〔提(tí)要〕燒堿(na0h)生(shēng)産中,對進入每(měi)台電解槽的(de)精制盆水,過(guò)去慣用 玻璃(lí)轉(zhuǎn)子流量計 測量(liàng)流量。這種(zhǒng) 流量(liàng)計 的玻璃錐管(guǎn)材(cái)質,以往國内(nèi)均用(yòng)翻矽(xī)玻(bō)璃(lí)制造(zào),而矽(xī)離子(zǐ)接觸介(jiè)質将造(zào)成離(lí)子(zǐ)膜電槽(cáo)的膜片中毒,從(cóng)而大大降低離(lí)子膜的壽命,國外在這(zhè)種(zhǒng)場合(hé)下使(shǐ)用的玻璃(lí)錐管采用(yòng)聚礬(fán)玻瑞材質(如美(měi)國、原聯邦(bāng)德國(guó))這樣可(kě)以克服(fú)上述(shù)弊病。
1前言
　　氯堿工業(yè)是以(yǐ)氯化鈉(nà)(鹽)爲主要原料(liào)生産基(jī)本化工原(yuán)料燒(shāo)堿和(hé)氯氣的工(gōng)業,燒堿(jiǎn)廣泛用(yòng)于輕工、化學(xué)纖(xiān)維、紙及紙(zhǐ)漿、紡織、鋁、肥(féi)皂、印染(rǎn)、冶金(jīn)、化(huà)工、食品(pǐn)等工業。而氯氣(qì)也以氯氣、液氯、鹽酸、次氯(lǜ)酸鈉(nà)等形式被(bèi)廣泛用于(yú)聚(jù)氯乙烯(xī)氯溶劑、紙及紙(zhǐ)漿、聚氨脂、上下(xià)水處理及其他(tā)化學藥器等領(lǐng)域。
　　氯(lǜ)堿工(gōng)業的發展狀況,也可(kě)以說是顯(xiǎn)示(shì)該(gāi)國的經濟活動(dòng)和産業發(fā)展的(de)水平。盡管我國(guó)燒堿産(chǎn)量增長(zhǎng)速度較快,但(dàn)尚不能(néng)滿足(zú)國民(mín)經濟發展的需(xū)要。近幾年來,每年(nián)尚需進(jìn)口20萬(wàn)噸高(gāo)純度燒堿主要用于(yú)紡織(zhī)部門。
　　目前(qián)世界燒堿(jiǎn)總産量已(yǐ)接近5000萬噸,其中(zhōng)美國居第一位,原聯邦德(dé)國居(jū)第二(èr)位(wèi),日(rì)本第(dì)三位(wèi),原蘇聯第四位,我(wǒ)國(guó)爲第(dì)五位(wèi)。
　　據有關方(fāng)面預測、在今後(hòu)5一10年中世界範圍内(nèi)氯堿工業(yè)将進入一個持(chí)續增(zēng)長(zhǎng)、緩慢發(fā)展的階(jiē)段(duàn),其燒堿和(hé)氯氣(qì)的增(zēng)長率(lǜ)預測(cè)如表(biǎo)1。

　　根據市(shì)場需求(qiú),化工(gōng)部生(shēng)産管理部(bù)門建議“八(bā)五”期(qī)間(jiān)燒堿增(zēng)長速度年平均5.5%,其中(zhōng)前兩(liǎng)年爲(wèi)4%,後三年爲6%,“八五(wǔ)”期間(jiān)年(nián)産(chǎn)量預(yù)測如表(biǎo)2。

