〔提要〕燒堿(Na0H)生(sheng)産中,對進入(ru)每台電解槽(cao)的精制盆水(shui)🔞,過去💛慣用 玻(bo)璃轉子流量(liang)計 測量流量(liàng)。這種 流量計(ji) 的玻璃錐管(guǎn)材質,以往國(guó)内均用翻矽(xī)玻璃制造,而(er)🈚矽離子接㊙️觸(chu)介質将造成(cheng)離子膜電槽(cao)的膜片中毒(dú),從而大大降(jiàng)低☁️離子膜的(de)壽命,國外在(zài)這種場合下(xia)使用的玻璃(li)錐管采用聚(jù)礬玻瑞材質(zhi)(如美國、原聯(lian)邦德國)這樣(yàng)可以克🌈服上(shang)述弊病。
1前言(yán)
　　氯堿工業是(shì)以氯化鈉(鹽(yán))爲主要原料(liao)生産基本化(huà)工原料燒㊙️堿(jiǎn)和氯氣的工(gong)業,燒堿廣泛(fan)用于輕工、化(hua)學纖☀️維、紙及(ji)紙漿、紡織、鋁(lü)🏒、肥皂、印染、冶(ye)金、化工、食品(pin)等工業☎️。而氯(lü)氣也以氯氣(qi)、液氯、鹽酸、次(ci)⭐氯酸鈉等形(xing)🥵式被廣泛用(yòng)于聚氯乙烯(xi)氯溶劑、紙及(ji)紙漿、聚氨脂(zhī)✍️、上下水處理(li)及其他化學(xue)藥器等領域(yu)。
　　氯堿工業的(de)發展狀況,也(yě)可以說是顯(xian)示該國的經(jing)🥵濟活動和産(chǎn)業發展的水(shuǐ)平。盡管我國(guó)燒堿産量增(zeng)長速度較快(kuài),但💜尚不能滿(man)足國民經濟(jì)發展的需要(yào)。近幾年來,每(měi)年尚需進口(kou)20萬噸📞高純度(du)⁉️燒堿主要用(yòng)于紡織部門(men)。
　　目前世界燒(shāo)堿總産量已(yǐ)接近5000萬噸,其(qí)中美國居第(di)一位,原聯邦(bāng)德國居第二(èr)位,日本第三(sān)位,原蘇聯第(dì)❄️四位,我國爲(wèi)第五位。
　　據有(you)關方面預測(ce)、在今後5一10年(nian)中世界範圍(wéi)内氯堿💞工業(yè)将進🍓入一個(gè)持續增長、緩(huǎn)慢發展的階(jie)段,其燒堿和(he)氯氣的增長(zhang)率預測如表(biao)1。

　　根據市場需(xu)求,化工部生(shēng)産管理部門(men)建議“八五”期(qi)間😍燒堿♌增長(zhang)速度年平均(jun1)5.5%,其中前兩年(nián)爲4%,後三年爲(wei)6%,“八五”期間🌈年(nián)産量預測如(ru)表2。

