摘要(yào):在三聚氯氰生(shēng)産過程中,需正(zheng)确地測量進聚(ju)合反應器的氯(lǜ)化氰單體的流(liú)量。介紹了常用(yòng)的測量儀表及(jí)存在的不足,針(zhēn)對氯化氰單體(ti)流量測量時,存(cun)在💘的結晶和結(jie)垢物堆積問題(tí),提出一種耐腐(fu)蝕抗結晶🈲彎管(guan)流量計的方案(àn)。闡述了該流量(liàng)計測量原理、影(yǐng)響測量補償問(wen)🔱題以及儀表安(an)裝注意事項。實(shi)際應用表🌐明:該(gai)流量計具有耐(nai)腐蝕性、抗結晶(jīng)能力，穩定性好(hǎo)、可靠性高等特(tè)點,能夠适應嚴(yán)酷的工藝條件(jian),滿足生産要求(qiu)。對于與氯化氰(qíng)氣體具有相似(si)特性的介質,有(yǒu)借鑒意義。
　　三聚(ju)氯氰是一種重(zhong)要的精細化工(gong)産品,具有廣泛(fan)的用途,主要用(yong)作農藥工業的(de)中間體，是活性(xìng)染料的原🛀🏻料。在(zài)三聚氯氰生産(chǎn)過程中,需要正(zhèng)确地測量進聚(jù)合反應器的氯(lǜ)化氰單體的流(liú)量🔞。氯化氰流量(liang)的測量難度在(zài)于介質遇水分(fèn)解爲鹽酸☂️,具有(yǒu)腐蝕性。該介質(zhì)沸點較低,而且(qiě)👅與熔點靠得很(hen)近，極易液化和(hé)結晶而堵塞流(liu)量傳感器差壓(yā)信号傳輸通道(dào)甚至堵塞節流(liu)件㊙️本身。在✊工藝(yi)流程中,進入反(fǎn)應器的氯化氰(qíng)的溫度需嚴格(gé)控制在環境溫(wen)度以上的适當(dāng)數值，氣體處于(yú)過熱狀态📱。但在(zai)寒冷冬季,管道(dao)自然散熱以及(ji)一⛱️些其他因素(sù)會使某些部位(wèi)的氣✍️體低于最(zui)佳溫度。如果流(liú)程短時停車,則(ze)會使局部🏃🏻溫度(dù)進人飽和狀态(tài),甚至.使氯👉化氰(qíng)結爲固體,粘附(fu)在儀表及管道(dào)内壁等部位，影(yǐng)響❓流量測量。
　　氯(lǜ)化氰氣體物性(xing)很特殊,在大氣(qì)壓力條件下，溫(wēn)度爲13.1°C就🌂凝結爲(wei)液體,溫度低于(yu)6.5°C就結晶，因此,操(cāo)作時須時刻注(zhu)意溫度的變化(hua)。
1腐蝕性介質流(liú)量測量現狀
1.1現(xiàn)有儀表測量腐(fu)蝕性介質的不(bú)足
　　解決腐蝕性(xing)介質對儀表的(de)腐蝕的方法,幾(ji)十年來♈一✌️直💋成(cheng)爲很🔞多課題”。對(dui)于腐蝕性氣體(ti)的流量測量，常(chang)年👣以來一直采(cǎi)用标準🍓孔闆,但(dàn)是早期的 差壓(yā)變送器 ，還沒有(yǒu)解決耐強腐蝕(shí)問題，儀表用戶(hù)隻能采用隔離(li)液将差壓🔴變送(sòng)器的敏感元件(jiàn)與腐蝕性介質(zhi)隔開。該方法存(cun)在風險,由于操(cao)作失當或隔離(li)液洩漏導緻隔(ge)離液損失，進而(er)引發測量誤差(cha)，甚至引起腐蝕(shi)性介質🈲侵入變(bian)送器，以緻儀表(biao)損壞。
