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氯氣、氫氣流量監(jiān)測(cè)方法與實(shí)踐
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
氯堿工廠(chǎng)中，氫氣、氯氣作為主要產(chǎn)品和后續(xù)產(chǎn)品的主要原料，其流量檢測(cè)對(duì)于工藝控制和成本核算意義重大。由于此二種氣體性質(zhì)特殊，流量檢測(cè)難度較大。多年來(lái)，對(duì)此問(wèn)題作了許多研究和試驗(yàn)，基本形成了一種較有效的方法，這里作一介紹:
氯氣:強(qiáng)腐蝕性氣體，分子式為Cl2;密度為3 . 21 kg/m3;操作壓力0.1 MPa.
氫氣:易燃易爆品，分子式為H2;密度為0.09 kg/m3;操作壓力0.08 MPa.
氯氣測(cè)量:由于氯氣的強(qiáng)腐蝕性，易在取壓管、取壓閥、變送器內(nèi)部與雜質(zhì)反應(yīng)，生成酸性堵塞物，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)。同時(shí)，孔板材料為滿(mǎn)足防腐要求，需用PVC或Fa。時(shí)間一長(zhǎng)，PVC材質(zhì)老化，邊緣處發(fā)生變形。而Fa由于硬度較低，發(fā)生整體變形。這些均是影響測(cè)量的重要因素。
氫氣測(cè)量:由于氫氣中含水，在進(jìn)人取壓管及經(jīng)過(guò)孔板節(jié)流后，易析出水份，聚積在取壓管拐彎處、變送器膜盒、孔板前后環(huán)室中，致使儀表無(wú)法正常開(kāi)動(dòng)。
1傳統(tǒng)方法的嘗試與分析
按照常規(guī)檢測(cè)方法，一般用孔板等節(jié)流裝置進(jìn)行檢測(cè)。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，使用孔板測(cè)量，無(wú)論是氫氣還是氯氣，均無(wú)法取得較滿(mǎn)意的結(jié)果。
因此，曾嘗試過(guò)吹氣保護(hù)，加隔離液體等方法。但終因上述幾種方法維護(hù)量過(guò)大，不具備較好的可操作性，同時(shí)，保護(hù)并不全面，而被迫放棄使用。氫氣、氯氣流量檢測(cè)一直處于非正常狀態(tài)。
2渦街流量計(jì)的特點(diǎn)
渦街流量計(jì)是一種流體振動(dòng)型流量計(jì)，它具有其它流量計(jì)不可兼得的許多優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)量原理如下:
在流體中插人柱狀物體時(shí)，在柱狀物體的兩側(cè)將交替產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦列，稱(chēng)為“卡門(mén)渦街現(xiàn)象”，渦街的頻率與流速成正比。
由此可見(jiàn)，通過(guò)測(cè)量渦街頻率就可得出流速v，并求出體積流量Q。同時(shí)，用此方法測(cè)量工況下體積流量幾乎不受流體速度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。儀表沒(méi)有可動(dòng)部分，容易在較惡劣的工作環(huán)境下保證精度，壓力損失小，精度高。
3氯氣測(cè)量的解決方法
分析氯氣測(cè)量中的難點(diǎn)，認(rèn)為主要的原因是氯氣的強(qiáng)腐蝕性，易造成測(cè)量系統(tǒng)不規(guī)范。若采用渦街流量計(jì)，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易粘污雜質(zhì)，只要很好地解決防腐問(wèn)題，氯氣流量測(cè)量是可以實(shí)現(xiàn)的。考察了眾多渦街流量計(jì)生產(chǎn)廠(chǎng)家的產(chǎn)品。最后選用聚四氟乙烯襯里的MWL系列渦街流量計(jì)。聚四氟乙烯防腐性能好，表面光滑，價(jià)格比貴重金屬材質(zhì)低。在氯氣環(huán)境中使用，有良好的性能價(jià)格比。我廠(chǎng)氯化苯工序安裝試用2臺(tái)，已穩(wěn)定運(yùn)行一年半，測(cè)量數(shù)據(jù)與工藝產(chǎn)品計(jì)算吻合，極大地方便了生產(chǎn)操作，圓滿(mǎn)地解決了氯氣測(cè)量問(wèn)題。
