〔提要〕燒堿(jian)(Na0H)生産中,對進入(ru)每台電解槽的(de)精制盆水,過去(qu)慣用 玻璃轉子(zi)流量計 測量流(liú)量。這種 流量計(jì) 的玻璃錐管材(cái)質,以往國内均(jun1)用翻矽玻璃制(zhi)造,而矽♍離子接(jiē)觸介質将造成(cheng)離子膜電槽的(de)膜片中毒,從而(ér)大大降低♌離子(zǐ)膜的壽命,國外(wài)在這種場合下(xia)使用的玻璃錐(zhui)管采用💔聚礬玻(bo)✊瑞材質🛀(如美國(guó)、原聯邦德國)這(zhe)樣可以克服上(shàng)述弊病。
1前言
　　氯(lü)堿工業是以氯(lǜ)化鈉(鹽)爲主要(yào)原料生産基本(ben)化工原料燒堿(jiǎn)和氯氣的工業(yè),燒堿廣泛用于(yú)輕工、化學纖🏃‍♂️維(wéi)、紙及紙漿、紡織(zhi)、鋁、肥皂、印染、冶(ye)金、化工、食品🙇‍♀️等(deng)工業💔。而氯氣也(ye)以氯氣、液氯、鹽(yan)酸、次氯酸鈉等(děng)形式被廣泛用(yòng)于聚氯👈乙烯氯(lǜ)溶劑、紙及紙漿(jiang)、聚氨脂、上下水(shuǐ)處理及其他化(huà)學㊙️藥器等領域(yù)✍️。
　　氯堿工業的發(fa)展狀況,也可以(yǐ)說是顯示該國(guó)的經濟💛活動和(hé)産業發展的水(shuǐ)平。盡管我國燒(shāo)堿産量增長速(su)度較快,但尚不(bu)能滿足國民經(jīng)濟發展的需要(yao)。近幾年來,每年(nian)尚需進口20萬噸(dun)高純度燒堿主(zhǔ)要用😄于紡織部(bu)門。
　　目前世界燒(shāo)堿總産量已接(jiē)近5000萬噸,其中美(měi)國居第💋一☂️位,原(yuan)聯邦德國居第(di)二位,日本第三(san)位,原蘇聯第四(sì)位,我國爲第五(wǔ)位。
　　據有關方面(miàn)預測、在今後5一(yī)10年中世界範圍(wei)内氯堿工業将(jiāng)進入💘一個持續(xu)增長、緩慢發展(zhǎn)的階段,其燒堿(jiǎn)和氯氣的增長(zhǎng)率預測🥰如表1。

　　根(gen)據市場需求,化(hua)工部生産管理(lǐ)部門建議“八五(wu)”期🌏間燒堿🌈增長(zhang)速度年平均5.5%,其(qi)中前兩年爲4%,後(hou)三年爲6%,“八五”期(qi)間👅年産量預測(cè)如表2。