　　自從钽膜(mó)片、 法蘭膜片隔(ge)離式差壓變送(song)器 、壓力變送器(qi)使用後,大多已(yi)放棄用隔離液(yè)防腐蝕的方法(fa)，而采用既有效(xiào)又可靠的钽膜(mo)片隔離的方👅法(fa)”。例如在三聚氯(lǜ)氰過程‼️中,采用(yong)内襯聚四氟乙(yǐ)烯(PTFE)管道,流量測(cè)量方案是🧡在内(nèi)襯PTFE法蘭之間,夾(jia)上一片哈氏C材(cái)質✉️的标準孔闆(pan),在孔闆❌前後的(de)管道上,預留好(hao)DN50(或DN80)法蘭管💜口,然(ran)後安裝 法蘭膜(mó)片(钽膜片)隔離(lí)式差壓變送器(qi) 即可。壓力測量(liàng)方法與差壓測(ce)量相似,但是運(yun)行結㊙️果表🌂明💃🏻,該(gāi)方法對于測量(liàng)氯化氰流量有(you)一些不足。因爲(wei)使用一段時間(jiān)後，在孔闆前後(hou)的邊緣處以及(jí)❗差壓變送器的(de)膜片上會結滿(man)晶體和自聚固(gù)态物質,所以造(zao)成無法使用。耐(nai)腐蝕 孔闆流量(liang)計 的安裝結構(gòu)如圖1所示。
 
　　經分析,自聚(jù)物堆積堵塞的(de)原因是孔闆等(deng)死角處🈲流體流(liu)🌈速太低,給黏稠(chóu)的固态物質的(de)沉積創造了條(tiao)件。而隔✏️離膜片(piàn)表面結晶，則是(shì)因爲變送，器測(ce)量頭是一☂️個尺(chǐ)寸✨較大的金屬(shǔ)塊,而且被置于(yu)法蘭管口處,環(huan)境溫度較低時(shí)膜片溫度太低(dī)，容易造成結晶(jīng)。
　　爲了改變孔闆(pan)前後聚積結晶(jing)物的問題，曾經(jing)試用 楔形流量(liàng)計 來測量腐蝕(shi)性介質流量。死(sǐ)角的聚積物狀(zhuàng)況雖比💰孔闆方(fang)法好🐪一些，但是(shì)仍然存在的。随(sui)應用時間的延(yan)長🍉,結晶物堆🥵積(jī)仍🌈然很嚴重,因(yīn)此也不能長時(shí)間使用。
1.2聚積物(wu)對流量測量的(de)影響
　　安裝在工(gong)藝管道上的孔(kǒng)闆節流裝置、楔(xie)形流量傳感器(qì)以及法蘭膜片(pian)隔離式差壓變(bian)送器測量頭,在(zai)🔱工況條件下使(shi)用一段時✉️間後(hou)，就會在法蘭膜(mo)片上積滿結晶(jīng)體及自聚生成(chéng)污垢，在所有的(de)邊緣處,也都堆(duī)積了聚積物,使(shi)流體的流路偏(piān)離了正确的軌(guǐ)👉迹,從而導緻傳(chuan)感器的流量系(xi)數發生變化,産(chan)生測量誤差。因(yīn)爲法🍓蘭膜片積(ji)滿結晶體和污(wū)垢後,就失去了(le)壓力傳遞的靈(líng)敏度，以緻在結(jie)垢初期,表現爲(wei)流量示值的漂(piāo)移,随着結垢程(cheng)度的加重，流量(liang)計顯示的流量(liàng)值完全不随管(guan)道内流體流量(liàng)的變化而變化(huà)。這些結晶體☀️雖(suī)然從儀表維修(xiū)的角度可以想(xiang)辦法清除,但💋是(shì)有兩個困📧難:一(yi)是邊緣處很難(nan)清理幹淨;二是(shi)隔離膜片太薄(báo)，大約隻有100μm,又布(bù)滿環形波紋,清(qīng)理時🚩易變形損(sǔn)壞。所以，上述🌈測(ce)量儀表因維修(xiu)難度大而棄之(zhi)不用。
2耐腐蝕抗(kang)結晶彎管流量(liàng)計的研發
　　因爲(wèi)流量測量的多(duō)樣性和流體的(de)複雜性,一.直以(yi)來🙇‍♀️流量✌️測量🧡都(dou)是一個業界難(nan)題。耐腐蝕抗結(jie)晶彎管流量計(jì)就是針對❤️複雜(za)流體而研發的(de)。