　　燒堿生産主要有隔膜法、水銀法和離(lí)子膜(mó)法。作(zuò)爲一種傳(chuán)統的生産(chǎn)方法,隔膜(mó)法的(de)産量最多,約占(zhàn)50%左右,水(shuǐ)銀法由(yóu)于環境污(wū)染問(wèn)題已逐步被淘汰(如日(rì)本到80年(nián)代末已停止生(shēng)産),離子膜法是(shì)70所代開(kāi)始發展的先(xiān)進(jìn)的(de)生産(chǎn)方法,目(mù)前新技(jì)術離(lí)子(zǐ)膜法生(shēng)産燒(shāo)堿裝(zhuāng)置及(jí)技術是國際上(shàng)已成熟(shú)的(de)先進(jìn)技術。近(jìn)幾年來(lái)我國(guó)分别從日本、美國、英國等(děng)國家引進(jìn)成套離子膜電(diàn)解設(shè)備和技術(shù),對發(fā)展我(wǒ)國氯(lǜ)堿工(gōng)業(yè)有很大的幫(bāng)助和提高,也促(cù)進我國(guó)對離子(zǐ)膜燒堿生(shēng)産的(de)國産化進程。
　　與(yǔ)以往(wǎng)傳統(tǒng)的隔(gé)膜法(fǎ)電(diàn)解(jiě)相比較,離(lí)子膜法電(diàn)解其特點是能(néng)耗低(dī)(比隔膜法(fǎ)、金屬陽(yáng)極法燒(shāo)堿低30寫~35%)産品産(chǎn)量質量提高,所(suǒ)産的高純堿是輕紡工業(yè)極需(xū)的原(yuán)料(liào)(即離子(zǐ)膜法電解槽(cáo)出(chū)來的堿液即爲(wèi)産品,純(chún)度(dù)高,不需蒸(zhēng)發濃度已(yǐ)達商品(pǐn)堿要求(qiú)(31%),同時生産出來(lái)的氯氣純(chún)度也(yě)高,含氧比金屬(shǔ)陽極聯産的氯氣低(dī)4倍,占地面(miàn)積小,投資(zī)低(比(bǐ)金屬陽極(jí)裝置(zhì)低10%),産品(pǐn)成本低(dī)、經濟(jì)效益好。因(yīn)此(cǐ)國際上發展極快,1990年此(cǐ)法生(shēng)産的燒(shāo)堿占世(shì)界燒(shāo)堿(jiǎn)總産量(liàng)20寫,尤其是(shì)新增的生産(chǎn)廠在我(wǒ)國大部分都采(cǎi)用該技術。
2耐堿(jiǎn)玻璃(lí)轉(zhuǎn)子流量(liàng)計研(yán)制課題的(de)提出(chū)
　　離(lí)子膜電解槽(cáo)出口(kǒu)的(de)堿(jiǎn)液要求進行現(xiàn)場流(liú)量指示,由(yóu)于玻璃轉子流量計,直觀可靠(kào),體積小,安裝、使(shǐ)用、維修方(fāng)便,價(jià)格便宜(yí),國内外(wài)均采用(yòng)該(gāi)類流(liú)量(liàng)計(jì)。衆所(suǒ)周知,氯堿生産(chǎn)介(jiè)質(zhì)的腐蝕性(xìng)是相(xiàng)當嚴(yán)重(zhòng)的,盡管(guǎn)國内(nèi)已(yǐ)有采用(yòng)icr18nigti及(jí)四氟乙烯一(yī)六氟(fú)丙烯共聚(jù)物(fep)即氟46 耐(nài)腐型(xíng)玻璃(lí)轉子流量(liàng)計 ,但實踐證明(míng)仍不(bú)能解(jiě)決氯堿裝置上的耐(nài)腐蝕問題(tí)。
　　近年來,我國從國外(wài)引進的一批隔(gé)膜法和離(lí)子膜(mó)法燒(shāo)堿(jiǎn)裝(zhuāng)置(zhì)中(zhōng),已有新(xīn)型耐腐(fǔ)玻璃轉(zhuǎn)子流量(liàng)計,較(jiào)好地(dì)解決(jué)了強腐蝕性問(wèn)題,國内300多家大(dà)小氯(lǜ)堿廠,均希(xī)望國(guó)内也能提(tí)供達到國際水(shuǐ)平(píng)的耐堿玻璃(lí)轉子流量計。化工部(bù)第八設計(jì)院爲解(jiě)決(jué)耐堿玻璃轉子流量計國内配(pèi)套問(wèn)題,選(xuǎn)擇了國内生産玻璃轉子流量計曆史最長、批(pī)量最(zuì)大、近(jìn)年(nián)從原聯邦德(dé)國克隆(lóng)尼公(gōng)司引進了世(shì)界一流玻璃(lí)轉子流量計(jì)專有技術(shù)及關鍵(jiàn)設備的(de)熱工儀表總(zǒng)廠(chǎng)協商聯合(hé)開發研制,經(jīng)雙(shuāng)方研究,同意(yì)合(hé)作開(kāi)發耐(nài)堿玻璃轉(zhuǎn)子流量(liàng)計。
3氯堿(jiǎn)裝置用(yòng)玻璃轉(zhuǎn)子流(liú)量計技術(shù)要求
經雙方協(xié)商确(què)定氯堿裝(zhuāng)置用玻璃轉(zhuǎn)子(zǐ)流量計技術要(yào)求如下(xià)。
堿液lzp一(yī)40f玻璃轉(zhuǎn)子流量(liàng)計
被(bèi)測(cè)介質:31%wtnaoh堿(jiǎn)液;
被測介質标(biāo)稱溫度;80c;
允許最(zuì)高介質(zhì)溫度:150`c;
工(gōng)作壓(yā)力:0.15mpa;
允(yǔn)許最(zuì)大工作壓力:。.25mpa;
量(liàng)程:1~5m3/h;
公稱通徑:dn40;
精(jīng)度等級(jí):4級(jí);
安裝(zhuāng)方式(shì):見圖1。

