科氏力質(zhì)量流量計(jì)在精細(xì)化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2023-06-15 22:04:09來源：hseauto.cn來源：..
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進(jìn)入新世紀(jì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用正在滲透生活生產(chǎn)的各個(gè)方面，這就使得科氏力質(zhì)量流量計(jì)在精細(xì)化生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，其作為精度最高的流量計(jì)之一，有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。科氏力質(zhì)量流量計(jì)是以測(cè)量質(zhì)量流量為目的，主要是由變送器與傳感器構(gòu)成。
1 科氏力質(zhì)量流量計(jì)的基本原理與特點(diǎn)
科氏力質(zhì)量流量計(jì)的基本原理為：首先選用一根兩端被固定且管壁較薄的測(cè)量管，在測(cè)量管內(nèi)部接通需要測(cè)量的流體，在中點(diǎn)處以測(cè)量管諧振頻率或接近諧振的頻率（或其高次諧波頻率）所激勵(lì)”，在測(cè)量管內(nèi)部的流體就會(huì)產(chǎn)生科里奧利力，中點(diǎn)左右的流體就會(huì)產(chǎn)生方向相反的撓曲，且撓曲的大小程度是和流體的質(zhì)量成正比的，這時(shí)利用電磁學(xué)或者光學(xué)的原理就能檢測(cè)出撓曲的量，就能準(zhǔn)確的計(jì)算出測(cè)量管中的質(zhì)量流量?？剖狭|(zhì)量流量計(jì)的特點(diǎn)為：①對(duì)質(zhì)量流量可以進(jìn)行直接的測(cè)量，并且其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度較高;②在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，流體特性（如粘度、密度等）對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較小;③可以對(duì)各種含微粒的漿液和非牛頓流體進(jìn)行測(cè)量;④可以對(duì)多種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，如密度、溫度等。
2 在精細(xì)化生產(chǎn)中的應(yīng)用探討
2.1 在光合生產(chǎn)中的應(yīng)用
結(jié)合實(shí)際的案例探討科氏力質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用。例如，某X公司主要的生產(chǎn)產(chǎn)品是氨基甲酸酯類的農(nóng)藥，在生產(chǎn)這種農(nóng)藥時(shí)，光氣生產(chǎn)是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，光氣的穩(wěn)定程度和濃度在該種農(nóng)藥合成的過程中有著重要作用。光氣生產(chǎn)過程主要如下：在經(jīng)過汽化器之后，液氯的形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)氯，一氧化碳與氯氣根據(jù)比例進(jìn)入混合器，在催化劑的催化作用下，使得混合之后的氣體在一二級(jí)反應(yīng)器中生成光氣。在這個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，對(duì)于進(jìn)入混合器的一氧化碳與氯氣的比例的準(zhǔn)確控制是確保光氣生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵與核心。該公司為了能夠有效的改善此問題，在進(jìn)行DCS改造過程中，在該工段進(jìn)行了比值控制。
該儀器主要工作原理：通過控制氯氣的流量，根據(jù)氯氣和CO所需比例，對(duì)CO的流量進(jìn)行有效控制。主要操作過程：①通過調(diào)節(jié)壓變PIC-201裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)閥PV-201的控制，達(dá)到調(diào)節(jié)氯氣流量的目的，確保壓力正常;②將比值器的數(shù)據(jù)設(shè)置為所需比值，這時(shí)比值器會(huì)根據(jù)兩種物質(zhì)的流量值，調(diào)節(jié)FV-202控制閥對(duì)一氧化碳的流量有效控制，確保兩種氣體按照預(yù)定比例進(jìn)入混合器而發(fā)生作用。