2.1彎管流量計工(gōng)作原理
　　彎管流(liu)量計由一個90°彎(wan)管(傳感器)和差(chà)壓變送器等🥵組(zǔ)成,結構如圖2所(suǒ)示。彎管流量計(ji)是利用流體流(liú)過💃🏻90彎管🥰時,由于(yu)受到角加速🐆度(dù)的作用而産生(shēng)離心力，使彎管(guan)的外側🈲管壁壓(yā)力p:增加，從而與(yu)♈彎管的内側管(guǎn)壁壓力p2之間形(xing)成壓差△p,壓差🈲的(de)平方根與流量(liàng)成🈲正比。
 
　　在式(1)和(he)式(2)中,由于R和D的(de)實際值與名義(yi)值之間都有⁉️一(yī)-定🎯偏差,取壓孔(kǒng)位置與理想位(wei)置之間也會有(yǒu)微小的偏差,所(suo)以，如果不經實(shí)流标定,隻能得(de)到約4%的不确定(ding)🐪度，。爲此⛹🏻‍♀️,儀表出(chū)庫之前,必須做(zuo)✌️實流标定得到(dao)流量系數α的值(zhi)，如式(3)所示:
 
　　儀表(biǎo)廠商給出标定(dìng)時使用的R和D,則(zé)根據測量到的(de)△p和ρ,α就可計㊙️算得(de)到qv或qm。
2.2溫度和壓(ya)力影響的補償(chang)
　　從式(1)和式(2)可知(zhi)，流量示值都與(yu)ρ成對應的函數(shu)關系，而當被測(cè)流體爲氣體時(shi),ρ又與工況條件(jiàn)下的流體溫度(dù)、壓力成對應的(de)函數關系。在壓(yā)力較低時,一般(ban)可用理🏃想氣體(ti)方程描述，如式(shì)(4)所示:
 
　　式中:ρf一實(shí)際工況下氣體(ti)密度，kg/m3;pf一實際工(gong)況下流體絕對(duì)壓力,MPa;pn一标準狀(zhuàng)态下流體絕對(dui)壓力,MPa,取值爲0.101325MPa;Tn一(yī)标準✂️狀态下熱(re)力學溫度,K,取值(zhi)爲293.15K;TF一實際工況(kuang)下熱力學溫度(dù),K;ρn一标準狀态下(xia)氣體密度,kg/m3。
　　在工(gong)況條件下，應用(yong)式(4)補償被測氣(qì)體溫度、壓力變(bian)化引起氣體♈密(mì)度變化對流量(liang)測量結果的影(yǐng)響。溫度一般用(yòng) 鉑熱電阻溫度(du)傳感器 測量，壓(yā)力由壓力變送(song)器測量,由于該(gai)傳感器、變送器(qi)般與🚶‍♀️被📞測流體(ti)接觸,所以必須(xu)解決耐腐蝕和(he)防堵的問題。
2.3雷(léi)諾數補償
　　在式(shi)(3)中,a不僅與彎管(guan)流量傳感器的(de)幾何尺寸有關(guan),還與🤩C有關。而C并(bìng)不是一個真正(zhèng)的常數,其數值(zhi)要受到測☁️量管(guan)内流㊙️體雷諾數(shu)(Rep)的影響，所有的(de)差壓流量🛀計都(dou)存在這種影響(xiǎng)，而且影響的程(chéng)度各不相同。在(zài)流量計流量測(cè)量範🏒圍内，Rep又是(shi)變化的，所以必(bi)須對全量程範(fàn)圍内的ReD.變化進(jin)㊙️行在線補償，才(cai)能保證流🍉量測(ce)量的JIGNDU。标準GB/T2624.2--2006《用安(ān)裝在圓形🈲截面(miàn)管道中的差壓(yā)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼裝置測量滿管(guǎn)流體流量》中,給(gěi)出了 标準差壓(ya)流量計 C=ƒ(ReD)表達式(shi)。但是彎管流量(liàng)計屬于非标準(zhǔn)差壓流量計🐪,沒(méi)有現♋成的💋補償(chang)模型，所以必須(xū)另想解決方法(fa)。