　　燒堿生産(chǎn)主要有隔膜法(fǎ)、水銀法和離子(zi)膜法。作爲一種(zhǒng)傳統的生産方(fang)法,隔膜法的産(chǎn)量最多,約占50%左(zuo)右,水銀法⚽由于(yu)環境污染問題(tí)已逐步被淘汰(tài)(如日本到80年代(dai)末已停止生産(chǎn)),離子❄️膜法是70所(suo)代開始發展的(de)先進的生産方(fāng)法,目前新技術(shu)離子膜法生産(chan)燒堿裝置及技(jì)術是國際上已(yi)成熟的先進技(jì)術。近幾年來我(wo)國分别從日本(ben)、美國、英國等國(guó)家引進成套離(lí)子膜電解設♌備(bei)和技術,對發展(zhan)我國氯堿工業(yè)有很大的幫助(zhu)和提高,也促進(jìn)我國對離子膜(mo)燒堿生産的國(guó)産化進程。
　　與以(yi)往傳統的隔膜(mo)法電解相比較(jiào),離子膜法電解(jiě)其特🏃‍♂️點是能耗(hào)低(比隔膜法、金(jīn)屬陽極法燒堿(jiǎn)低30寫👅~35%)産品🤞産量(liang)質量提高,所産(chan)的高純堿是輕(qīng)紡工業極需的(de)原料(即離子膜(mo)法電解槽出來(lai)的堿液即爲産(chan)品,純度高,不需(xu)蒸發濃度已達(da)商品堿要求(31%),同(tóng)時生❄️産出來的(de)氯氣純度也高(gao),含氧比金屬陽(yang)極聯産的氯氣(qì)低4倍,占地😘面積(ji)小,投資低(比金(jīn)屬陽極裝置低(dī)🐇10%),産品成本低、經(jīng)濟效益好。因此(ci)國際上發展極(jí)快,1990年此法生産(chǎn)的燒堿占世界(jiè)燒堿總産量20寫(xiě),尤其是新增的(de)生産廠在我國(guo)大部分都采用(yòng)該技術。
2耐堿玻(bo)璃轉子流量計(ji)研制課題的提(tí)出
　　離子膜電解(jiě)槽出口的堿液(yè)要求進行現場(chǎng)流量指示,由⚽于(yu)玻璃轉子流量(liang)計,直觀可靠,體(ti)積小,安裝、使🚩用(yòng)、維🛀🏻修方便,價✉️格(ge)便宜,國内外均(jun1)采用該類流量(liang)計。衆所周💁知,氯(lü)堿生産介質的(de)腐蝕性是💚相當(dāng)嚴重的,盡管國(guó)内已有采用ICr18NigTi及(jí)四氟乙💯烯一六(liu)氟丙烯共聚🚶物(wù)(FEP)即氟46 耐腐型玻(bo)璃轉子流量計(jì) ,但實踐證明仍(reng)不能解決氯堿(jian)裝置上的耐腐(fǔ)蝕問✍️題。
　　近年來(lai),我國從國外引(yǐn)進的一批隔膜(mo)法和離子膜法(fǎ)燒堿裝置中,已(yǐ)有新型耐腐玻(bō)璃轉子流量計(jì),較好地解決了(le)強🤞腐蝕性問‼️題(tí),國内300多家大小(xiao)氯堿廠,均希望(wang)♊國内也能提供(gòng)達到國際水平(píng)的耐堿玻璃轉(zhuǎn)子流量✊計。化工(gōng)部🐕第八設計院(yuan)爲解決耐堿玻(bo)璃轉子流量計(jì)國内配套問題(ti),選擇了國内生(shēng)産玻璃轉子流(liu)量計曆史最長(zhǎng)、批量最🏃🏻‍♂️大、近年(nian)從原聯邦德國(guo)克隆尼🤞公司引(yin)進了世界一流(liu)玻璃轉子流量(liang)計🙇‍♀️專有技術及(jí)關鍵設備的熱(rè)工儀表總廠協(xie)商聯合開發研(yán)制,經雙方研究(jiu)🔴,同意合作開發(fā)耐堿玻璃轉子(zǐ)流量計。
3氯堿裝(zhuang)置用玻璃轉子(zǐ)流量計技術要(yào)求
經雙方協商(shāng)确定氯堿裝置(zhì)用玻璃轉子流(liú)量計技術要求(qiú)✨如下。
堿液LZP一40F玻(bō)璃轉子流量計(ji)
被測介質:31%wtNaOH堿液(ye);
被測介質标稱(cheng)溫度;80C;
允許最高(gao)介質溫度:150`C;
工作(zuò)壓力:0.15MPa;
允許最大(da)工作壓力:。.25MPa;
量程(cheng):1~5m3/h;
公稱通徑:DN40;
精度(dù)等級:4級;
安裝方(fang)式:見圖1。

②鹽液LZB一(yī)25FA玻璃轉子流量(liàng)計
被測介質:NaCI鹽(yan)液;
被測介質标(biao)稱溫度:75C;
允許最(zuì)高介質溫度:20oC;
工(gong)作壓力:0.3MPa;
允許最(zuì)大工作壓力:1.ZMPa;
量(liàng)程:0.3一2.2m3/h;
公稱通徑(jìng):DN25;
精度等級:4級;
安(an)裝方式:見圖2;

