

•    次氯酸钠产品罐pH（序124） ：量程0~14，采用分体式无孔固态参比电极pH计，控制pH≥11 ，保证产品稳定。

•    氯乙酸系统微量水（序125） ：量程0~1000 ppm，采用五氧化二磷电解法微量水分仪，控制水分≤500ppm。

•    一氯甲烷产品气体出口微量水（序126） ：量程0~200 ppm，采用五氧化二磷电解法微量水分仪，控制水分， 防止下游催化剂中毒。

•     甲烷氯化物系统微量水（序127） ：量程0~100 ppm，采用五氧化二磷电解法微量水分仪，控制水分≤50ppm。

4. 马鞍山迈思特智能科技有限公司全流程测量仪表解决方案

针对上述所有测控点， 马鞍山迈思特智能科技有限公司提供如下仪表测量解决方案：

•    紫外气体分析仪，专用于氯气（Cl2）和游离氯测量， 基于紫外吸收光谱技术，对卤素气体具有高选择性和灵敏度，可实现ppm至百分比级高精度测量。紫外分析仪响应快， 不受水汽、 CO、 CO2、CH4等背景气体干扰，尤其适合氯气处理及尾气监测等含水蒸气的复杂工况。在氯碱生产中，该分析仪应用于尾气回收系统出口Cl2含量监测、事故氯吸收塔出口Cl2含量判断以及HCl气体总管Cl2含量监测（要求＜ 1ppm）等多个关键点位

•     微量水分测量：

氯碱生产对微量水分的控制更为严苛，主要体现在以下几个层面：

o  标准升级驱动。

国家标准GB/T 5138-2021 《工业用液氯》已明确规定，液氯优等品和合格品的水分含量均不得超过0.005%（即50ppm）。与旧版标准相比， 新标准对水分指标进一步收紧，企业必须实现可靠的在线微量水监测以满足合规要求。

o  氯气水分过高直接威胁安全和设备寿命。

   腐蚀失控： 干燥氯气可使用碳钢等常规材质，但一旦含有水分，湿氯气会迅速水解生成盐酸和次氯酸，具有很强的腐蚀性，必须采用哈氏合金C-276、钛材等高级材料。氯气含水超标会直接导致输送管道和设备腐蚀泄漏， 缩短设备寿命并增加维护成本。

   三氯化氮爆炸风险： 氯气中含水分过高可能诱发严重安全事故。典型的灾难链是：设备腐蚀穿孔→盐水泄漏进入液氯系统→氯气与盐水中的铵反应生成三氯化氮→三氯化氮富集达到爆炸浓度→启动事故氯处理装置时因震动引爆。三氯化氮的富集是氯碱行业重要的爆炸隐患。

o  氯化氢/盐酸合成对水分的苛刻要求。

氯气中水分含量直接影响HCl合成炉的运行安全和产酸品质。生产电子级氯化氢时，要求氯气含水量摩尔分率低于1ppm，氯化氢气体本身含水量也需严格监控， 防止在下游设备中形成盐酸腐蚀。

o  氯压机安全需要严格入口水分监控。

氯气压缩机的入口水分直接关系到压缩机叶轮安全和运行效率。氯气含水量通常控制在

40ppm以下， 设置150ppm报警值。行业实践表明，许多氯碱厂在氯压机入口和出口各配置一台微量水分析仪，及时预警预冷器泄漏，避免湿氯气进入压缩机组造成叶轮腐蚀损坏和严重安全事故。

o  有机氯产品（一氯甲烷、甲烷氯化物、氯乙酸等） 对水分敏感。

微量水会破坏催化剂活性、影响下游反应效率和产品质量， 因此需将水分严格控制在50ppm甚至更低水平。

针对氯碱这些特殊性， 马鞍山迈思特智能科技有限公司五氧化二磷电解法微量水分仪具有不可替代的适用性：其传感器采用氧化锆陶瓷或玻璃材质，配备PVDF防腐流通池 ，专门设计用于氯气、氯化氢、硫化氢、二氧化硫等强腐蚀性酸性气体。五氧化二磷涂层需要定期再生， 维护费用极低，