　　解決該問題有(you)兩種方案:一種(zhong)是通過大量實(shi)驗獲得數據自(zì)行建模;另一種(zhong)是整機校驗後(hou),對各試驗點的(de)示值誤差用折(she)💛線法逐點校正(zheng)，從而保證整套(tao)流量計精準可(kě)靠。
　　在兩種方案(an)中,第一種方案(an)要投入大量的(de)人力和财力,而(er)且解決的是局(ju)部問題，解決之(zhī)後，由于其他因(yīn)素的影響，整套(tao)流㊙️量計的誤差(cha)有可能較大;而(ér)第二種方✍️案由(yóu)于非标準☂️流量(liang)計總是需要實(shi)流标定這道工(gōng)序,則在校驗⭐得(de)到各試驗點誤(wu)差後，用折線法(fǎ)進行在線校正(zheng)，既不增加成本(ben)又直觀明了,整(zhěng)套流量計準确(què)度💃又更有保證(zhèng)。采用的是第二(èr)種方案㊙️,用10段折(she)線法實現ReD影響(xiǎng)校正。典型樣機(ji)全量程範圍内(nei)的校驗點誤差(chà)和🛀校正曲線如(rú)圖3所示。
 
　　實驗表(biao)明,當Rep≥7X103時,a具有較(jiào)高的線性度。如(rú)果具體的測量(liàng)對象由于管内(nèi)氣體流速太低(dī)導緻Rep太小，則可(kě)适當縮小管徑(jing),使ReD增大。
　　典型彎(wan)管流量計在空(kōng)氣流量标準裝(zhuāng)置上的校驗記(ji)錄見表1所列。由(yóu)表1可知，當儀表(biao)在配套校驗後(hòu)配套使用的條(tiao)件下，能得到±1.5%的(de)準确度,甚至更(geng)高。
2.4密度差異的(de)處理
　　在氣體流(liú)量測量過程中(zhōng),被測氣體的種(zhong)類很.多,氣體的(de)性❗質🔞差異也很(hen)大,其中對測量(liàng)準确度影響最(zuì)大的是氣體密(mi)👅度。在流量計做(zuo)實流校驗或校(xiào)準時📞,一般流量(liàng)标準裝置除了(le)空氣介質之外(wai),還有天然氣。那(nà)麽就👌出現了一(yī)個問題:在空氣(qì)流量标準裝置(zhì)🔴上校準合格的(de)流量計，用來測(cè)量氯化氰流量(liang)是否準确?要回(huí)答該問題需要(yào)借助📧式(2),從上述(shù)的原理分析,用(yòng)同一❄️套彎管流(liú)量計💃🏻測量不同(tong)種類的氣體,由(you)于物性的差異(yì),将會使式(2)中的(de)C和ρ有變化,其中(zhōng)對C的影響是微(wēi)小的,可予以🏃‍♂️忽(hu)略,而ρ的變化對(dui)測量結果🐉的影(yǐng)響不能忽略,可(ke)用式(5)予以換算(suàn)。
　　式中:qmmax一實際使(shǐ)用介質對應的(de)流量上限，kg/s;ρd一設(shè)計工況條件下(xià)🙇‍♀️介質密度，kg/m3;ρ'一設(shè)計工況條件下(xià)校準介質密度(dù),kg/m3;q'mmax校準🏒介質對應(ying)的流量上限,kg/s。
 
　　以(yi)某台氯化氰流(liú)量計校準爲例(li):qmmax=604kg/h,常用工況下表(biao)壓爲p1=10kPa,溫度📐t=45°C,對㊙️應(ying)的ρd=2.7820kg/m3,由于幹空氣(qì)在該工況條件(jian)下,ρ'=1.2198kg/m3,所以在空氣(qì)流量标準裝置(zhì)上校準,流量上(shang)限q'mmax=400kg/h。
