环氧丙烷装置流量仪表的选型及应用

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The Flow-meter Selection and Application in Propylene Oxide PlantZHANG IVei--liang(Shandong Befar Group Dongrui Chemical Co.，Ltd.，Binzhou 256619，China)Abstract：Several proposals for flow --meter selection were delivered according to difficult fluid physicaland chemical characteristics，and dificult accuracy grade requirements in propylene oxide plant.Flow -meter of electromagnetic flow -meter ，mass flow -meter mad vortex flow -meter was introduced indetails。

Key words：propylene oxide plant；flow-meter；type selection；application流量是化工生产过程中-个非常重要的参数。

流量就是单位时间内流经某-截面的流体数量，流量可以用体积流量和质量流量来表示，其单位分别用 m /h和 kg/h等表示。

工业生产环氧丙烷主要有氯醇法和共氧化法，山东滨化集团东瑞化工股份有限公司采用氯醇法，氯醇法是以丙烯、氯气和石灰乳为原料，经过氯醇化、皂化及精馏工序得到成品环氧丙烷。环氧丙烷生产装置的特点是易燃易爆、环境恶劣、腐蚀性强，需要测量的流体种类繁多，主要有环氧丙烷、氯丙醇、氯气、丙烯、蒸汽、二氯丙烷、石灰乳等。流体的物理和化学性质相差很大，输送管道大小不同，流体流量范围波动较大，所以在环氧丙烷装置中，为适应不同流体的不同要求，必须选用满足流体特性的流量仪表。要实现流量测量的准确和可靠，流量仪表的正确选型是至关重要的。

1 流量仪表的分类及选型原则1.1 流量仪表的分类流量仪表按测量方法-般可分为速度式流量仪表、容积式流量仪表和质量式流量仪表三大类。

1.1.1 速度式流量仪表速度式流量仪表是以直接测量封闭管道中满管流流动速度为原理的流量计。-般包括：差压式流量计、电磁流量计、涡街流量计、涡轮流量计、超声波流量计、转子流量计、旋翼式流量计等。环氧丙烷装置使用最多的就是速度式流量仪表。

1.1.2 容积式流量仪表容积式流量仪表就是在单位时间里直接测量通过管道的流体体积。-般包括：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、活塞式流量计。环氧丙烷装置-般不用容积式流量仪表，此种流量仪表常用于炼油行业。

1.1.3 质量式流量仪表质量流量仪表是用于计量流过某-横截面的流体质量流量或总量的流量计。-般有：科里奥利式质量流量计、量热式流量计、冲量式流量计等。质量流量仪表主要用于精确测量的诚，环氧丙烷装置中主要用于精确i贝4量氯气和丙烯，以使两种介质配比准确。

1.2 流量仪表的选型原则根据环氧丙烷装置中各种介质特点，对流量仪表选型，-般可按以下几点进行：1.2.1 考虑防爆性能环氧丙烷装置中的介质如丙烯、氯气等均是易收稿日期：2013-01-08作者简介：张伟亮(1983-)，山东潍坊人，本科，助理工程师，主要研究方向：仪表在化工企业的选型及应用。

第 2期 张伟亮：环氧丙烷装置流量仪表的选型及应用 ·109·燃易爆的介质，所以选型的第-步就是要考虑流量仪表的防爆性能。不仅要考虑流量仪表本身的防爆性，还要充分考虑整个流量测量系统必须满足防爆等级要求。

1.2.2 考虑防腐性能环氧丙烷装置中的介质如氯丙醇、环氧丙烷等液体均具有-定的腐蚀性，选型第二步就是要考虑流量仪表的防腐性能。比如氯丙醇这样的强腐蚀性介质，只能选用钛材质的管道和容器，别的金属很快就会被它腐蚀，影响安全和生产，相应的，流量仪表的接触氯丙醇部分的金属材质，就只能选择钛。

1.2.3 考虑工艺介质的物理和化学特性介质的温度、压力、密度、黏度、电导率；流量测量范围；充许的压力损失等。通过综合考虑流体的的特性，选用合适的流量计。

1.2.4 流量计的性价比根据不同流体，使用在不同的诚，选择合适的、性价比高的流量计。用于成本核算或检测工艺控制过程重要参数的流量仪表，就要选用精度高、维护量少的进口流量仪表，比如测量氯气、丙烯的艾默生质量流量计；而在工艺控制过程中只是作为-般参考价值的流量仪表，就以选用精度较低、比较经济的流量仪表，比如用于测量 自来水的旋翼式流量计。

