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質(zhì)量流量計在液氯充裝上的應用

日期:2025-07-05 23:30
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摘要:
質(zhì)量流量計在液氯充裝上的應用

1、液氯充裝過(guò)程中流量計量的重要意義

    液氯是一種黃綠色透明液體,其成分組成為Cl2>96%(vol),H2O<0.015%(wt)。相對密度1.468(0℃),沸點(diǎn)-34.5℃,熔點(diǎn)-100.98℃,分子量70.91。常壓下即汽化成氣體,1kg液氯汽化后可得到300L氣體氯(干氯氣)。具有窒息的氣味,有強烈刺激臭和腐蝕性。性質(zhì)很活潑,雖不自燃,但可以助燃。在日光下與其它易燃氣體混合時(shí)會(huì )發(fā)生燃燒和爆炸,可以和大多數元素或化合物起反應。劇毒。

   任何液氯容器,其充填系數均不得超過(guò)80%。因為液氯開(kāi)始進(jìn)入容器時(shí)溫度低,例如38℃時(shí),其壓力為1.0Mpa.g。假若液氯處于靜止不流動(dòng)狀態(tài),由于液氯會(huì )不斷吸收外界空氣中的熱量使溫度上升,而發(fā)生汽化致使體積膨脹;如果液氯在容器內被裝滿(mǎn),沒(méi)有自由空間允許其膨脹,液體又具有不可壓縮的性質(zhì),這時(shí)液氯隨著(zhù)溫度上升就會(huì )產(chǎn)生巨大的壓強,使容器爆破。假如液氯容器是裝滿(mǎn)的,不能自由膨脹,當溫度上升到50℃,壓力可達到50Mpa.g。這將大大超過(guò)一般壓力容器所能承受的允許壓力。液氯鋼瓶也嚴禁充填系數超過(guò)80%,液氯槽車(chē)的設計溫度為50"C。

    液氯槽車(chē)充裝時(shí)有相的變化,是一個(gè)吸熱過(guò)程。一般充裝溫度低于室溫。充裝后.槽車(chē)溫度上升緩慢,這時(shí)液氯體積占槽車(chē)容積百分比隨之增大.氣相空間變小。如果過(guò)量充裝.溫度上升將導致壓力增加,這時(shí)內壓上升將不是飽和蒸氣壓上升規律。壓力過(guò)高槽車(chē)罐體既有發(fā)生爆炸的危險。

   我國對液氯容器及其充裝有嚴格的規定,并有公安、消防、安監等部門(mén)在運輸環(huán)節上進(jìn)行嚴格監督檢查,對過(guò)量充裝的處罰力度是相當大的。為此,在液氯充裝時(shí)就要進(jìn)行實(shí)時(shí)監督,防止過(guò)量充裝。一旦在過(guò)磅時(shí)發(fā)現過(guò)量充裝,處罰及卸載所需要的人力、物力和財力損失會(huì )很大。

    由此可見(jiàn),液氯充裝過(guò)程中的計量就顯得十分重要。

2、液氯槽車(chē)充裝過(guò)程中的誤差分析

2.1 液氯槽車(chē)充裝裝置本身的誤差

   到目前為止,流量計還僅僅是用在液氯槽車(chē)的充裝裝置之上。而槽車(chē)充裝裝置的加工生產(chǎn)卻基本上是由用戶(hù)自己完成的。因此,各個(gè)用戶(hù)充裝裝置的結構、控制部分及閥門(mén)等的設計選型,流量計的安裝位置也就各有不同。雖然流量計的計量精度較高。但是,由上述原因帶來(lái)的計量誤差遠遠大于流量計本身的誤差。比如:由于用戶(hù)選用的閥門(mén)有氣動(dòng)的、有電動(dòng)的、也有手動(dòng)的。當充裝開(kāi)始時(shí)如果閥門(mén)打開(kāi)的速度過(guò)快,就會(huì )造成閥前液氯的壓力急劇下降,從而產(chǎn)生液氯的氣化現象(參見(jiàn)圖一)。

 圖一、液氯溫度與飽和蒸汽壓圖

   而如果流量計的安裝位置距離閥門(mén)較近的話(huà),就會(huì )造成流量計內的液氯介質(zhì)氣化而出現兩相的情況。導致計量誤差的嚴重偏離。山東東營(yíng)一家化工公司在其50萬(wàn)噸離子膜燒堿項目的液氯充裝平臺上安裝了四臺進(jìn)口的世界品牌科氏質(zhì)量流量計。雖然流量計本身的性能和計量精度都很高,但用戶(hù)實(shí)際使用過(guò)程中,四臺質(zhì)量流量計的誤差均很大。充裝一輛20噸的槽車(chē),流量計與稱(chēng)重電子秤的*大的誤差接近或超過(guò)一噸,達到5%以上??梢?jiàn),流量計供貨廠(chǎng)家一定要幫助用戶(hù)進(jìn)行流量計的選型,安裝位置的確定,并嚴格執行安裝工藝。以及制定一套合理的充裝操作工藝規程。只有這樣才能盡量減少由充裝設備帶來(lái)的計量誤差。