通常每3~6个月使用磷酸再生一次。该技术属绝对测量法，稳定、不漂移，无需频繁校准， 从根本上避免了传统露点电容法因传感器老化导致的测量漂移。在氯碱行业，德国Analytik微量水分仪已被众多用户验证，能够稳定可靠地长期测量氯气、氯化氢中的微量水分。国内许多西门子氯气透平压缩机用户都选用马鞍山迈思特智能科技有限公司微量水分仪。

•     热导气体分析仪 ，用于H2纯度、 HCl浓度、 H2含量（in HCl）、 N2纯度等测量。氯碱生产过程中，氢气总管、 HCl合成炉出口及HCl气体总管等工艺点位往往含有一定量的Cl2、 HCl等强腐蚀性杂质， 极易侵蚀传感器， 导致测量精度下降甚至彻底失效。马鞍山迈思特智能科技有限公司热导式气体分析仪可专门配置由Al2O3（氧化铝陶瓷）、玻璃或石英制成的特种测量池，确保在恶劣的化学环境中长期服役。分析仪低漂移，响应快速，坚固耐用，可选ATEX/IECEx防爆配置，满足氯碱装置氢气总管等防爆区域的安装要求。

•    氢气分析仪，创新产品。马鞍山迈思特智能科技有限公司热导式绿氢分析仪的创新在于采用

VaporSense™ 技术 ，具备先进的温湿度补偿算法 ， 同时集成了防冷凝和防尘设计 ，能有效校正氯碱氢气处理过程中可能残留的水蒸气及碱雾干扰， 确保在氯碱生产相关工况下稳定、准确工作，实现低漂移、长寿命、快速响应。

若缺乏适当的湿度补偿，气流中的水蒸气会显著影响基于热导率的氢气测量，导致氢气读数产生误差——在正常湿度条件下，误差通常介于 1–5vol% H₂   之间；而在高饱和度、温度波动或发生局部冷凝等严苛条件下，误差甚至可能超过读数的  ±10%。

•    光学/电化学/顺磁氧气分析仪 ，推荐光学氧分析仪，基于荧光猝灭原理的全固态传感器，无耗材、响应快、漂移极低，使用寿命预计可达 5 年以上。 BaroSense™ 技术持续监测大气压力，并自动将氧分压转换为真实的体积浓度，确保在不断变化的环境条件下也能进行高精度的氧测量。 未经补偿时，大气压变化 1%即导致测量值偏差 1%；日常波动 2~3%、恶劣天气5~7%、极端台风超 11%。BaroSense™ 技术通过实时自动补偿这些变化，提供稳定可靠的测量结果， 同时最大限度地减少频繁重新校准的需求。

•    顺磁氧分析仪，可内置压力补偿功能——通过压力传感器实时检测测量室压力变化并进行自动修正，同时可选配背压调节阀稳定测量室压力。压力补偿精度为<1%测量值/1%压力变化， 背压调节阀则从根本上消除放空管路堵塞或多台仪器共用放空管线时的气堵效应。配合抗交叉干扰设计， 响应快，坚固耐用，可用于高纯度氧气测量（如氯碱副产氧气的纯度分析）。

•    伽伐尼电池微量氧分析仪，量程 0~10 ppm 及0~1000 ppm ，采用  BaroSense™  技术。这项先进的补偿功能可校正环境压力波动对氧分压测量的影响，防止因天气相关的压力变化引起的信号漂移和报警偏差，从而确保痕量氧监测的一致性和可靠性。在氯碱生产中，该分析仪适用于公用工程氮气站出口微量氧监测（控制≤10ppm）。

未经补偿时，大气压变化1%即导致测量值偏差1%； 日常波动2~3%、恶劣天气5~7%、极端台风超11%。

•     pH/ORP测量：

马鞍山迈思特智能科技有限公司采用无孔固态参比电极技术，以电化学活性的离子导电聚合物作为无孔参比液接界，从根本上杜绝了传统电极常见的KCl电解液流失和液接界堵塞问题。该设计使电极不受接地回路电流影响，同时避免了不对称电位的产生，测量精度大幅提升。