由于上述實(shí)驗(yàn)原理是在理論基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，但是在實(shí)際情況中，根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的反饋來看，實(shí)際情況與理論仍然存在一定差距。在比值控制之前，光氣含量為62%左右（主要是依靠現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員手動(dòng)調(diào)節(jié)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的調(diào)節(jié)閥），在采取比值控制之后，光氣的含量在60%-75%之間，光氣的濃度很不穩(wěn)定，對(duì)后期的酰氯合成產(chǎn)生巨大的影響和困擾。基于此，這套比值控制系統(tǒng)的實(shí)際效率并不高，工藝存在一定問題，這套比值控制系統(tǒng)逐漸被摒棄，又換回之前的手動(dòng)操作。
出現(xiàn)上述情況的原因主要是由于流量計(jì)的選擇問題。該套裝置是VT5000型渦街流量計(jì)，該種型號(hào)的流量計(jì)的主要特點(diǎn)是帶壓力與溫度補(bǔ)償，運(yùn)行十分可靠、讀數(shù)準(zhǔn)確性較高。一氧化碳與氯氣正常反應(yīng)時(shí)的壓力為1.5-2kg，但是在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)一氧化碳與氯氣的氣體壓力偏小，氯氣是由鋼瓶液氯汽化形成，當(dāng)鋼瓶中的液氯即將用完，壓力會(huì)減小，甚至?xí)抵?.5-0.7kg。此外由于煤氣工藝問題，煤氣的壓力也會(huì)有著明顯的波動(dòng)，甚至?xí)椭?.0kg左右。在氣壓如此之低時(shí)對(duì)氣體進(jìn)行測(cè)量，即便是帶有壓力與溫度補(bǔ)償，渦街流量計(jì)的性能也是無法充分的發(fā)揮出來。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，采用精度高達(dá)萬分之一的電子秤對(duì)氯化鋼瓶的汽化量進(jìn)行測(cè)量，相較于氯氣流量計(jì)累計(jì)的流量，兩者之間誤差竟然高達(dá)30%。
由此得知，利用該裝置測(cè)量低壓氣體的準(zhǔn)確度不高，因此要想測(cè)量低壓氣體只能選取質(zhì)量流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分為熱式質(zhì)量流量計(jì)和科氏力質(zhì)量流量計(jì)，兩種流量計(jì)的工作原理存在差異，按照工作原理來說，熱式質(zhì)量流量計(jì)更加適合測(cè)量低壓氣體，但該種流量計(jì)精準(zhǔn)度不高，誤差值設(shè)置在5%-8%之間，不能滿足工藝需求，在工藝中對(duì)流量計(jì)的精度要求在1%左右。因此，根據(jù)實(shí)際情況和工藝需求，選用精準(zhǔn)度更高的科氏力質(zhì)量流量計(jì)，雖然該類流量計(jì)在設(shè)計(jì)之初僅能測(cè)量高壓氣體和液體，且具有儀表自損壓力高的缺點(diǎn)，但是隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在很多國(guó)內(nèi)外高端的科氏力質(zhì)量流量計(jì)能夠?qū)Φ蛪簹怏w進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。
科氏力質(zhì)量流量計(jì)采用多變量數(shù)字技術(shù)，即所謂MVD，擁有獨(dú)特的大彎管結(jié)構(gòu)，其在提高信噪比技術(shù)上有一定優(yōu)勢(shì)，能有效對(duì)低壓氣體準(zhǔn)確測(cè)量。重新啟用比值控制回路，此時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定，且光氣含量較高且穩(wěn)定，維持在84%，這樣使得光氣在生產(chǎn)中效率不高的問題得到有效解決，提高了生產(chǎn)效率，降低了物料的消耗，并且減輕了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的操作難度。
2.2 在生產(chǎn)流程中作為在線密度計(jì)的應(yīng)用