2.2 充裝管道抽空帶來(lái)的誤差。

   按照<<液氯包裝工藝及**操作規程>>的要求,液氯槽車(chē)充裝設備必須設有兩條管道。即:一條液相管道和一條氣相管道。其中:液相管道用來(lái)充裝液氯的輸送;氣相管道用來(lái)在充裝之前對槽車(chē)罐體抽空和當液氯充到規定容量后,對充裝連接管進(jìn)行抽空,至抽盡余氯為止。另外,有些用戶(hù)因為槽車(chē)充裝作業(yè)的工作量較小,不經(jīng)常裝車(chē)。為**起見(jiàn)還要將液相管道也進(jìn)行抽空。(見(jiàn)圖二)

圖二、液氯充裝平臺管道的規范配置
    由于液氯充裝這一特殊的**性要求,流量計在用于液氯槽車(chē)充裝計量時(shí),必須考慮上述因素所帶來(lái)的誤差。

    可以用下面公式計算出充裝管道抽空帶來(lái)的誤差量△:
Δ=L×0.785D2×ρ
式中:D---管道的內徑尺寸
L---抽空部分管道的長(cháng)度
ρ---液氯的工況密度

    多數情況下僅有充裝連接管需要抽空,該誤差相對于實(shí)際充裝量都是很小的,可以忽略。

    但當液相管道也需要抽空時(shí),該誤差就一定要考慮。

    由于液氯充裝工藝的特殊性,流量計暫時(shí)還不能作為結算計量器具替代地中衡使用。

2.3 環(huán)境溫度的影響。

    因為,用戶(hù)從液氯儲罐至充裝車(chē)位的距離各不相同,輸送管道的長(cháng)短也就不同;輸送管道的口徑也各不相同,流速的差距也相當大。在液氯充裝時(shí),如果輸送管道過(guò)長(cháng),閥門(mén)開(kāi)得過(guò)大,勢必造成管道的壓力損失過(guò)大。在溫度不變的情況下,從液氯的飽和蒸汽壓圖(圖一)可以看出液氯就會(huì )出現氣化現象。且氣化的程度與充裝的流速成正比。由于液氯的熱膨脹系數很大,氯從液態(tài)變成氣態(tài)時(shí),體積增大約460倍。此時(shí),若流量計中的液氯呈兩相介質(zhì)。則計量數據會(huì )產(chǎn)生上百倍的誤差。此種情況在夏季高溫季節尤其嚴重。不但影響計量精度,也會(huì )影響充裝效率。

   在實(shí)際應用過(guò)程中,我們就曾經(jīng)遇到過(guò)類(lèi)似問(wèn)題。魯西化工集團液氯充裝站的一個(gè)槽車(chē)充裝位,距液氯儲罐的距離大約有50米,采用的是DN50的裸露管道輸送。在該管道上還開(kāi)有三個(gè)給液氯鋼瓶充裝的分支。選用的質(zhì)量流量計安裝在裝車(chē)位下部,距充裝開(kāi)閉閥門(mén)不足3米(見(jiàn)圖三)。

圖三、質(zhì)量流量計安裝位置

   冬季時(shí)由于環(huán)境溫度較低,流量計的工作比較正常。到了夏季,隨著(zhù)溫度的升高,液氯既產(chǎn)生氣化現象,尤其是當三個(gè)鋼瓶也同時(shí)充裝時(shí),流量計工作失常,嚴重時(shí)已無(wú)法計量。經(jīng)過(guò)與用戶(hù)協(xié)商,在裝車(chē)位流量計下游一側安裝了壓力表,制定了一個(gè)操作規程,控制充裝閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)保持管道內的壓力在允許范圍之內。同時(shí),對于所有液氯充裝輸送管道均進(jìn)行了保溫處理。從而,保證了流量計的穩定工作。

2.4 外界振動(dòng)干擾的影響

   由于質(zhì)量流量計是依靠檢測管振動(dòng)代替其旋轉,從而產(chǎn)生科氏力來(lái)計量管道中介質(zhì)的質(zhì)量流量的。因此,實(shí)際使用中外界振動(dòng)干擾對其計量精度的影響是很大的。因干擾源各不相同,干擾頻率與振動(dòng)幅度也各有不同。我們無(wú)法給出定量的誤差分析。從實(shí)踐中我們感到,由于液氯充裝平臺的剛性一般都較差。在充裝操作過(guò)程中閥門(mén)的開(kāi)閉,人員的走動(dòng),槽車(chē)中流體沖擊帶來(lái)的振動(dòng),對質(zhì)量流量計的計量精度都會(huì )產(chǎn)生不同程度的影響。所以,質(zhì)量流量計的安裝位置、固定方式是實(shí)際應用時(shí)必須考慮的影響因素。

