氯氣、氫氣流量監測方法與實踐
發布時間：2017-09-01
氯堿工廠中，氫氣、氯氣作為主要產品和后續產品的主要原料，其流量檢測對于工藝控制和成本核算意義重大。由于此二種氣體性質特殊，流量檢測難度較大。多年來，對此問題作了許多研究和試驗，基本形成了一種較有效的方法，這里作一介紹:
氯氣:強腐蝕性氣體，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.
氯氣測量:由于氯氣的強腐蝕性，易在取壓管、取壓閥、變送器內部與雜質反應，生成酸性堵塞物，導致測量不準。同時，孔板材料為滿足防腐要求，需用PVC或Fa。時間一長，PVC材質老化，邊緣處發生變形。而Fa由于硬度較低，發生整體變形。這些均是影響測量的重要因素。
氫氣測量:由于氫氣中含水，在進人取壓管及經過孔板節流后，易析出水份，聚積在取壓管拐彎處、變送器膜盒、孔板前后環室中，致使儀表無法正常開動。
1傳統方法的嘗試與分析
按照常規檢測方法，一般用孔板等節流裝置進行檢測。但是，在實際應用中，使用孔板測量，無論是氫氣還是氯氣，均無法取得較滿意的結果。
因此，曾嘗試過吹氣保護，加隔離液體等方法。但終因上述幾種方法維護量過大，不具備較好的可操作性，同時，保護并不全面，而被迫放棄使用。氫氣、氯氣流量檢測一直處于非正常狀態。
2渦街流量計的特點
渦街流量計是一種流體振動型流量計，它具有其它流量計不可兼得的許多優點。其測量原理如下:
在流體中插人柱狀物體時，在柱狀物體的兩側將交替產生有規則的旋渦列，稱為“卡門渦街現象”，渦街的頻率與流速成正比。
由此可見，通過測量渦街頻率就可得出流速v，并求出體積流量Q。同時，用此方法測量工況下體積流量幾乎不受流體速度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。儀表沒有可動部分，容易在較惡劣的工作環境下保證精度，壓力損失小，精度高。
3氯氣測量的解決方法
分析氯氣測量中的難點，認為主要的原因是氯氣的強腐蝕性，易造成測量系統不規范。若采用渦街流量計，由于其內部結構簡單，不易粘污雜質，只要很好地解決防腐問題，氯氣流量測量是可以實現的?？疾炝吮姸鄿u街流量計生產廠家的產品。最后選用聚四氟乙烯襯里的MWL系列渦街流量計。聚四氟乙烯防腐性能好，表面光滑，價格比貴重金屬材質低。在氯氣環境中使用，有良好的性能價格比。我廠氯化苯工序安裝試用2臺，已穩定運行一年半，測量數據與工藝產品計算吻合，極大地方便了生產操作，圓滿地解決了氯氣測量問題。
4氮氣測量的分析與解決
氫氣的一個顯著特點是密度很低，同時，在氯堿廠工況下，壓力也較低，其中含有飽和的水，所有這些給氫氣流量測量帶來很多困難。根據多年來在氫氣測量中所取得的經驗、教訓，總結后發現，在溫度、壓力相對穩定的情況下，氫氣中析出水量并不大。如果測量系統中不存在盲管、死角，水的積聚是不會發生的。
渦街流量計內部結構簡單，基本可以認為是一個直通管，因此只要較好地選擇安裝地點，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。水的積聚問題可以得到解決。
渦街流量計的使用，對流速、密度、雷諾數有一定的要求，在使用中，壓力損失也是一個需認真考慮的問題。為此，針對工況下氫氣的性質特點，按照密度―流速―口徑―雷諾數的考慮方法進行儀表選擇與判斷。最后驗證壓損是否超出要求。
考慮一定的保險系數，此值取整為Vmin=30 m/s工況下試驗點氫氣的體積流量為:
現場管線為DN為100 mm，此計算結果與原有管道相吻合。為提高測量精度，將口徑確定為DN80即可。
雷諾數符合要求。
由于上述計算按照常用流量進行，因此需使用工況下的最小流量:Q min=600m3/h進行驗算。
此雷諾數符合渦街流量計的要求，故最后確定儀表口徑為DN80.
雖然計算與選擇顯示出較好的效果，但在實際選用中，由于氫氣的密度過小，大部分廠商對此感到沒有把握。經廣泛的查詢、比較認為，德國E+H公司生產的渦街流量計測量靈敏度高、準確性好，使用維護方便;并且該公司對測量流量、液位有較多的經驗，可提供較可靠的儀表。隨之，與E+H北京辦事處取得聯系，并由該公司辦事處的工程師將我們的基本數據傳回總部，在專用流量計算機上進行了模擬，得出了可靠的結論。同時，采用該公司的儀表安排了安裝、試運行。至此，氫氣流量測量也有了一個較好的方法。
5問題的改進
由于沒有很好的參比值，測量準確性要依據工藝計算來核對。為取得更精確的數據，準備在下一個技改項目中的氯化氫合成工序，全部采用上述兩種渦街流量，以期實現氫氣/氯氣配比調節。同時也可以取得較為準確的校核數據，以便進一步完善氯氣/氫氣的測量、檢測方法。
摘自：中國計量測控網