　　燒堿生産(chan)主要有隔膜(mó)法、水銀法和(he)離子膜法。作(zuo)爲⭐一種傳統(tong)😄的生産方法(fa),隔膜法的産(chan)量最多,約占(zhan)50%左右,水銀法(fǎ)由于環境污(wu)染問題已逐(zhú)步被淘汰(如(ru)日本到80年🥵代(dài)末已停止生(sheng)産),離子膜法(fa)是70所代開始(shi)發展的先進(jìn)的生産方法(fa),目前新技術(shu)離子⁉️膜法生(sheng)産燒堿裝置(zhì)及技術是國(guó)際上已成熟(shú)的先進技術(shu)。近幾年來我(wǒ)國分别從日(ri)本、美國、英國(guó)等國家引⛷️進(jin)成套離子膜(mo)✉️電解設備和(hé)技術,對發展(zhǎn)我國氯堿工(gong)業有很大的(de)幫助和提高(gāo),也促進我國(guo)對離子膜燒(shāo)堿生産的國(guo)産化進程。
　　與(yǔ)以往傳統的(de)隔膜法電解(jie)相比較,離子(zi)膜法電解㊙️其(qí)特♉點是能耗(hào)低(比隔膜法(fǎ)、金屬陽極法(fǎ)燒堿低30寫~35%)産(chǎn)品産量質量(liàng)🔞提高,所産📱的(de)高純堿是輕(qing)紡工業極需(xu)的原♻️料(即離(li)💯子膜法電解(jie)槽出來的堿(jiǎn)液即爲産❓品(pǐn),純度高,不需(xu)蒸發濃度已(yǐ)達商品堿要(yao)求(31%),同時生産(chǎn)出來的氯氣(qi)純度也高,含(han)氧比金屬陽(yang)極聯産的氯(lǜ)氣低4倍,占地(di)面積小,投資(zī)低(比金屬陽(yáng)極裝置低10%),産(chan)品成本低、經(jing)濟🏃🏻效益好。因(yin)此國際上發(fa)展極快,1990年此(ci)法生産的燒(shao)堿占世界燒(shao)堿總産量20寫(xie),尤其是新🔴增(zeng)的生産廠在(zai)我國大部分(fèn)都采用該技(jì)術。
2耐堿玻璃(lí)轉子流量計(jì)研制課題的(de)提出
　　離子膜(mo)電解槽出口(kǒu)的堿液要求(qiu)進行現場流(liu)量指示,由于(yu)玻璃轉子流(liú)量計,直觀可(kě)靠,體積小,安(an)裝、使用、維🈚修(xiu)方🎯便,價格便(bian)宜,國内外均(jun)采用該類流(liú)量計。衆所周(zhou)知,氯堿生産(chan)介質的腐蝕(shi)性是相當嚴(yan)重的,盡管國(guo)内已有采用(yòng)‼️ICr18NigTi及四氟乙烯(xī)一六氟丙烯(xī)共聚🔴物(FEP)即氟(fu)46 耐腐型玻璃(li)轉子流量計(ji) ,但實踐證明(ming)仍不能解決(jue)氯堿裝置上(shang)的耐腐蝕問(wen)題。
　　近年來,我(wo)國從國外引(yǐn)進的一批隔(ge)膜法和離子(zi)膜❗法燒堿裝(zhuang)置中,已有新(xīn)型耐腐玻璃(li)轉子流量計(jì),較好地解決(jue)了強腐蝕性(xing)問😘題,國内300多(duō)家大小氯堿(jiǎn)廠☎️,均希望國(guo)内也能提供(gòng)😍達到國際水(shuǐ)平的耐堿玻(bo)璃轉子流量(liang)計。化工部第(di)八設計院爲(wèi)解決耐堿玻(bō)璃轉子流量(liang)計⛹🏻‍♀️國内配套(tao)問題,選擇了(le)國内生産玻(bo)璃♊轉子流量(liang)計曆史最長(zhang)、批量最大、近(jìn)年從原聯邦(bang)德國克隆尼(ni)公司引進了(le)世🏒界一流玻(bo)璃轉子流量(liang)計專有技術(shù)及關鍵設🤞備(bèi)的熱工儀表(biǎo)總⚽廠協商聯(lian)合開發研制(zhi),經雙方研究(jiu),同意合作開(kai)發耐堿玻璃(lí)轉💋子流量計(jì)。
3氯堿裝置用(yong)玻璃轉子流(liú)量計技術要(yào)求
經雙方協(xie)商确定氯堿(jiǎn)裝置用玻璃(li)轉子流量計(ji)技🍓術要求如(ru)下。
堿液LZP一40F玻(bo)璃轉子流量(liang)計
被測介質(zhi):31%wtNaOH堿液;
被測介(jiè)質标稱溫度(dù);80C;
允許最高介(jie)質溫度:150`C;
工作(zuo)壓力:0.15MPa;
允許最(zui)大工作壓力(li):。.25MPa;
量程:1~5m3/h;
公稱通(tōng)徑:DN40;
精度等級(jí):4級;
安裝方式(shì):見圖1。

②鹽液LZB一(yi)25FA玻璃轉子流(liu)量計
被測介(jiè)質:NaCI鹽液;
被測(ce)介質标稱溫(wēn)度:75C;
允許最高(gao)介質溫度:20oC;
工(gong)作壓力:0.3MPa;
允許(xu)最大工作壓(yā)力:1.ZMPa;
量程:0.3一2.2m3/h;
公(gong)稱通徑:DN25;
精度(dù)等級:4級;
安裝(zhuang)方式:見圖2;

