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探讨涡街流量计测量氯气流量的方法及使用情况

探讨液态氯及气态氯的计量方法。分析氯气的性质、流量计的使用情况,介绍了液态和气态氯的计量仪表选型方案。着重介绍孔板流量计和涡街流量计测量氯气流量,以及用质量流量计计量液氯,及计量液氯钢瓶充装量测量液氯的方法。
1 氯气生产及处理工艺流程
中石化江汉油田分公司盐化工总厂( 以下简称“江汉油田”) 从盐硝厂化盐工段送来的盐水通过盐水精制后进入离子膜电解工段进行电解,生产出烧碱、氯气、氢气,电解工段生产的湿氯气通过管道送入氯气处理装置进行干燥加压处理得到干燥的气态氯,一部分作为中间原料送入下游装置: 合成盐酸装置、漂粉精厂、强氯精事业部。而作为外卖产品的氯气通过氯气液化装置生产出液态氯,液态氯通过管道、液氯钢瓶、液氯槽车输送给用户。作为主要原料,氯气流量检测对于工艺控制和成本核算意义重大。
2 氯气计量方式选择
氯气由于性质特殊,流量检测难度较大。多年来,江汉油田对此问题作了许多研究和试验,基本形成了一种较有效的氯气计量方法。下面针对氯碱装置各种工艺状态下的氯气的计量方式分别进行探讨。
2.1 气态氯气的计量方式
氯气是强腐蚀性气体,密度为3.21 kg /m3,操作压力一般为0.103 MPa。由于氯气的强腐蚀性,对测量仪表的材质要求较高。气态氯的计量使用了孔板流量计测量和涡街流量计测量方式。
2.1.1孔板流量计测量氯气流量.
在合成盐酸装置,氯气和氢气要按一定的流量配比后送入合成炉燃烧制备氯化氢气体,氯气在这种情况下主要用于中间控制,因此氯气流量计量精度不需要很高,可以选用孔板流量计来测量氯气流量。由于氯气对大部分金属具有强腐蚀性,取压孔板选用比较重要: 可以使用316L,哈氏合金C及钽材质来制作; 考虑到氯气含水量较低、孔板制作成本因素,选用316L 材质来制作孔板。
2.1.2 涡街流量计测量氯气流量
涡街流量计是一种流体振动型流量计,是应用流体振荡原理来测量流量的。江汉油田漂粉精厂、强氯精事业部所使用的原料之一为气态氯。氯气的计量采用了美国产涡街流量计8800D 系列。
选择该流量计的主要原因是: ①由于通氯管道隔离阀内漏等故障使得反应釜内的浆料回流到氯气管道,这种工艺状况不能使用孔板流量计、转子流量计来测量氯气流量,而涡街流量计仪表内腔的介质浆料,即使返流也不会聚集在仪表里,从而造成无法测量的故障; ②氯气管道口径为50 mm,如果使用质量流量计来进行计量,成本高,性价比差。由此可见,选择涡街流量计作为氯气流量测量的方案为最优方案。
在这种工艺条件下,选用涡街流量计关键考虑3 点: ①材质; ②流量计前后直管段的要求; ③温度压力补偿仪表的安装部位。做到以上3 点就可以测量出比较精确稳定的流量值。通过江汉油田10 多年的使用来看,该流量计效果比较好。
2.2 液氯计量方法探讨
氯气处理干燥后的氯气送入氯气液化装置进行压缩处理得到液态氯。液氯是黄绿色透明液体。液氯通过液氯输送泵从液氯储罐充装到液氯槽车,通过管道送入液氯用户,或充装到液氯钢瓶。这3种方式都要计量液氯,计量方式各不一样: 液氯槽车充装计量采用质量流量计,管道输送计量采用质量流量计,液氯钢瓶充装采用电子秤计量。
2.2.1 液氯充装过程中流量计量的重要意义
我国对液氯容器及其充装有严格的规定,并有公安、消防、安监等部门在运输环节上进行严格监督检查,对过量充装的处罚力度非常大。在液氯充装时就要进行实时监控,防止过量充装。由此可见,液氯充装过程中的计量十分重要。
2.2.2质量流量计在液氯充装计量中的应用
    江汉油田盐化工总厂液氯槽车充装量较大,充装高峰时有10 台左右的液氯槽车需要充装。通过对其他厂家氯碱装置的液氯计量仪表进行调研、技术交流,使用了质量流量计。目前多数氯碱企业的液氯计量选用德国或美国产的质量流量计。德国公司产的质量流量计型号为83F50,DN50,哈氏C 材质,精度为0.1%。美国公司产的质量流量计型号为CFM200H,DN50,哈氏C 材质,精度为0.35%。江汉油田盐化工总厂液氯槽车充装台共安装4台质量流量计,满足了充装需求,提高了充装效率和安全性,计量效果理想。基于质量流量计的计量准确性和高精度,对新增的化工园区用户的液氯输送,不再用液氯钢瓶供氯,而是通过管道输送,管道供氯选用美国产F100H 型质量流量计计量,达到高精度计量的要求。目前江汉油田在液氯装置实现了液氯充装自动控制。
2.2.3 液氯钢瓶充装量的计量
通常情况下液氯钢瓶的计量采用电子地上衡,一般使用专用的液氯钢瓶秤。而钢瓶的复秤采用电子吊钩秤。液氯钢瓶充装量有500kg 和1000kg两种规格。江汉油田选用了梅特勒托利多推出的框架秤,专用于钢瓶灌装的称重。这种秤的优点有: ①带有钢瓶滚轮支架可放置多种规格的钢瓶,并且方便钢瓶转动连接充装管; ②采用4只专用桥式传感器,能耐冲击,传感器寿命长;③秤台表面涂覆防腐涂料耐腐蚀;④称重显示仪能将信号传入称重显示大屏和DCS,方便充装工人监控充装质量,信号接入DCS后能建成自动充装系统,达到安全、高效的充装效果。
3 结语
由于氯气计量仪表的重要性,在各种工艺状态下选择计量仪表既要达到性价比高、安全准确,又要在工艺控制中测量稳定、可靠。江汉油田的仪表和计量人员一直在探索和实践中,并经过多年的经验积累和应用效果检验,得到氯碱装置氯气计量的目前较为经济合理的计量方案,为企业的生产工艺控制和氯气贸易结算提供了可靠的保证,对江汉油田扩建和新建氯碱装置的氯气计量有借鉴意义,对其他装置也有一定的参考价值。
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