SEMI公司三種新型流量計(jì)在醋酸裝置中的應(yīng)用
SEMI公司三種新型流量計(jì)在醋酸裝置中的應(yīng)用
流量測(cè)量是化工裝置中*為廣泛的工藝要求。流量測(cè)量的方法多種多樣，原理各不相同，如：差壓式、浮子式、容積式、渦輪式、旋渦式、超聲波式、科氏力質(zhì)量式、熱式、電磁式、靶式等等。一般要根據(jù)工藝要求如操作溫度、壓力；介質(zhì)的粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、腐蝕強(qiáng)弱；管道允許阻力降大??；測(cè)量精度高低、價(jià)格以及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)方便性等來選擇流量計(jì)的型式。
低壓甲醇羰基法合成醋酸是以一氧化碳和甲醇為原料，羰基銠為主催化劑，氫碘酸、碘甲烷為助催化劑，在190℃、2.8MPa條件下合成粗醋酸，然后經(jīng)閃蒸、分離提純得到純凈醋酸產(chǎn)品，是目前生產(chǎn)醋酸*先進(jìn)的工藝。國(guó)內(nèi)運(yùn)用該技術(shù)生產(chǎn)醋酸的裝置不斷建設(shè)，正處于快速發(fā)展階段。此工藝特點(diǎn)是高溫、強(qiáng)腐蝕性，腐蝕介質(zhì)除多種濃度和溫度的醋酸外，還有氫碘酸、碘甲烷等極強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，腐蝕環(huán)境復(fù)雜。
隨著流量測(cè)量技術(shù)的不斷進(jìn)步，針對(duì)醋酸裝置中原有部分孔板、渦街、渦輪、橢圓齒輪等流量測(cè)量?jī)x表易磨損、被介質(zhì)腐蝕泄漏、壽命短、維護(hù)工作量大等不足，在醋酸裝置技改時(shí)，根據(jù)工藝要求以及不同介質(zhì)的特點(diǎn)，選用多種新型流量計(jì)代替原設(shè)計(jì)的流量計(jì)，在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了良好效果，既滿足了工藝要求又大幅度降低了投資和維護(hù)強(qiáng)度。下面簡(jiǎn)要介紹3種流量計(jì)的使用情況。
SEMI公司三種新型流量計(jì)在醋酸裝置中的應(yīng)用之阿牛巴流量計(jì)
1一體化T型阿牛巴流量計(jì)
1.1阿牛巴流量計(jì)的特點(diǎn)
阿牛巴流量計(jì)是基于伯努利能量守恒原理和皮托管測(cè)量原理而發(fā)展起來的差壓均速管流量計(jì)。其經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：第1代圓形阿牛巴，檢測(cè)桿斷面是圓形的；第2代寶石Ⅰ型，檢測(cè)桿斷面是菱形，第2代改進(jìn)寶石Ⅱ型，檢測(cè)桿斷面是改進(jìn)菱形；第3代T型阿牛巴，測(cè)量桿斷面是T型。
T型阿牛巴流量計(jì)具有優(yōu)良的本質(zhì)抗堵性能，精度高穩(wěn)定性好，突出的信噪比和量程比，一體化安裝溫壓補(bǔ)償，安裝便利等特點(diǎn)。會(huì)自動(dòng)判斷蒸汽處于飽和、不飽和還*熱的狀態(tài)，并自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。測(cè)量精度約1%，測(cè)量桿材質(zhì)有不銹鋼、哈氏合金，過程溫度*高可達(dá)677℃。
阿牛巴流量計(jì)特別適用于氣體和蒸汽的測(cè)量，一體化阿牛巴流量計(jì)相對(duì)孔板流量計(jì)有以下主要優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)我坏囊惑w化裝配，節(jié)省部件；無需引壓管；提高流量計(jì)的可靠性和測(cè)量精度；降低安裝費(fèi)用和時(shí)間；減少維護(hù)強(qiáng)度和費(fèi)用；減少潛在的泄漏，減少環(huán)境污染；降低長(zhǎng)久壓力降，節(jié)約能源；更能適應(yīng)裝置負(fù)荷的變化。
1.2阿牛巴流量計(jì)的應(yīng)用
南通醋酸纖維有限公司1#醋酸生產(chǎn)裝置中原料氣CO和再沸器加熱蒸汽的測(cè)量都是孔板流量計(jì)。原料氣CO流程長(zhǎng)，孔板流量計(jì)有6只，長(zhǎng)久壓力損失大，隨著裝置負(fù)荷的不斷提升，壓縮機(jī)不得不提供更高的壓力來克服阻力損失，孔板的參數(shù)（如：差壓、量程、介質(zhì)密度等數(shù)據(jù)都是事先設(shè)定的）無法適應(yīng)負(fù)荷的顯劇增加及負(fù)荷的較**動(dòng)，導(dǎo)致原料氣計(jì)量很不準(zhǔn)確。在2#醋酸裝置中改用一體化阿牛巴質(zhì)量流量計(jì)（可以進(jìn)行溫度、壓力的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償），幾乎無長(zhǎng)久壓力降，計(jì)量準(zhǔn)確，滿足了負(fù)荷不斷提升的要求。