4研(yan)制概況
　　玻璃(lí)轉子流量計(jì)的基本元件(jian)是一根由下(xià)向上擴💘大☀️的(de)垂直錐管(通(tōng)常采用硼矽(xi)酸鹽玻璃成(cheng)型)和一隻随(suí)着流體流🔴量(liàng)變化而可以(yǐ)沿着錐管軸(zhóu)向自由♍浮動(dòng)的浮子(通✏️常(cháng)用ICr18NigTi不鏽鋼或(huò)鋼質包塑)。熱(re)工儀表總廠(chǎng)結合📐國内玻(bō)璃轉子流量(liang)計幾十年設(shè)計經驗及引(yǐn)進原聯邦德(dé)國克隆尼公(gōng)司專有技術(shù)設計了該型(xing)玻璃轉子流(liú)量計。研制耐(nài)💰堿玻璃轉子(zi)流量計🔞的關(guan)鍵是選擇新(xīn)型的耐腐材(cai)料及采用與(yu)新型材料相(xiang)适應的加工(gong)工藝。
下面分(fen)别簡述錐管(guǎn)與浮子的研(yán)制。
①錐管的研(yan)制
　　燒堿裝置(zhi)中的鹽液玻(bō)璃轉子流量(liang)計,因硼矽酸(suan)鹽玻璃有一(yī)定的化學穩(wen)定性,對鹽液(ye)具有較好的(de)防腐性能,故(gu)⁉️鹽液玻璃轉(zhuǎn)子流量計仍(reng)采用硼矽酸(suān)鹽✊玻璃成型(xíng)錐管。但因硼(peng)矽酸鹽玻璃(li)對31%wtNaOH堿液的耐(nài)腐性較差,必(bi)須選擇新型(xing)的耐腐蝕材(cai)料,這種材料(liào)除了在耐腐(fǔ)性方面要大(dà)大優于硼矽(xi)酸鹽玻璃外(wài),仍應保持硼(péng)矽酸鹽玻璃(lí)透明可見,熱(rè)穩定性及一(yī)定的抗壓強(qiáng)度。經反☂️複比(bǐ)較及國産新(xīn)🔞材料的調研(yán),最後👌确定采(cǎi)用聚諷塑🈲料(liao)。
　　聚礬(PSF)塑料是(shì)一種新型的(de)熱塑性材料(liao),具有較高的(de)熱性能和高(gao)溫下的機械(xie)強度及化學(xué)穩定性。國産(chan)S一100本🏃‍♂️色聚諷(feng)的主要性能(néng)指标見表3。

國(guo)産S一100聚礬塑(su)料耐化學腐(fu)蝕性見表

備(bèi)注:
優—抗張強(qiang)度變化率在(zài)10%以内,外觀無(wú)變化;
好—抗張(zhang)強度變化率(lǜ)在20%以内,外觀(guan)無變化;
良—抗(kàng)張強度變化(hua)率在30%以内,外(wài)觀微變化;
可(kě)—抗張強度變(biàn)化率在30%以内(nèi)外觀開裂;
耐(nài)化學腐蝕性(xing)試驗條件
溫(wēn)度:常溫;
試驗(yàn)樣品:2mm×9mm×45mm啞鈴條(tiao);
浸演時間:30天(tiān)。
　　綜上所述,聚(ju)飒塑料應該(gai)是耐堿玻璃(lí)轉子流量計(ji)錐管的理想(xiǎng)材料,但聚礬(fan)塑料因加工(gong)時流動性差(cha),加工比較困(kun)難👣,而錐管又(yòu)要求透明可(ke)見、光潔度高(gao)。
②浮子的研制(zhì)
　　國産LZB、LZJ系列普(pu)通型玻璃轉(zhuan)子流量計浮(fu)子采用ICrl8NigiT不鏽(xiu)鋼或瑪瑙加(jia)工而成。近年(nián)來,LZB、LZJF系列耐腐(fu)玻璃轉子流(liu)量計,開始采(cai)用鋼質浮子(zi)包封四氟乙(yi)烯一六氟丙(bing)烯共聚物(FEP)(俗(su)稱F46)大大提📧高(gāo)了玻璃轉子(zi)流量計的耐(nài)腐蝕性能,但(dan)在耐腐⁉️蝕性(xìng)能方面仍不(bú)能滿足各種(zhong)強腐蝕介質(zhi)的防腐要求(qiú)👉,爲了解決耐(nai)堿玻璃轉子(zi)流量計浮子(zi)✉️耐腐問題,熱(re)工儀表總廠(chǎng)又借鑒了國(guo)🥵外先進技術(shù),對國🙇‍♀️内有關(guān)廠所研制的(de)新型材料作(zuò)✂️了全面比較(jiào),最後選定采(cǎi)用Hastelloy。鎳基合金(jin)。Hasetlloy。鎳基合金是(shì)以鑰鎢等元(yuan)素強化的固(gù)溶形鎳基合(hé)金,具有較好(hao)的抗氧化和(hé)抗腐蝕性能(neng),允許使用溫(wen)度最高可達(dá)1180℃,在980℃以下還具(jù)有良好的強(qiáng)度,合金對強(qiang)氧化劑如氯(lü)化鐵氯化銅(tong)的抗腐蝕能(néng)力很🏃強,是抗(kàng)潮濕氯氣,亞(ya)✔️氯酸鹽腐蝕(shí)的合金之一(yi),固溶狀态下(xià)抗腐性能最(zuì)好,合金的抗(kang)氧🚶化和抗還(hai)原氣氛的🐪最(zuì)高溫度可達(dá)1150℃,熱工儀表總(zong)廠選用國産(chan)3YC24固溶态鎳基(ji)合金分别制(zhi)♋作鹽液和堿(jian)液玻璃轉子(zǐ)流量計,該合(he)金的主要性(xing)🈲能分别見表(biao)5、6、7。


