E

Producent średniej wielkości półproduktów petrochemicznych we Wschodnich Chinach, produkujący rozpuszczalniki chlorowane i specjalistyczne kwasy organiczne o rocznej produkcji 80 000 ton metrycznych, zlecił Fabryce Instrumentów Xi'an Qinwei modernizację swoich systemów dozowania chemicznego. Zakład eksploatuje jednostki procesów ciągłej destylacji, chlorowania i neutralizacji, z punktami pomiaru przepływu rozmieszczonymi na stacjach odbioru surowców, liniach zasilania reaktorów, transferu półproduktów i ładowania produktów końcowych.

Mierzone media obejmują szerokie spektrum chemiczne: 32% kwas solny, 98% kwas siarkowy, 50% roztwór wodorotlenku sodu, chlorowane półprodukty organiczne i ścieki procesowe o dostosowanym pH z pozostałościami utleniaczy. Przepływy wahają się od małych dozowań do reaktorów (DN15, 50–500 L/h) do linii transferu kwasów masowych (DN100, 20–60 m³/h). Dokładny pomiar jest kluczowy dla kontroli stechiometrii reakcji i rozliczeń handlowych.

• Agresywna korozja chemiczna: Poprzednie przepływomierze turbinowe z korpusem ze stali nierdzewnej 316L na linii HCl uległy korozji wżerowej w ciągu 6 miesięcy. Linia stężonego kwasu siarkowego wykazywała jednolite tempo korozji przekraczające 0,5 mm/rok na niechronionych elementach metalowych. Wodorotlenek sodu w stężeniu 50% i temperaturze 60°C powodował pękanie korozyjne naprężeniowe w częściach zwilżanych ze stali nierdzewnej.
• Dryft pomiarowy spowodowany osadzaniem się powłok: Chlorowane półprodukty organiczne miały tendencję do polimeryzacji i tworzenia przylegających warstw na wewnętrznych powierzchniach przepływomierzy, powodując stopniowe niedoszacowanie pomiaru o 5–8% w ciągu 4–6 tygodni.
• Ryzyko bezpieczeństwa i wycieków: Nieszczelne uszczelnienia mechaniczne w przepływomierzach wyporowych stwarzały ryzyko niebezpiecznego narażenia operatorów na działanie chemikaliów podczas rutynowych obchód. Zakład odnotował trzy drobne incydenty poparzeń chemicznych w ciągu 18 miesięcy związane z awariami uszczelnień przepływomierzy.
• Straty produkcyjne: Niedokładny pomiar zasilania reaktora skutkował produkcją partii niezgodnych ze specyfikacją, wymagających przeróbki, co kosztowało szacunkowo ¥350 000 rocznie na środki chemiczne do przeróbki i utracony czas produkcji.

Zasada pomiaru prawa Faradaya, wolna od przeszkód, w przepływomierzach elektromagnetycznych eliminuje wszystkie ruchome części i uszczelnienia mechaniczne — pierwotną przyczynę poprzednich awarii. Ponieważ żadne wewnętrzne elementy nie są narażone na działanie chemikaliów poza wykładziną i elektrodami, konstrukcja z natury rozwiązuje problemy bezpieczeństwa związane z wyciekami.

• Wykładzina PTFE (Teflon): Wybrana jako uniwersalna bariera chemiczna. PTFE jest obojętny chemicznie na kwas solny, kwas siarkowy, wodorotlenek sodu i chlorowane węglowodory w całym zakresie temperatur pracy. Jego nieprzywierająca, ultragładka powierzchnia zapobiega przyleganiu polimerów z półproduktów organicznych, eliminując problem dryftu pomiarowego spowodowanego osadzaniem się powłok.
• Elektrody tantalowe (linia HCl): Tantal tworzy stabilną, samopasywującą się warstwę tlenku w kwasie solnym o stężeniu do 37% w temperaturach poniżej 100°C, zapewniając praktycznie zerowe tempo korozji. Zapewnia to długoterminową integralność elektrod bez degradacji sygnału.
• Elektrody Hastelloy C-276 (linia NaOH): W przypadku gorących, stężonych roztworów kaustycznych, Hastelloy C-276 zapewnia doskonałą odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe w środowisku kaustycznym. Jego wysoka zawartość niklu i molibdenu jest odporna na mechanizmy lokalnego ataku, które wcześniej uszkodziły elektrody 316L.
• Nadajnik IP67 z obudową odporną na chemikalia: Obudowa nadajnika została określona z aluminiowym korpusem pokrytym epoksydem i dławikami kablowymi PTFE, zapewniając podwójną ochronę przed korozyjnymi oparami atmosferycznymi powszechnymi w budynkach przetwórstwa chemicznego.
• Protokół 4-20mA + HART: Cyfrowa komunikacja HART umożliwia zdalne zmiany konfiguracji, diagnostykę osadzania się powłok na elektrodach i monitorowanie przewodności — pozwalając zespołowi ds. instrumentów na planowanie profilaktycznego czyszczenia w oparciu o rzeczywiste dane o stanie czujnika, a nie stałe interwały kalendarzowe.

Przepływomierz DN100 HCl został zainstalowany na pionowym odcinku rury (przepływ w górę) za pompą transferową zbiornika dziennego, zapewniając pełne wypełnienie rury przy wszystkich przepływach. Orientacja pionowa zapobiega gromadzeniu się pęcherzyków gazu z oparów HCl. Zachowano prosty odcinek rury 10D przed i 5D za przepływomierzem. Na wszystkich połączeniach kołnierzowych zastosowano odporne na chemikalia uszczelki PTFE, a uziemienie korpusu przepływomierza zostało podłączone do dedykowanego systemu wyrównania potencjałów obszaru chemicznego zakładu.