②鹽液(yè)lzb一25fa玻(bō)璃(lí)轉子流(liú)量計
被(bèi)測介質(zhì):naci鹽液;
被(bèi)測(cè)介質标稱溫度(dù):75c;
允許(xǔ)最高介質溫度:20oc;
工作(zuò)壓力:0.3mpa;
允許(xǔ)最大工作壓力(lì):1.zmpa;
量程(chéng):0.3一2.2m3/h;
公(gōng)稱通(tōng)徑:dn25;
精度等級:4級(jí);
安裝方式:見圖2;

4研制概況
　　玻璃轉(zhuǎn)子(zǐ)流量計的(de)基本元件(jiàn)是一(yī)根由(yóu)下向上擴(kuò)大的垂直(zhí)錐管(guǎn)(通常(cháng)采(cǎi)用硼矽(xī)酸鹽(yán)玻璃成型(xíng))和一隻随着流(liú)體流量變化而(ér)可以沿(yán)着錐管(guǎn)軸向(xiàng)自由浮動(dòng)的浮子(通常用(yòng)icr18nigti不鏽鋼或鋼質包塑)。熱工儀表(biǎo)總廠結合(hé)國内(nèi)玻璃(lí)轉(zhuǎn)子流量(liàng)計幾十(shí)年設計(jì)經驗及引進(jìn)原(yuán)聯邦德國(guó)克隆(lóng)尼公司專(zhuān)有技(jì)術設計了(le)該型玻(bō)璃轉(zhuǎn)子(zǐ)流量(liàng)計。研制耐(nài)堿(jiǎn)玻(bō)璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的關鍵(jiàn)是選擇新型的耐腐材(cái)料及(jí)采用(yòng)與新(xīn)型材(cái)料(liào)相适應(yīng)的加工(gōng)工(gōng)藝。
下面分别簡述錐管與浮子(zǐ)的研(yán)制。
①錐(zhuī)管的研制(zhì)
　　燒堿裝置中的(de)鹽液玻(bō)璃轉子(zǐ)流量(liàng)計,因硼矽(xī)酸鹽(yán)玻(bō)璃(lí)有一(yī)定的化(huà)學穩定(dìng)性,對鹽液具有(yǒu)較好的防(fáng)腐性能,故鹽(yán)液(yè)玻璃(lí)轉子(zǐ)流量計仍(réng)采(cǎi)用(yòng)硼矽(xī)酸鹽(yán)玻璃成(chéng)型錐管(guǎn)。但因硼矽(xī)酸鹽玻璃對31%wtnaoh堿液的(de)耐腐性(xìng)較差,必(bì)須選擇新型的(de)耐腐蝕(shí)材(cái)料(liào),這(zhè)種材料除了在耐腐(fǔ)性方面要(yào)大大優于硼矽酸鹽玻(bō)璃外,仍(réng)應保持硼矽酸(suān)鹽玻璃(lí)透明可(kě)見,熱穩定(dìng)性及一定的(de)抗壓強(qiáng)度。經反複比較(jiào)及國産新材料(liào)的調研,最後确(què)定采(cǎi)用聚諷塑(sù)料。
　　聚礬(psf)塑(sù)料是一(yī)種新(xīn)型(xíng)的熱(rè)塑性(xìng)材料,具(jù)有(yǒu)較高的熱性能和高溫(wēn)下的機械強度(dù)及化學(xué)穩定性。國産s一(yī)100本色聚諷的主(zhǔ)要性能(néng)指标見(jiàn)表3。