　　在解決了錐(zhuī)管和浮子耐(nai)腐蝕材料的(de)選擇及加工(gong)問題🥵後♋,熱工(gong)儀表總廠又(you)在其他結構(gòu)件方面采取(qǔ)了一定的✂️防(fáng)腐👄措施,供燒(shāo)堿裝置配套(tào)的鹽酸和堿(jiǎn)液玻璃轉子(zǐ)流量計終☀️于(yú)研制成功。
5試(shì)驗考核
①聚礬(fan)錐管熱穩定(dìng)性試驗
　　将錐(zhui)管試樣用标(biao)準浮子先在(zai)常溫下選擇(zé)l000L/h、400oL/h、600oL/h三個流量🏃🏻‍♂️進(jin)行♍标定并記(jì)錄下浮子裝(zhuang)置,然後依次(ci)加熱至100,120,250,280℃保溫(wēn)2.5小時後重✍️複(fu)标定,再❗次記(jì)錄下浮子位(wèi)置,觀察浮子(zi)位置的變化(hua),檢測結果見(jian)表8。
　　因流量計(ji)精度爲0.5%,檢測(cè)浮子位置變(biàn)化小于1.6mm,即誤(wu)差不大于0.02mm,以(yi)上結果表明(ming)在150℃以下,流量(liang)計精度均在(zài)誤差範圍内(nei),因此聚礬錐(zhui)管流量計在(zai)150℃以下是完全(quan)穩定的。

②壓力(lì)試驗:聚礬錐(zhui)管試樣選擇(zé)在進行充氣(qì)加壓試驗後(hou),結👄果🚶‍♀️表明:加(jiā)壓至1.6MPa,錐管無(wú)變形和破裂(liè)現象加🐅壓至(zhi)2MPa時發現密封(fēng)件洩漏🍉無法(fa)檢驗,就這樣(yàng)的耐壓強度(dù)已大大超過(guo)硼矽酸鹽錐(zhuī)管0.9MPa的指🥰标。
③精(jing)度檢測:在對(duì)72台堿液流量(liàng)計進行水流(liú)量标定後,檢(jiǎn)查标定💚刻度(du)位置表明全(quan)部刻度的不(bu)一緻差值小(xiao)于1.5mm,計算收縮(suo)率波動能控(kong)制在0.03mm以内,對(duì)單标的流量(liàng)計完全符合(hé)精度要求。
　　經(jīng)試驗考核,采(cai)用聚礬錐管(guan)的堿液流量(liàng)計與采用硼(peng)矽酸鹽錐管(guan)的鹽水流量(liang)計完全符合(hé)設計要求。
6結(jie)論
　　燒堿裝置(zhi)用耐腐鹽水(shui)流量計與堿(jiǎn)液流量計采(cai)用聚礬塑💞料(liào)制成的錐管(guǎn)及3YC24固溶态鎳(nie)基合金制成(chéng)的浮子不僅(jǐn)能精确測🤩量(liang)各種液體和(hé)氣體介質,完(wán)全能滿足燒(shao)堿裝置強腐(fu)蝕介質流量(liàng)測😄量的要求(qiú),而🐪且也适用(yong)于對硼矽🌈鹽(yán)錐管具有腐(fǔ)蝕作用的其(qí)他介質,爲我(wo)國的耐腐流(liu)量計的發展(zhǎn)提供了新的(de)途㊙️徑.

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