4研(yán)制概況
　　玻璃轉(zhuan)子流量計的基(jī)本元件是一根(gen)由下向上擴大(dà)的✂️垂✔️直錐管(通(tōng)常采用硼矽酸(suān)鹽玻璃成型)和(hé)一🌍隻随着流體(tǐ)流量變化而可(kě)以沿着錐管軸(zhou)向自由浮動的(de)浮子(通㊙️常用ICr18NigTi不(bu)鏽鋼或鋼質包(bāo)🐅塑)。熱工儀表總(zǒng)廠結合國内玻(bō)璃轉子流量計(jì)幾十年設計經(jīng)驗及引進原聯(lián)邦德國克隆尼(ni)公司專有技術(shu)設計了該型玻(bo)璃轉子流量計(ji)。研制耐堿玻璃(lí)轉子流量計的(de)關鍵是選擇新(xīn)💘型的耐腐材料(liào)及采用與新型(xíng)材🚩料相适應的(de)加工工藝。
下面(miàn)分别簡述錐管(guǎn)與浮子的研制(zhì)。
①錐管的研制
　　燒(shāo)堿裝置中的鹽(yán)液玻璃轉子流(liú)量計,因硼矽酸(suan)鹽玻璃有一定(ding)的化學穩定性(xing),對鹽液具有較(jiào)好的防😘腐性能(neng),故鹽液玻璃轉(zhuǎn)子流量計仍采(cai)用硼矽酸鹽㊙️玻(bō)璃成型錐管。但(dàn)因硼矽酸鹽☀️玻(bō)璃對31%wtNaOH堿液的耐(nai)腐性較差,必須(xu)選擇新型的耐(nai)腐蝕材料,這種(zhong)材料除了在耐(nai)腐性方面要大(dà)大優于硼矽酸(suan)鹽玻璃外,仍應(yīng)保持硼矽酸鹽(yán)玻璃透明可👈見(jian),熱穩定性及一(yī)定的抗壓強度(dù)。經反複比較及(ji)國産新材料的(de)調研,最後确定(dìng)采用聚諷塑料(liào)。
　　聚礬(PSF)塑料是一(yi)種新型的熱塑(su)性材料,具有較(jiao)高的熱性能和(he)高溫下的機械(xiè)強度及化學穩(wen)定性。國産S一100本(ben)⭐色聚🏒諷的主要(yào)性能指标見表(biao)3。

國産S一100聚礬塑(su)料耐化學腐蝕(shi)性見表

備注:
優(you)—抗張強度變化(huà)率在10%以内,外觀(guān)無變化;
好—抗張(zhang)強度變化率在(zài)20%以内,外觀無變(bian)化;
良—抗張強度(du)變化率在30%以内(nei),外觀微變化;
可(kě)—抗張強度變化(hua)率在30%以内外觀(guān)開裂;
耐化學腐(fu)蝕性試驗條件(jian)
溫度:常溫;
試驗(yàn)樣品:2mm×9mm×45mm啞鈴條;
浸(jìn)演時間:30天。
　　綜上(shàng)所述,聚飒塑料(liào)應該是耐堿玻(bō)璃轉子流量計(jì)🌈錐管💃🏻的理想材(cái)料,但聚礬塑料(liào)因加工時流動(dòng)性差,加工比較(jiao)困難😄,而錐♊管又(you)要求透明可見(jian)、光潔度高。
②浮子(zi)的研制
　　國産LZB、LZJ系(xì)列普通型玻璃(lí)轉子流量計浮(fú)子采用ICrl8NigiT不鏽鋼(gang)或☔瑪瑙加工而(er)成。近年來,LZB、LZJF系列(liè)耐腐玻璃轉子(zǐ)流量計🈲,開始采(cǎi)用鋼質浮子包(bao)封四氟乙烯一(yi)六氟丙烯共聚(ju)物(FEP)(俗稱F46)大大提(ti)高了玻璃轉子(zǐ)流量計的耐腐(fǔ)蝕性能,但在耐(nài)腐蝕性能方面(mian)仍不能滿足各(ge)種🥰強腐蝕介質(zhì)的防腐要求,爲(wei)了解決耐堿玻(bō)璃轉子流量計(jì)浮子耐腐問題(ti),熱工儀表總廠(chǎng)又借鑒♌了國💚外(wai)先進技術,對國(guo)内有關廠所研(yan)制的新型材料(liào)作了全面比較(jiao),最後選⭐定采用(yòng)Hastelloy。鎳基合金。Hasetlloy。鎳基(jī)合金是以鑰鎢(wū)等元素強化的(de)固溶形鎳基合(hé)金,具有較好的(de)抗氧化和抗腐(fu)蝕性能,允許使(shi)用溫度最高可(kě)達🈲1180℃,在980℃以下還具(ju)有良好的強♻️度(du),合金對強氧化(huà)劑如氯化鐵氯(lǜ)化銅的抗腐蝕(shi)能力很強,是抗(kang)潮濕氯氣,亞氯(lü)酸鹽腐🏒蝕的合(he)金之一,固溶狀(zhuang)态下☂️抗腐性能(néng)最好,合金的抗(kang)氧化和抗還原(yuán)氣氛的最高溫(wēn)度可🔅達1150℃,熱工儀(yí)表總廠選用國(guó)産3YC24固溶态鎳基(jī)合金分别制作(zuò)鹽液和堿液玻(bō)璃轉子流量計(jì),該合金⛹🏻‍♀️的主要(yào)性能分别見表(biǎo)5、6、7。


