مقياس تدفق كهرومغناطيسي لقياس المواد الكيميائية التآكل في مصنع البتروكيماوي

قامت شركة تصنيع متوسطة الحجم للمواد الكيميائية الوسيطة البتروكيماوية في شرق الصين، تنتج مذيبات مكلورة وأحماض عضوية متخصصة بإنتاج سنوي يبلغ 80,000 طن متري، بتكليفمصنع شيان تشينوي للأدواتلتحديث أنظمة القياس الكيميائي الخاصة بها. يعمل المصنع بوحدات معالجة التقطير المستمر والكلورة والتحييد، مع نقاط قياس التدفق موزعة عبر استلام المواد الخام، وخطوط تغذية المفاعل، ونقل المواد الوسيطة، ومحطات تحميل المنتج النهائي.

تتنوع الوسائط المقاسة عبر طيف كيميائي واسع: حمض الهيدروكلوريك بنسبة 32%, حمض الكبريتيك بنسبة 98%, محلول هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 50%, مواد وسيطة عضوية مكلورة، ومياه صرف صناعية معدلة الأس الهيدروجيني مع مؤكسدات متبقية. تتراوح معدلات التدفق من جرعات المفاعل الصغيرة (DN15، 50-500 لتر/ساعة) إلى خطوط نقل الأحماض بكميات كبيرة (DN100، 20-60 متر مكعب/ساعة). يعد القياس الدقيق أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في نسبة التفاعل الكيميائي وفواتير نقل الملكية.

• التآكل الكيميائي الشديد: تعرضت عدادات التوربينات السابقة ذات الجسم المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L على خط حمض الهيدروكلوريك للتآكل بالتقرّح في غضون 6 أشهر. عانت خطوط حمض الكبريتيك المركز من معدلات تآكل موحدة تتجاوز 0.5 مم/سنة على المكونات المعدنية غير المحمية. تسبب هيدروكسيد الصوديوم بتركيز 50% ودرجة حرارة 60 درجة مئوية في تشقق التآكل الإجهادي في الأجزاء المبللة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.
• انحراف القياس بسبب التغطية: تميل المواد الوسيطة العضوية المكلورة إلى البلمرة وتكوين طبقات لاصقة على الأسطح الداخلية لعدادات التدفق، مما يؤدي إلى انخفاض تدريجي في القياس بنسبة 5-8% على مدار 4-6 أسابيع.
• مخاطر السلامة والاحتواء: تسببت تسربات الأختام الميكانيكية في عدادات الإزاحة الإيجابية في مخاطر تعرض كيميائية خطيرة للمشغلين أثناء الجولات الروتينية. سجل المصنع ثلاث حوادث حروق كيميائية طفيفة على مدار 18 شهرًا تتعلق بفشل أختام عدادات التدفق.
• خسائر الإنتاج: أدى القياس غير الدقيق لتغذية المفاعل إلى دفعات منتجات خارج المواصفات تتطلب إعادة معالجة، مما يكلف ما يقدر بـ 350,000 يوان صيني سنويًا في تكاليف إعادة المعالجة وفقدان وقت الإنتاج.

يلغي مبدأ القياس بقانون فاراداي لعدادات التدفق الكهرومغناطيسي، الخالي من العوائق، جميع الأجزاء المتحركة والأختام الميكانيكية - السبب الجذري للفشل السابق. مع عدم وجود مكونات داخلية معرضة للهجوم الكيميائي بخلاف البطانة والأقطاب الكهربائية، فإن التصميم يحل بطبيعته مشاكل سلامة الاحتواء.

• بطانة PTFE (تفلون): تم اختيارها كحاجز كيميائي عالمي. PTFE خامل كيميائيًا تجاه حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك وهيدروكسيد الصوديوم والمركبات العضوية المكلورة عبر نطاق درجة حرارة التشغيل الكامل. يمنع سطحه غير اللاصق والناعم للغاية التصاق البوليمرات من المواد العضوية الوسيطة، مما يلغي مشكلة انحراف القياس الناجم عن التغطية.
• أقطاب التنتالوم (خط حمض الهيدروكلوريك): يشكل التنتالوم طبقة أكسيد مستقرة ذاتية التخميل في حمض الهيدروكلوريك بتركيز يصل إلى 37% عند درجات حرارة أقل من 100 درجة مئوية، مما يوفر معدل تآكل يقارب الصفر. يضمن هذا سلامة الأقطاب الكهربائية على المدى الطويل دون تدهور الإشارة.
• أقطاب Hastelloy C-276 (خط هيدروكسيد الصوديوم): لخدمة المواد الكاوية المركزة الساخنة، يوفر Hastelloy C-276 مقاومة فائقة لتشقق التآكل الإجهادي للمواد الكاوية. تقاوم محتواه العالي من النيكل والموليبدينوم آليات الهجوم الموضعي التي أضرت سابقًا بأقطاب 316L.
• مرسل IP67 بغلاف مقاوم للمواد الكيميائية: تم تحديد غلاف المرسل بجسم من الألومنيوم المطلي بالإيبوكسي وغدد كابلات PTFE، مما يوفر حماية مزدوجة ضد الأبخرة الجوية المسببة للتآكل السائدة في مباني المعالجة الكيميائية.
• بروتوكول 4-20mA + HART: يتيح الاتصال الرقمي HART تغييرات التكوين عن بُعد، وتشخيصات تغطية الأقطاب الكهربائية، ومراقبة الموصلية - مما يسمح لفريق الأجهزة بجدولة التنظيف الوقائي بناءً على بيانات حالة المستشعر الفعلية بدلاً من فترات تقويمية ثابتة.

تم تركيب عداد نقل حمض الهيدروكلوريك DN100 على قسم أنبوب رأسي (تدفق لأعلى) أسفل مضخة نقل خزان اليوم، مما يضمن ظروف الأنبوب الكامل عند جميع معدلات التدفق. يمنع التوجيه الرأسي تراكم فقاعات الغاز من أبخرة حمض الهيدروكلوريك. تم الحفاظ على مسار أنبوب مستقيم بطول 10D في المنبع و 5D في المصب. تم استخدام حشوات PTFE المقاومة للمواد الكيميائية عند جميع وصلات الشفاه، وتم توصيل تأريض جسم العداد بنظام الربط المتساوي المخصص للمنطقة الكيميائية في المصنع.