4氮?dú)鉁y(cè)量的分析與解決
氫氣的一個(gè)顯著特點(diǎn)是密度很低，同時(shí)，在氯堿廠(chǎng)工況下，壓力也較低，其中含有飽和的水，所有這些給氫氣流量測(cè)量帶來(lái)很多困難。根據(jù)多年來(lái)在氫氣測(cè)量中所取得的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，在溫度、壓力相對(duì)穩(wěn)定的情況下，氫氣中析出水量并不大。如果測(cè)量系統(tǒng)中不存在盲管、死角，水的積聚是不會(huì)發(fā)生的。
渦街流量計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基本可以認(rèn)為是一個(gè)直通管，因此只要較好地選擇安裝地點(diǎn)，并在配管安裝中作一些工作，如:選擇立管安裝，或傾斜安裝，并加裝排水口。水的積聚問(wèn)題可以得到解決。
渦街流量計(jì)的使用，對(duì)流速、密度、雷諾數(shù)有一定的要求，在使用中，壓力損失也是一個(gè)需認(rèn)真考慮的問(wèn)題。為此，針對(duì)工況下氫氣的性質(zhì)特點(diǎn)，按照密度―流速―口徑―雷諾數(shù)的考慮方法進(jìn)行儀表選擇與判斷。最后驗(yàn)證壓損是否超出要求。
考慮一定的保險(xiǎn)系數(shù)，此值取整為Vmin=30 m/s工況下試驗(yàn)點(diǎn)氫氣的體積流量為:
現(xiàn)場(chǎng)管線(xiàn)為DN為100 mm，此計(jì)算結(jié)果與原有管道相吻合。為提高測(cè)量精度，將口徑確定為DN80即可。
雷諾數(shù)符合要求。
由于上述計(jì)算按照常用流量進(jìn)行，因此需使用工況下的最小流量:Q min=600m3/h進(jìn)行驗(yàn)算。
此雷諾數(shù)符合渦街流量計(jì)的要求，故最后確定儀表口徑為DN80.
雖然計(jì)算與選擇顯示出較好的效果，但在實(shí)際選用中，由于氫氣的密度過(guò)小，大部分廠(chǎng)商對(duì)此感到?jīng)]有把握。經(jīng)廣泛的查詢(xún)、比較認(rèn)為，德國(guó)E+H公司生產(chǎn)的渦街流量計(jì)測(cè)量靈敏度高、準(zhǔn)確性好，使用維護(hù)方便;并且該公司對(duì)測(cè)量流量、液位有較多的經(jīng)驗(yàn)，可提供較可靠的儀表。隨之，與E+H北京辦事處取得聯(lián)系，并由該公司辦事處的工程師將我們的基本數(shù)據(jù)傳回總部，在專(zhuān)用流量計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了模擬，得出了可靠的結(jié)論。同時(shí)，采用該公司的儀表安排了安裝、試運(yùn)行。至此，氫氣流量測(cè)量也有了一個(gè)較好的方法。
5問(wèn)題的改進(jìn)
由于沒(méi)有很好的參比值，測(cè)量準(zhǔn)確性要依據(jù)工藝計(jì)算來(lái)核對(duì)。為取得更精確的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備在下一個(gè)技改項(xiàng)目中的氯化氫合成工序，全部采用上述兩種渦街流量，以期實(shí)現(xiàn)氫氣/氯氣配比調(diào)節(jié)。同時(shí)也可以取得較為準(zhǔn)確的校核數(shù)據(jù)，以便進(jìn)一步完善氯氣/氫氣的測(cè)量、檢測(cè)方法。
摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)