2 环氧丙烷装置常见的流量仪表的原理、选型及应用2.1 电磁流量计2.1.1 原理电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行工作的，由传感器和变送器组成，通过检测磁场内导电液体的流速来测量体积流量，能测量具有-定电导率的液体或液固两相介质的体积流量。传感器相对两侧的线圈产生了-个磁场，与线圈垂直的电极与过程流体接触，在磁场中移动的导电流体将在两个电极处产生电压，电压的大小与流速成正比。变送器驱动线圈产生磁场，并将电极转换成的电压转换成流量信号，环氧丙烷装置中电磁流量计的变送器全部-体式安装在传感器上。传感器根据工艺管道进行安装，可以垂直和水平安装，但必须保证满管测量，电磁流量计针对不满管测量的情况，会在液晶显示屏上显示空管报警。为了保证满管测量，工程实际中-般都垂直安装。电磁流量计应尽量避免周围有电磁干扰源。

2.1.2 选型及应用2.1.2.1 电磁流量计选型步骤(1)根据介质的化学性质，选用各种不同材质的电极；(2)根据介质的腐蚀性和温度，选取衬里材料；(3)根据管道的材质，决定是否要接地环。如果管道是衬塑管则要选用接地环；(4)根据工艺提的流量条件，在满足仪表对流速范围要求的前提下，尽量采用与工艺管道-致的口径；(5)根据工艺参数的重要程度及使用环境，选萨口或国产的电磁流量计。

2.1.2.2 环氧丙烷装置的电磁流量计选型及应用环氧丙烷装置中氯丙醇是由氯气、水、丙烯反应生成的-种强腐蚀性的液体，对不锈钢有很强的腐蚀能力，环氧丙烷装置顶部的氯醇化反应器和底部的氯醇缓冲罐均采用钛作为其容器的材质，当电磁流量计用聚四氟乙烯作为防腐衬里并用钛作为电极的情况下，是最合适的测量氯丙醇的流量仪表。除了防腐功能，电磁流量计管内无可动部件，无突出管内的部件，所以压力损失很小；口径范围大，直径可以从1mm到2mm，适合测量大流量的流体。氯丙醇流量是环氧丙烷工艺中非常重要的参数，故要选用精度高、维护量少的进口罗斯蒙特电磁流量计。

环氧丙烷装置中石灰乳是-种含有颗粒、悬浮物的浆状粘稠液体，普通含有可动部件和突出管内部件的流量仪表容易被粘稠的石灰乳粘住而影响其测量，电磁流量计可以做到口径很大，压力损失校此外石灰乳因含有氢氧化钙而呈现弱碱性，从经济方面考虑不锈钢电极已然够用，故石灰乳最适宜采用聚四氟乙烯作为防腐衬里并用不锈钢作为电极的电磁流量计测量。

2.2 质量流量计2.2.1 原理质量流量计是利用流体在直线运动的同时处于- 旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的-种直接式质量流量仪表，有很高的测量精确度∩测量流体范围广泛，包括高黏度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体。质量流量计不能用于测量低密度介质和低压气体，不能用于较大管径，压力损失较大，大部分型号的重量和体积较大，价格昂贵。质量流量计使用过程中传感器测量管内应保证充满被测介质，对于液体介质，应使流量计处于管道低点，避免因背压过低而使介质汽化，影响测量结果；对于气体介质，不能使流量计处于管道局部低点，以避免测量管中有积液而产生测量误差。质量流量计几乎不需要直管段，-般质量流量计的口径都选择比工艺管道小-档或者两档，原因在于大口径的质量流量计价格会高很多，但是口径小，仪表所· llO·山 东 化 工SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY 2013年第 42卷造成的压力损失会变大，增加了工厂的运行能耗，因此质量流量计是否选择缩径，缩多少，需要权衡自身价格和造成的压损，才能做出最佳的设计方案。质量流量计应尽量避免周围有电磁于扰源。

2.2.2 选型及应用2.2.2.1 质量流量计选型步骤(1)根据介质的腐蚀性、温度和介质在管道中的压力，选取 u型管材质；(2)根据工艺介质的流量测量范围l、仪表使用准确度、允许的压力损失选择合适的设计方案；(3)根据工艺提的流量条件，权衡工厂的运行能耗，选择是否缩径，缩多少；(4)根据工艺参数的重要程度及使用环境，选萨口或国产的质量流量计。

