Электромагнитный расходомер для измерения коррозионных химикатов на нефтехимическом заводе | Сиань Циньвэй

Производитель промежуточных продуктов нефтехимии среднего масштаба в Восточном Китае, производящий хлорированные растворители и специальные органические кислоты с годовым объемом производства 80 000 метрических тонн, поручил Заводу измерительных приборов Сиань Циньвэй модернизировать свои системы химического дозирования. Завод эксплуатирует установки непрерывной дистилляции, хлорирования и нейтрализации, с точками измерения расхода, распределенными по пунктам приема сырья, линиям подачи реактора, перекачки промежуточных продуктов и станциям отгрузки готовой продукции.

Измеряемые среды охватывают широкий спектр химических веществ: 32% соляная кислота, 98% серная кислота, 50% раствор гидроксида натрия, хлорированные органические промежуточные продукты и технологические сточные воды с отрегулированным pH и остаточными окислителями. Расходы варьируются от дозирования в реактор малого диаметра (DN15, 50–500 л/ч) до линий перекачки кислот большого объема (DN100, 20–60 м³/ч). Точное измерение критически важно для контроля стехиометрии реакции и расчетов при передаче права собственности.

• Агрессивная химическая коррозия: Предыдущие турбинные расходомеры с корпусом из нержавеющей стали 316L на линии HCl страдали от точечной коррозии в течение 6 месяцев. Линия концентрированной серной кислоты показала скорость равномерной коррозии, превышающую 0,5 мм/год на незащищенных металлических компонентах. Гидроксид натрия в концентрации 50% и при температуре 60°C вызывал коррозионное растрескивание под напряжением в смачиваемых деталях из нержавеющей стали.
• Дрейф измерения из-за отложений: Хлорированные органические промежуточные продукты имели тенденцию к полимеризации и образованию адгезивных пленок на внутренних поверхностях расходомеров, что приводило к прогрессирующему занижению показаний на 5–8% в течение 4–6 недель.
• Риск безопасности и утечек: Утечки механических уплотнений в расходомерах объемного типа создавали риски опасного химического воздействия на операторов во время плановых обходов. Завод зафиксировал три незначительных случая химических ожогов за 18 месяцев, связанных с отказом уплотнений расходомеров.
• Потери производства: Неточное измерение подачи в реактор приводило к партиям продукции вне спецификации, требующим переработки, что стоило примерно 350 000 юаней в год на повторную переработку химикатов и потерю времени производства.

Принцип измерения по закону Фарадея без препятствий в электромагнитных расходомерах устраняет все движущиеся части и механические уплотнения — первопричину предыдущих отказов. Поскольку внутренние компоненты, кроме футеровки и электродов, не подвергаются химическому воздействию, конструкция по своей сути решает проблемы безопасности и герметичности.

• Футеровка из ПТФЭ (Тефлон): Выбрана в качестве универсального химического барьера. ПТФЭ химически инертен к соляной кислоте, серной кислоте, гидроксиду натрия и хлорированным органическим соединениям в полном диапазоне рабочих температур. Его антиадгезионная, ультрагладкая поверхность предотвращает прилипание полимеров от органических промежуточных продуктов, устраняя проблему дрейфа измерения, вызванного отложениями.
• Электроды из тантала (линия HCl): Тантал образует стабильный, самопассивирующийся оксидный слой в соляной кислоте до 37% концентрации при температурах ниже 100°C, обеспечивая практически нулевую скорость коррозии. Это гарантирует долговечность электродов без ухудшения сигнала.
• Электроды из сплава Hastelloy C-276 (линия NaOH): Для горячих концентрированных щелочных сред Hastelloy C-276 обеспечивает превосходную стойкость к щелочному коррозионному растрескиванию под напряжением. Его высокое содержание никеля и молибдена противостоит локальным механизмам воздействия, которые ранее компрометировали электроды из 316L.
• Трансмиттер IP67 с корпусом, устойчивым к химическим воздействиям: Корпус трансмиттера был выбран с алюминиевым корпусом с эпоксидным покрытием и кабельными вводами из ПТФЭ, обеспечивая двойную защиту от коррозионных паров в атмосфере, распространенных в зданиях химических производств.
• Протокол 4-20 мА + HART: Цифровая связь HART обеспечивает удаленное изменение конфигурации, диагностику отложений на электродах и мониторинг проводимости — позволяя команде по обслуживанию приборов планировать профилактическую очистку на основе фактических данных о состоянии датчика, а не по фиксированным календарным интервалам.

Расходомер DN100 для линии HCl был установлен на вертикальном участке трубы (поток вверх) после насоса перекачки из расходного бака, обеспечивая условия полного заполнения трубы при всех расходах. Вертикальное положение предотвращает скопление газовых пузырьков от паров HCl. Соблюдался прямой участок трубы длиной 10D до и 5D после. На всех фланцевых соединениях использовались химически стойкие прокладки из ПТФЭ, а заземление корпуса расходомера было подключено к выделенной системе эквипотенциальной связи химической зоны завода.