SEMI公司三種新型流量計(jì)在醋酸裝置中的應(yīng)用之電磁流量計(jì)
2電磁流量計(jì)
2.1電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
①電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律工作的。因此只能測(cè)量導(dǎo)電液體的流量，不能測(cè)量氣體、蒸汽及含有大量氣體的液體的流量。
②電磁流量計(jì)無可動(dòng)部分，也無阻流部件，因此基本無壓力損失，可以測(cè)量含固體顆粒的礦漿和污水等液固兩相流。
③電磁流量計(jì)僅有管道襯里和電極與被測(cè)液體接觸，因此只要合理選擇電極和襯里材料，即可以達(dá)到耐腐蝕、耐磨損的要求，如礦漿、鹽酸、氫碘酸等。
④安裝方便，只要滿管，上直管≥5D，下直管≥2D，水平、垂直、傾斜安裝均可。
⑤測(cè)量精度高，可以達(dá)到0.5%，可以作為裝桶、裝槽車等的計(jì)量。
⑥量程比大，一般為1：20，在現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)需要，可擴(kuò)大或縮小量程，不需停車處理。
2.2電磁流量計(jì)的應(yīng)用
珠海醋酸纖維有限公司1#甲醇低壓羰基法裝置中工藝介質(zhì)的流量測(cè)量均采用孔板流量計(jì)，在下列3種工藝介質(zhì)條件下的孔板流量計(jì)使用不理想，因此在2#裝置中改用電磁流量計(jì)，取得了良好效果。①含有氫碘酸的工藝介質(zhì)腐蝕性極強(qiáng)，孔板、取壓法蘭、根部閥、導(dǎo)壓管等材質(zhì)均為鋯合金或哈氏合金，1寸到8寸的孔板流量計(jì)，其價(jià)格為10-50萬元/套。因此在2#裝置中全部選用電磁流量計(jì)，襯里材料為PTFE，電極材料為鉭，價(jià)格在3-10萬元/套之間，節(jié)省了大量的費(fèi)用。②醋酸水溶液介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)，316L不銹鋼材質(zhì)的導(dǎo)壓管、根部閥、卡套、五閥組等存在均勻腐蝕，半年左右就產(chǎn)生泄漏，需更換這些部件，維護(hù)工作量大且費(fèi)用高。在2#裝置中選用電磁流量計(jì)，到目前為止運(yùn)行良好。③介質(zhì)為醋酸水溶液、碘甲烷不相混溶的兩相流，孔板流量計(jì)常常因?qū)汗苤幸追e累碘甲烷相（重相）導(dǎo)致測(cè)量誤差很大，影響工藝操作，需要頻繁的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排液，維護(hù)工作量大且排出物毒性大，危害操作人員身體健康。在2#裝置中選用電磁流量計(jì)，計(jì)量準(zhǔn)確，克服了孔板流量計(jì)測(cè)量2相流時(shí)存在的弊端。
由于經(jīng)驗(yàn)不足，電磁流量計(jì)在2#裝置中也有應(yīng)用不成功的地方：①純度較高的醋酸電導(dǎo)率<5μs/cm，我們是選用陶瓷襯里，陶瓷襯里易碎，在使用過程中由于施工或管道振動(dòng)的原因，無一例外的都出現(xiàn)破裂、泄漏而損壞。②使用溫度不要高于160℃，否則易出現(xiàn)PTFE襯里損壞。③在成品塔塔頂產(chǎn)品出料測(cè)量時(shí)，成品醋酸電導(dǎo)率低，電磁的測(cè)量精度達(dá)不到要求，計(jì)量不準(zhǔn)確，后改用質(zhì)量流量計(jì)，才解決問題。④電磁流量計(jì)的流速不宜過高：有一臺(tái)流量計(jì)口徑為1英寸，前后管道為3英寸，投運(yùn)后，由于流量管內(nèi)液體流速達(dá)到7m/s，產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，管道劇烈的振動(dòng)，后更換為2英寸管徑的，問題得到解決。因此設(shè)計(jì)選型時(shí)即使為了節(jié)省投資流量計(jì)口徑也不宜選得過小，流速選擇在2.2中已有論述。
SEMI公司三種新型流量計(jì)在醋酸裝置中的應(yīng)用之超聲波流量計(jì)
3超聲波流量計(jì)
3.1超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)
超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理主要有時(shí)差式和多普勒式。多普勒式超聲波流量計(jì)只能用于測(cè)量介質(zhì)中含有適量能反射超聲波信號(hào)的顆?；驓馀莸牧黧w，它對(duì)被測(cè)介質(zhì)要求比較苛刻，既不能是潔凈水，同時(shí)雜質(zhì)含量要相對(duì)穩(wěn)定，才能穩(wěn)定測(cè)量。目前生產(chǎn)*多、應(yīng)用范圍*廣泛的是時(shí)差式超聲波流量計(jì)，它主要用來測(cè)量潔凈的流體流量。