2.5取壓口的設(shè)計與耐腐蝕問(wen)題的解決
　　根據(ju)GB/T2624.1--2006《用安裝在圓形(xíng)截面管道中的(de)差壓裝置測量(liang)滿🐕管流🔞體😍流量(liàng)第1部分:一般原(yuan)理和要求》中,對(duì)差壓🈲式流量傳(chuan)感器⭐的差壓信(xin)号取壓孔作了(le)下述規定:形狀(zhuang)呈圓形,不得有(yǒu)毛邊和卷口。取(qǔ)壓孔直徑應小(xiao)🙇🏻于管道内徑的(de)0.13倍,孔徑太大,在(zai)流體流過取壓(ya)孔時容易産生(sheng)渦🏒流而引起差(cha)壓測量誤差，而(er)孔徑太小💋,對于(yu)耐腐蝕❄️彎管流(liu)量傳感器來說(shuo)，又使噴塑施工(gong)💋産生困難👨‍❤️‍👨，因此(cǐ)設計時應在執(zhí)行标準的同時(shi)兼顧可行性。
　　對(duì)于噴塑管上的(de)取壓孔，需要關(guān)注的是噴塑層(céng)的厚度及🆚均🐆勻(yún)♻️性，如果金屬孔(kong)存在90°銳緣,則在(zai)銳緣處形成❄️的(de)PTFE保護層就會很(hen)薄,而且附着得(dé)不夠牢固，使用(yòng)時間👄久後容易(yi)破損🈚。爲了解決(jue)該問題，金屬管(guǎn)圓筒形開孔與(yǔ)管道内外壁相(xiàng)交處,加工成90°圓(yuan)弧,圓弧的曲率(lǜ)半徑應盡可能(néng)大。取壓孔的噴(pen)🌈塑層要求厚度(dù)均勻，而且延伸(shen)到管道外壁足(zú)夠的距離。
　　爲解(jie)決取壓孔與PTFE管(guǎn)的連接問題，設(she)計了一個用PTFE棒(bang)材加工而🔴成特(tè)殊的連接頭,再(zai)用金屬壓闆壓(ya)在取壓孔🤞上,PTFE導(dao)壓管經管口翻(fān)🔞邊後與取壓孔(kǒng)相連。在壓力爲(wèi)0.6MPa,常溫條件下,該(gāi)連接方式能長(zhang)期工作。
2.6傳感器(qi)及相關設備配(pei)件的配置
　　傳感(gǎn)器、差壓變送器(qì)在設計中相關(guan)配置及要求如(rú)下:
1)90°彎管采用316L不(bú)鏽鋼材質,即使(shi)沒有氟塑料噴(pen)塗層的保護，也(yě)🔱可耐受絕大多(duo)數腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。由于❤️流(liu)路合理,沒有💚死(sǐ)角💋，而且🈲可以認(rèn)爲90°彎管的溫度(dù)與🛀🏻流體溫度基(ji)本一緻,所以不(bu)會結晶。
2)彎管内(nei)壁、連接法蘭的(de)密封面,以及差(chà)壓信号取壓孔(kong)，均噴塗新型氟(fu)塑料。由于氟塑(sù)料表面光滑，所(suo)以不會有自聚(ju)物沉積。
3)采用PTFE導(dao)管傳送差壓信(xìn)号。
4) 智能差壓變(biàn)送器 内與腐蝕(shi)性介質接觸的(de)部件,均采用耐(nài)腐蝕材料制成(chéng)。
5)爲防止易結晶(jing)介質在差壓信(xìn)号管内結晶、自(zì)聚，差壓🈲變🌈送器(qì)高低壓室及差(chà)壓信号管内,均(jun)采用氮氣連續(xù)吹掃,氮氣🥵體積(ji)流量爲3mL/min。而且短(duan)時間停止吹氣(qì)時導壓☔管也不(bu)會堵塞😘。