國(guó)産s一100聚礬(fán)塑料(liào)耐(nài)化(huà)學腐(fǔ)蝕性見表

備注(zhù):
優—抗張強度變(biàn)化率在10%以(yǐ)内,外(wài)觀無變(biàn)化;
好—抗張強度變化率(lǜ)在(zài)20%以内,外(wài)觀無(wú)變化;
良—抗張強(qiáng)度變化率在30%以(yǐ)内,外(wài)觀微變化(huà);
可—抗張(zhāng)強度變(biàn)化率在30%以内外(wài)觀開(kāi)裂;
耐(nài)化(huà)學腐蝕(shí)性試驗條(tiáo)件
溫度:常溫;
試驗樣(yàng)品(pǐn):2mm×9mm×45mm啞鈴條(tiáo);
浸演時間(jiān):30天。
　　綜上所述,聚飒(sà)塑(sù)料應該是耐堿玻璃轉子流量(liàng)計錐(zhuī)管的(de)理想(xiǎng)材(cái)料,但聚礬塑(sù)料因加工(gōng)時流(liú)動性(xìng)差,加(jiā)工比(bǐ)較困難,而錐管(guǎn)又要(yào)求透明可(kě)見、光潔(jié)度高。
②浮(fú)子的研制
　　國産lzb、lzj系列普(pǔ)通(tōng)型玻(bō)璃轉子(zǐ)流(liú)量計(jì)浮子(zǐ)采用(yòng)icrl8nigit不鏽鋼(gāng)或瑪瑙加工(gōng)而成。近年來,lzb、lzjf系列耐腐玻(bō)璃轉(zhuǎn)子流(liú)量(liàng)計,開始(shǐ)采用鋼質浮子(zǐ)包(bāo)封四氟(fú)乙烯一六氟丙(bǐng)烯共(gòng)聚物(fep)(俗稱f46)大大(dà)提高(gāo)了玻璃轉(zhuǎn)子流量(liàng)計的耐腐(fǔ)蝕性能,但在(zài)耐腐蝕(shí)性能方面仍不能滿足(zú)各種強腐(fǔ)蝕介(jiè)質的(de)防腐要求(qiú),爲了(le)解(jiě)決(jué)耐堿玻璃(lí)轉(zhuǎn)子(zǐ)流量(liàng)計浮子耐腐問題,熱工(gōng)儀表總(zǒng)廠又(yòu)借(jiè)鑒了國外先進技(jì)術,對(duì)國内有關(guān)廠所研制(zhì)的(de)新型材(cái)料作了全面比較,最後選(xuǎn)定采用hastelloy。鎳基合(hé)金。hasetlloy。鎳基合(hé)金是以鑰(yào)鎢等元素(sù)強化的固溶形鎳基(jī)合金(jīn),具有(yǒu)較好(hǎo)的(de)抗(kàng)氧化和抗(kàng)腐蝕性能,允許使用溫度最高可達1180℃,在980℃以下還(hái)具有良(liáng)好的強度,合(hé)金對(duì)強氧(yǎng)化劑(jì)如氯化鐵氯化銅的(de)抗腐(fǔ)蝕能(néng)力(lì)很強,是(shì)抗潮濕(shī)氯氣,亞氯酸鹽腐蝕的(de)合金之一(yī),固溶狀态(tài)下(xià)抗腐性(xìng)能最好,合金的(de)抗氧化和抗還(hái)原氣氛(fēn)的(de)最高(gāo)溫度可達1150℃,熱工(gōng)儀表總廠選用國産3yc24固(gù)溶态鎳基合(hé)金分(fèn)别制作鹽(yán)液(yè)和堿液(yè)玻璃轉子流量(liàng)計,該合金(jīn)的主(zhǔ)要性能(néng)分别見(jiàn)表5、6、7。