3、選用質(zhì)量流量計的必要性
   綜上所述,液氯的充裝計量是一個(gè)受多種因素影響的復雜的過(guò)程。不但要考慮各種影響因素,更要選用一種既具有較高的計量精度和穩定性,又比較適合該計量環(huán)境的計量?jì)x表。根據我公司多年的使用經(jīng)驗,我們認為在液氯充裝設備上使用科氏質(zhì)量流量計有如下優(yōu)點(diǎn):

3.1 不需要溫度壓力補償,直接測量介質(zhì)的質(zhì)量流量。
科氏力質(zhì)量流量計是目前世界上公認的可直接測量介質(zhì)質(zhì)量流量的一種高精度流量?jì)x表。因此,它不存在其他類(lèi)型依靠密度補償運算的質(zhì)量流量?jì)x表,因壓力、溫度補償帶來(lái)的計量誤差。

3.2 計量準確度高,穩定性好。
由它的工作原理決定了其具有很高的質(zhì)量流量計量精度,以及較好的工作穩定性。

3.3 無(wú)任何阻流元件,使用壽命較長(cháng)。
科氏力質(zhì)量流量計的介質(zhì)流道是光滑的管道,內部沒(méi)有任何阻流元件。因此,它的壓力損失小,使用壽命長(cháng)。

3.4 實(shí)現在線(xiàn)溫度、密度監控,防止氣化發(fā)生。
科氏質(zhì)量流量計不但是一種高精度的流量?jì)x表,它還是一個(gè)在線(xiàn)溫度計和高精度(0.2%)的在線(xiàn)密度計??梢詫τ谝郝冗M(jìn)行實(shí)時(shí)的在線(xiàn)溫度和密度監控,從而防止氣化的發(fā)生。

3.5 調試簡(jiǎn)單,維修費用低。
科氏質(zhì)量流量計需要用戶(hù)設定的參數極少。只要嚴格按照安裝技術(shù)要求安裝,調試過(guò)程僅是一個(gè)校零點(diǎn)的簡(jiǎn)單工作。而且,因為該流量計基本上沒(méi)有易損件。除人為因素以外,運行中基本不會(huì )出現故障。所以,維護、維修費用極低。

4、液氯槽車(chē)充裝中使用質(zhì)量流量計的幾點(diǎn)建議
4.1質(zhì)量流量計要盡量遠離灌裝出口安裝,尤其是盡量不要安裝在操作平臺上面。因為,一方面槽車(chē)灌裝開(kāi)始初期,由于罐體內的壓力很低,液氯的流速較高,在靠近出口的閥門(mén)、法蘭等處會(huì )因局部壓力損失過(guò)大而產(chǎn)生局部氣化現象。使質(zhì)量流量計無(wú)法正常運行。另一方面,在此位置安裝會(huì )不可避免的將一些外來(lái)振動(dòng)干擾引入流量計,造成計量誤差。

4.2質(zhì)量流量計要盡量靠近地面安裝,并且在地上對流量計兩端做堅固的支撐。如果,因條件不具備,只能做架空安裝時(shí),也一定要對流量計的兩端做比較穩定的支撐。實(shí)踐證明這一點(diǎn)對流量計的正常工作,也是十分重要的。

4.3在質(zhì)量流量計選型時(shí),盡量使常用流量落在流量計量程范圍的1/2—2/3之間。以減少由于液氯充裝過(guò)程的后期,由于罐體內壓過(guò)大致使瞬時(shí)流量過(guò)小而造成的計量誤差。

4.4充裝控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)速度要控制在適當的范圍??刂频囊罁潜3至髁坑嬎诠艿纼冉橘|(zhì)的壓力在穩定的液態(tài)范圍內(可以參考圖一的數據)。采用手動(dòng)閥門(mén)的場(chǎng)合,可以人工觀(guān)察該管段的壓力表的讀數在許用范圍。如果是采用自動(dòng)閥門(mén)控制的場(chǎng)合,可以采取由壓力信號控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)速度的方案。

4.5 所有液氯輸送管道都要進(jìn)行完善的保溫處理。

4.6全部管道、閥門(mén)和流量計安裝完成后一定要進(jìn)行高速吹掃。這是所有質(zhì)量流量計安裝完成后必須做的一項工作。因為,如不吹掃干凈。當有雜物存留在質(zhì)量流量計的檢測管內,且無(wú)規則分布時(shí),就會(huì )造成流量計嚴重超差。

我們在多家用戶(hù)使用質(zhì)量流量計作為液氯充裝計量的經(jīng)驗證明,只要充分考慮到液氯充裝的特殊性,提前消除產(chǎn)生誤差的因素,充裝計量的誤差完全可以控制在1%以?xún)?。以上是我們在液氯充裝計量過(guò)程中使用科氏質(zhì)量流量計的一點(diǎn)體會(huì ),愿與同行及用戶(hù)共同探討。以便于推廣使用。

備注:
壓力單位:MPa.g-----兆帕.表壓力 MPa.a-----兆帕.**壓力

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