6)爲防止(zhi)彎管傳感器管(guan)内壁結晶,采用(yòng)管外伴熱保溫(wen)。
7)如果彎管傳感(gan)器内壁萬一結(jie)晶、自聚時,爲了(le)便于拆開清洗(xi),傳🏃‍♀️感器采用法(fǎ)蘭連接。
8) 壓力變(bian)送器 經特殊設(shè)計的連接頭，安(ān)裝在差壓變送(sòng)器正壓室的排(pai)液口上。
9)爲了徹(che)底解決腐蝕性(xìng)介質對溫度傳(chuán)感器保護套管(guǎn)的腐蝕問題，采(cai)用 铠裝鉑熱電(dian)阻 管外安裝方(fāng)法口,并在安裝(zhuang)完畢用發泡劑(jì)噴射法形🌐成保(bǎo)溫層♍。
3安裝注意(yì)事項
3.1變送器的(de)安裝
　　配套的差(chà)壓變送器、壓力(lì)變送器和吹氣(qi)裝置需組裝在(zai)不鏽鋼保護箱(xiang)内，保護箱安裝(zhuāng)在距傳感器不(bú)🏃🏻‍♂️遠的✏️地方。變送(song)器應🈲安裝‼️在保(bǎo)護箱内,目的是(shì)消除日曬和雨(yu)淋引起的零點(diǎn)漂移🍉。如果露🌈天(tian)安裝，由于差壓(yā)測量采用的是(shì)微差壓變🈲送器(qi),差壓膜盒靈敏(mǐn)🔆度高,在不同的(de)時間，陽光照射(shè)在膜盒的不;同(tóng)部位♈,使之受熱(re)不✔️均勻,極易引(yǐn)起零點漂移。同(tong)樣的道理,雨淋(lin)也會引起零點(dian)漂移。
3.2電伴熱的(de)應用
　　設置電伴(ban)熱的目的是彌(mí)補彎管流量傳(chuan)感器因自然散(sàn)熱🐆引起的熱量(liàng)損失，免除彎管(guǎn)内壁結晶的擔(dan)憂。如🈲果确💋定需(xu)要電伴熱🔴，就須(xū)在彎管處實施(shī)絕熱保溫;如果(guǒ)實踐證明彎管(guǎn)内不會結晶，則(ze)無需設置通電(diàn)伴熱👅。
4儀表在現(xian)場使用情況
　　耐(nài)腐蝕型彎管流(liú)量計投人使用(yong)後,流量示值穩(wen)定,3a多以來未發(fā)生過故障,流量(liàng)顯示值與工藝(yi)計算結果基💃🏻本(běn)相符。後💋來利💞用(yong)停車機會拆下(xia)流量傳感器檢(jiǎn)查,傳感器内壁(bi)光滑如初，未發(fā)現有結晶物的(de)沉積;差壓信号(hao)導壓管内和差(chà)壓變送器高低(dī)壓室内也未見(jiàn)結晶物。
5結束語(yǔ)
　　氯化氰氣體因(yīn)爲易結晶和自(zi)聚,使得流量測(ce)量的難度較大(dà)。采用 孔闆流量(liang)計 、楔形流量計(ji)等測量管内有(yǒu)阻流部件的流(liú)量計均無法長(zhǎng)周期運行。應用(yong)配備内壁噴塗(tu)新型氟塑料的(de)彎管流量傳感(gǎn)器，管外增加伴(ban)熱保溫，并用氮(dàn)氣㊙️連續吹掃差(chà)壓.信号管的方(fāng)法,組成耐腐蝕(shi)型彎管流量計(ji),能有效地防止(zhǐ)介質的結晶、自(zi)聚并耐受流體(ti)的強腐蝕。該流(liu)量計經長期使(shǐ)用表明，具有耐(nài)腐✍️蝕性、抗結晶(jing)能🈲力,穩定性好(hǎo)，可🐆靠性高，能夠(gòu)适應嚴酷的工(gong)藝條件,滿🈲足生(sheng)産要求。該測量(liang)方式可爲與⛷️氯(lü)化氰氣體具有(yǒu)相似特性的介(jie)質測🚶‍♀️量流量提(ti)供借鑒。

文章來(lai)源于網絡,如有(yǒu)侵權聯系即删(shān)除！