　　在解決了錐(zhuī)管和浮子耐腐蝕材料的選擇(zé)及加工問題後(hòu),熱工儀(yí)表總廠(chǎng)又在其他結構件方面采取了(le)一定(dìng)的防(fáng)腐措(cuò)施,供燒(shāo)堿(jiǎn)裝置(zhì)配套的鹽酸和(hé)堿液玻璃(lí)轉子流(liú)量(liàng)計終于研(yán)制成功。
5試驗考(kǎo)核
①聚礬(fán)錐(zhuī)管熱穩定性試驗
　　将(jiāng)錐管(guǎn)試樣用标(biāo)準(zhǔn)浮子(zǐ)先在常(cháng)溫下選擇(zé)l000l/h、400ol/h、600ol/h三個(gè)流量進行标定(dìng)并記錄(lù)下(xià)浮子(zǐ)裝置(zhì),然後依次(cì)加(jiā)熱至(zhì)100,120,250,280℃保(bǎo)溫2.5小時後(hòu)重複标定,再次記錄(lù)下浮(fú)子位置,觀察浮子位(wèi)置(zhì)的變化(huà),檢測結(jié)果見表(biǎo)8。
　　因流量(liàng)計精度爲0.5%,檢(jiǎn)測浮子位置變化(huà)小于1.6mm,即(jí)誤差(chà)不大于0.02mm,以(yǐ)上結果表明在(zài)150℃以下,流(liú)量計(jì)精度均在誤(wù)差範圍内(nèi),因此聚礬(fán)錐管流量計在(zài)150℃以(yǐ)下是完全穩(wěn)定的。

②壓力(lì)試(shì)驗:聚礬錐管試樣(yàng)選擇在進(jìn)行充(chōng)氣加(jiā)壓試驗後(hòu),結果表明:加壓(yā)至1.6mpa,錐管無變形(xíng)和破裂現象加(jiā)壓至2mpa時(shí)發現密(mì)封件洩漏無法(fǎ)檢驗,就(jiù)這(zhè)樣的(de)耐壓強度已(yǐ)大大超(chāo)過硼矽酸(suān)鹽錐(zhuī)管(guǎn)0.9mpa的指标(biāo)。
③精度檢測:在對(duì)72台堿液流量計(jì)進行(háng)水(shuǐ)流量标(biāo)定後,檢查标定刻度位(wèi)置(zhì)表明(míng)全部(bù)刻度的不(bú)一(yī)緻差值小于(yú)1.5mm,計算收縮率波(bō)動能(néng)控制(zhì)在0.03mm以(yǐ)内,對單(dān)标的流(liú)量計(jì)完全符合(hé)精度要求(qiú)。
　　經試(shì)驗考(kǎo)核,采用聚(jù)礬錐管的(de)堿液(yè)流量計(jì)與采用硼矽酸鹽(yán)錐管(guǎn)的鹽水流量計(jì)完全符(fú)合設計(jì)要求。
6結論
　　燒堿(jiǎn)裝置用(yòng)耐腐鹽(yán)水流(liú)量計(jì)與堿(jiǎn)液流量計采用(yòng)聚礬塑料制(zhì)成(chéng)的錐管及3yc24固溶(róng)态鎳基合金制(zhì)成的浮子不僅(jǐn)能精(jīng)确測量各(gè)種液(yè)體和(hé)氣(qì)體介質,完全能滿(mǎn)足燒(shāo)堿(jiǎn)裝置強腐蝕(shí)介質流量(liàng)測量(liàng)的要求,而(ér)且也适用于對(duì)硼矽鹽錐管具有腐蝕(shí)作用的其他介質(zhì),爲我國的(de)耐腐流量(liàng)計的發(fā)展提供了新的途徑.

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