時(shí)差式超聲波流量計(jì)按換能器安裝方式可以分為外貼式、管段式、插入式3類：
外貼式：有便攜式和固定式兩種，安裝換能器無需管道斷流，即貼即用。便攜式超聲波流量計(jì)具有很大的機(jī)動(dòng)性，主要用于對(duì)不同管道的流體流量作臨時(shí)測(cè)量，使用內(nèi)置充電電池供電；固定式超聲波流量計(jì)在某一固定位置，對(duì)某一特定管道內(nèi)的流體的流量進(jìn)行長(zhǎng)期不間斷的計(jì)量，使用220V交流電源，有4-20mA信號(hào)輸出等功能。
管道式：將換能器與測(cè)量管道組成一體，測(cè)量精度也較其他超聲波流量計(jì)高，但安裝時(shí)必須斷流切開管道才能進(jìn)行，但傳感器可以不停產(chǎn)維修。其測(cè)量管材質(zhì)有碳鋼、316L不銹鋼、哈氏合金C等，一體型測(cè)量溫度可達(dá)140℃，對(duì)于高溫介質(zhì)可用分體型，*高溫度可達(dá)180℃?？梢詼y(cè)量固體顆粒含量<5%（按體積計(jì)）或氣體含量<2%（按體積計(jì)）的均勻流體，測(cè)量精度可達(dá)0.5%。
插入式：在安裝時(shí)可以利用專門工具在有流體的管道上打孔，把換能器插入管道內(nèi)，其信號(hào)的發(fā)射、接收不經(jīng)過管壁和管襯，所以它的測(cè)量不受管道和管襯材質(zhì)的影響。插入式傳感器可以避免耦合劑的問題，能夠在管路內(nèi)壁嚴(yán)重結(jié)垢或流體含氣的情況下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的測(cè)量。
3.2超聲波流量計(jì)的應(yīng)用
在醋酸裝置中對(duì)于低電導(dǎo)率強(qiáng)腐蝕的純醋酸介質(zhì)選用316L材質(zhì)管道式超聲波流量計(jì)取代原有孔板和陶瓷內(nèi)襯電磁流量計(jì)取得了良好效果，克服了孔板流量計(jì)易腐蝕泄漏、維護(hù)費(fèi)用高和陶瓷內(nèi)襯電磁流量計(jì)易夾碎、不抗溫度劇烈變化而損壞的缺點(diǎn)。原有循環(huán)水總管（DN700）的流量測(cè)量為渦輪流量計(jì)，其投運(yùn)1年后，由于渦輪流量計(jì)軸承磨損，計(jì)量誤差很大，后用外夾固定式超聲波流量計(jì)取代，運(yùn)行穩(wěn)定，克服了渦輪流量計(jì)軸承較易磨損，壽命較短的缺點(diǎn)。
在化工企業(yè)，單個(gè)換熱設(shè)備的冷卻水一般都不安裝流量計(jì)計(jì)量。但有時(shí)候需要標(biāo)定每個(gè)設(shè)備的能力，為擴(kuò)建改造和新建裝置提供設(shè)計(jì)依據(jù)。目前我們正在進(jìn)行第3套60萬噸/年醋酸裝置的設(shè)計(jì)，在不停車狀況下，用便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量換熱器的循環(huán)水流量，獲得了大量的數(shù)據(jù)，就可以準(zhǔn)確的分析和標(biāo)定眾多換熱器的能力，為更好的設(shè)計(jì)第3套裝置提供料可靠的依據(jù)，同時(shí)也節(jié)省了安裝眾多流量計(jì)的費(fèi)用，又避免裝置停車造成不必要的損失。
SEMI公司三種新型流量計(jì)在醋酸裝置中的應(yīng)用結(jié)束語
在醋酸裝置技改過程中，用阿牛巴流量計(jì)取代原料煤氣、蒸汽、甲醇管道上的孔板、渦輪、橢圓齒輪等流量計(jì)；用電磁流量計(jì)取代強(qiáng)腐蝕性的氫碘酸和醋酸且電導(dǎo)率>20μs/cm的介質(zhì)管道上的孔板流量計(jì)；用管道式超聲波流量計(jì)取代低電導(dǎo)率且腐蝕性強(qiáng)的純醋酸管道上的孔板、渦輪、陶瓷內(nèi)襯電磁流量計(jì)；用便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量各個(gè)循環(huán)水用戶的流量等等都達(dá)到了預(yù)期目的。這些新型的流量測(cè)量?jī)x表，有其獨(dú)特的特點(diǎn)，在很多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，每一種儀表都不是萬能的，因此，在工程應(yīng)用中，根據(jù)工藝要求及介質(zhì)的特點(diǎn)正確選型、配管設(shè)計(jì)、安裝是發(fā)揮這些儀表優(yōu)勢(shì)的重要環(huán)節(jié)，必須引起我們的高度重視。