传统pH电极在氯碱生产中的高盐、强氧化性（游离氯）、酸碱交替、低电导纯水等恶劣工况下， KCl电解液易扩散， 液接界易被污染，造成测量滞后和严重漂移。而德国Analytik固态无孔参比电极技术的pH计响应时间小于5秒， 月电位漂移小于1mV，使用寿命通常是传统电极的3-5倍。无孔固态参比电极几乎免维护，对表面结垢的敏感性低，即使在高盐、强电场、腐蚀介质（如氯气、次氯酸、盐酸、烧碱）  的环境下也能保持长期稳定性和准确度。

在高盐、强氧化性、腐蚀介质的环境下，马鞍山迈思特智能科技有限公司固态pH计能将pH控制精度维持在±0.05pH范围内， 化学品消耗降低15%-20%，核心设备更换周期延长一倍， 显著降低了生产成本与设备维护压力。配合同系列固态无孔ORP计（测量范围-1500~+1500mV，采用贵金属铂或金电极） ，该技术非常适合用于低电导率纯水、高盐废水、强腐蚀介质等严苛工况， 可应用于盐水精制pH控制（化盐水、 一次盐水、树脂塔再生）、电解槽阳极液pH监测（防膜水解）、脱氯塔入口/出口pH控制、事故氯吸收塔碱液pH监控、盐酸吸收塔及碱洗塔pH控制、冷却水/锅炉水防腐蚀管理、脱盐水混床出口pH监测以及废水处理中和调节等场景。

•     电导率/浓度测量 ， 四电极设计， 通过相当于电容两个极板的 4 根电极来测量电导率，从根本上消除了极化误差，无需频繁校准；传感器内置自诊断与自动温度补偿功能，测量范围覆盖

0~0.05μS/cm（超纯水） 至 0~500mS/cm （电解液），兼容脱盐水、 RO 水、循环水、废水和浓盐水等介质，可根据量程需求灵活配置。

•    浊度/污泥浓度 ，采用耐腐蚀光学结构，高精度， 适用于一次盐水过滤前后（控制

SS≤1mg/L）、循环水回水（判断换热器泄漏）等严苛腐蚀性介质场景。污泥浓度计用于生化池 MLSS 控制（量程 0~20g/L），实时监测活性污泥浓度，指导排泥和回流操作。

•    溶解氧分析仪 ，在氯碱生产中，从电解槽纯水进料、脱盐水混床出口、锅炉给水到废水生化

池，均需严格控制水中的溶解氧含量。溶解氧过高会加速锅炉及管道氧腐蚀， 在电解过程中促进氯酸盐生成， 而在生化池中则需维持适宜的溶解氧以保障微生物活性。溶解氧分析仪采用荧光法测量原理。荧光法溶解氧传感器基于荧光猝灭原理，无需消耗氧气，无电解液，不受流速影响，维护量极低。

•     电磁波水分仪：用于 PVC 干燥器出口及成品料仓的水分测量， 非接触、快速响应，控制成品PVC 水分≤0.3% ，防止储存结块及下游加工产生气泡。

结论：

马鞍山迈思特智能科技有限公司提供的氯碱全流程精准测量解决方案，实现了从盐水精制、电解、氯氢处理、 HCl合成到公用工程、环保排放及辅助系统的全覆盖。通过固态无孔pH/ORP计、四电极电导率仪、耐腐蚀浊度计、热导/紫外/光学氧气体分析仪、五氧化二磷电解法微量水分仪及溶解氧分析仪的协同工作， 有效保障了离子膜的寿命与电解槽安全， 优化了氯氢处理及盐酸合成的质量控制， 确保了产品液氯/盐酸/有机氯产品的水分达标及环保合规排放。该方案显著降低了运维成本与系统复杂度，是氯碱工厂设计、运行与扩产中值得信赖的测量合作伙伴。