科氏力質(zhì)量流量計(jì)在進(jìn)行使用時(shí)，儀器的測(cè)量管會(huì)發(fā)生震動(dòng)，不同密度的物質(zhì)通過測(cè)量管，產(chǎn)生的震動(dòng)頻率不同，由此可見震動(dòng)頻率是與流體密度有關(guān)的函數(shù)，且為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，可以通過測(cè)量測(cè)量管的震動(dòng)頻率來確定出流體的密度。所以，科氏力質(zhì)量流量計(jì)不僅可以測(cè)量流體的質(zhì)量流量，還能通過一定的函數(shù)關(guān)系對(duì)流體密度進(jìn)行有效測(cè)量。因此根據(jù)這一特點(diǎn)，就能夠?qū)⒖剖狭|(zhì)量流量計(jì)當(dāng)做在線密度計(jì)來使用。相比較差壓式密度計(jì)、音叉式密度計(jì)以及超聲波式密度計(jì)等其他在（下轉(zhuǎn)第114頁(yè)）（上接第112頁(yè)）線密度計(jì)，科氏力質(zhì)量流量計(jì)有著運(yùn)行穩(wěn)定、測(cè)量精度準(zhǔn)確以及壓力損失較小等優(yōu)勢(shì)。
在2011年，某Y公司進(jìn)行一項(xiàng)與甲基硫菌靈（甲托）相關(guān)的技改項(xiàng)目。該項(xiàng)目中一個(gè)生產(chǎn)工藝就是將儲(chǔ)存在罐內(nèi)的乙酸乙酯溶劑通過泵的作用輸送到甲托合成釜里，輸送管道上安裝著流量計(jì)，當(dāng)溶劑的流量達(dá)到需要時(shí)，DCS就會(huì)連鎖，泵就會(huì)停止工作。其中的一項(xiàng)難點(diǎn)問題就是：乙酸乙酯溶劑中含有一定含量的水分，水分的存在會(huì)大大降低甲托的合成質(zhì)量，因此如何避免水分隨乙酸乙酯溶劑一同進(jìn)入甲托合成釜，成為該項(xiàng)工藝最需要解決的關(guān)鍵問題。但是，水和乙酸乙酯的密度是存在差異的，乙酸乙酯的密較低，在儲(chǔ)存罐內(nèi)會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，水分在底層，乙酸乙酯在上層，不同物質(zhì)流過流量計(jì)的密度肯定不同，根據(jù)該原理，對(duì)該項(xiàng)目是進(jìn)行技改，選擇科氏力質(zhì)量流量計(jì)作為在線密度計(jì)來進(jìn)行檢測(cè)，并且同時(shí)顯示溶劑的密度與質(zhì)量流量，其工作原理主要如圖1所示。
質(zhì)量流量計(jì)同時(shí)與溶劑輸送泵P208、開關(guān)閥KV201和KV202連鎖。當(dāng)密度計(jì)對(duì)管道內(nèi)的流體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，確定其為溶劑時(shí)（其相對(duì)密度低于0.91），DCS則將KV201打開，KV202繼續(xù)保持關(guān)閉，此時(shí)流量累積連鎖投入運(yùn)行，將溶劑運(yùn)送到甲托合成釜中，當(dāng)質(zhì)量質(zhì)量達(dá)到一定的累積后P208停泵。當(dāng)密度計(jì)對(duì)管道內(nèi)的流體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，確定其為水時(shí)（其相對(duì)密度超過0.91），DCS則將KV201關(guān)閉，KV202打開，并且將流量積累連鎖解除，水就會(huì)沿著KV202的管道流到廢液罐V209，當(dāng)檢流計(jì)檢測(cè)到液體流量為0，則連鎖停泵P208。在該工藝中，對(duì)于所檢測(cè)的介質(zhì)是常溫液體，此時(shí)對(duì)所使用的流量計(jì)的精度并不是十分嚴(yán)格，此時(shí)綜合考慮生產(chǎn)的需求以及資金成本，可以選擇國(guó)產(chǎn)品牌的科氏力質(zhì)量流量計(jì)。
綜上所述，伴隨科學(xué)技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，各類科技產(chǎn)品層出不窮，設(shè)備市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也愈加激烈。為此，科氏力質(zhì)量流量計(jì)的綜合性能也隨著技術(shù)進(jìn)步和實(shí)際需要不斷完善，可應(yīng)用范圍越來越廣泛。作為儀器的操作人員，不僅需要詳細(xì)了解準(zhǔn)確把握掌科氏力質(zhì)量流量計(jì)的原理、特點(diǎn)和功能，還必須能夠根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，選擇合適的設(shè)備，并且對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化完善，使得科氏力質(zhì)量流量計(jì)在精細(xì)化生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，發(fā)揮出積極作用。
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