2.2.2.2 环氧丙烷装置的质量流量计选型及应用环氧丙烷装置中质量流量计主要用于测量两个对氯醇化反应非常重要的参数：氯气和丙烯的流量。

这个反应对氯气和丙烯的配比要求很严格，配比如果不在规定范围之内不仅影响生产产品的品质，还会危及装置安全，所以氯气和丙烯流量的测量主要是基于这个原因选择了质量流量计，为了生产的长周期安全稳定运行，选择了进口的艾默生高准系列质量流量计，使用几年的经验也验证了这种流量计的超高稳定性。不过需要注意的是，质量流量计-般不需要进行保温，因为质量流量计的变送器适合安装的温度范围是-4O℃至6O℃之间，保温后如果变送器温度超过60℃，质量流量计将会出现流量显示乱变的故障。如果需要更换质量流量计，需要用375或 475手操器更改介质密度等参数，使之匹配本管道介质。

2.3 涡街流量计2.3.1 原理涡街流量计的基本原理是卡门涡街现象，在旋涡发生体下游交替形成旋涡，用于测量流量的旋涡分离频率随流速而变化，不受流体密度和粘度的影响。伴随着旋涡产生的局部压力脉动由压电探头检测出来，并在检测电路中被转换成与旋涡频率相对应的脉冲信号，信号变送器将此脉冲信号转换成标准电流信号(4-20mA)输出。涡街流量计适用的流体种类多，如液体、气体、蒸气和部分混相流体。

但对于流体的脏污性质要注意，含固体微粒的流体会对旋涡发生体造成冲刷，磨损旋涡发生体；不适用于高黏度、低流速、汹径及强振动的诚。涡街流量计应尽量避免周围有电磁干扰源。

2.3.2 选型及应用2.3.2.1 涡街流量计选型步骤(1)根据介质的腐蚀性、温度和介质在管道中的压力，选取旋涡发生体及流体接触面材质；(2)根据工艺介质的流量测量范围、仪表使用准确度、允许的压力损失选择合适的设计方案；(3)根据黏稠液体在旋涡发生体后不易产生旋涡的特点，不能将涡街流量计用于黏稠液体测量；(4)根据工艺参数的重要程度及使用环境，选萨口或国产的涡街流量计。

2.3.2.2 环氧丙烷装置的涡街流量计选型及应用环氧丙烷装置涡街流量计具有结构简单、通用性好和稳定性高的特点，价格也不像质量流量计那么昂贵，应用很广泛，常用于测量环氧丙烷、蒸汽等的测量。涡街流量计对上下游直管段要求较高，周围不能有电磁干扰和振动，应安装于管内任何时候都充满介质的地方。以前环氧丙烷装置对蒸汽的测量主要靠孑L板流量计(差压式流量计)，但是孔板流量计受温度和压力影响很大，尽管做了温压补偿，当冬季夜晚温度很低时，流量监测与实际值出入较大，其孔板流量计易泄露，维护量大，故在二次选型时将原来测蒸汽的孔板流量计弃用，改用涡街流量计，实际使用效果不错。

3 结束语流量仪表选型在仪表应用中的作用非常重要，选型的好坏直接关系到化工企业能否长周期安全稳定运行，也关系到后来的维护工作量。流量仪表选型是-项技术性、实用性、责任性很强的工作，要想胜任这份工作，必须熟练掌握各种流量仪表的狈0量原理和选型原则，还要有长时间的实际应用经验，关注最新流量仪表发展动态，搞清服务对象的工艺状况，这样我们设计的流量测量系统才能经济、实用、可靠，才能在满足精确测量的同时，降低生产中的能源消耗，最终提高企业的经济效益。

参考又献[1]陆德民，张振基，黄步余.石油化工自动控制设计手册[M].北京：化学工业出版社，2000。

[2]付宝祥，王桂云，施引萱.仪表维修工[M].北京：化学工业出版社 ，2000。

[3]蔡武昌，孙淮清.流量测量方法和仪表的选用[M].北京：化学工业出版社，2001。

(本文文献格式：张伟亮.环氧丙烷装置流量仪表的选型及应用[J].山东化工，2013，42(2)：108-110.)