　　在解決了錐管(guǎn)和浮子耐腐蝕(shí)材料的選擇及(ji)加工⭕問題後📐,熱(rè)工儀表總廠又(you)在其他結構件(jian)方面采取了一(yi)定的防腐措施(shī),供燒堿裝置配(pèi)套的鹽酸和堿(jiǎn)液玻璃轉子流(liú)🌏量計終于研制(zhì)成功。
5試驗考核(he)
①聚礬錐管熱穩(wen)定性試驗
　　将錐(zhuī)管試樣用标準(zhǔn)浮子先在常溫(wen)下選擇l000L/h、400oL/h、600oL/h三個流(liu)量進行🆚标🈚定并(bing)記錄下浮子裝(zhuāng)置,然後依次加(jia)熱至100,120,250,280℃保溫2.5小時(shí)後重複标定,再(zai)次記錄下浮子(zi)位置,觀察浮子(zi)位置的變化,檢(jiǎn)測結果見表8。
　　因(yin)流量計精度爲(wei)0.5%,檢測浮子位置(zhì)變化小于1.6mm,即誤(wù)差不大于0.02mm,以上(shàng)結果表明在150℃以(yǐ)下,流量計精度(dù)均在誤🈲差範圍(wéi)内,因此聚礬錐(zhui)管流量計在150℃以(yǐ)下是完全穩✌️定(ding)的。

②壓力試驗:聚(ju)礬錐管試樣選(xuan)擇在進行充氣(qi)加壓試驗後🌈,結(jié)果表明:加壓至(zhì)1.6MPa,錐管無變形和(he)破裂現象加壓(yā)至2MPa時發現密封(feng)件洩漏無法檢(jian)驗,就這樣的耐(nai)壓強度已大大(dà)超📐過硼矽酸鹽(yan)錐管0.9MPa的指标。
③精(jing)度檢測:在對72台(tái)堿液流量計進(jìn)行水流量标定(ding)後,檢查标定刻(ke)✏️度位置表明全(quán)部刻度的不一(yī)緻差值小于1.5mm,計(jì)算收縮率波動(dong)能♊控制在0.03mm以内(nei),對單标的流🔞量(liang)計完全符合精(jing)度要求。
　　經試驗(yàn)考核,采用聚礬(fán)錐管的堿液流(liu)量計與采用硼(péng)矽酸鹽錐👅管的(de)鹽水流量計完(wan)全符合設計要(yao)求。
6結論
　　燒堿裝(zhuāng)置用耐腐鹽水(shui)流量計與堿液(ye)流量計采用聚(ju)礬塑料制成的(de)錐管及3YC24固溶态(tai)鎳基合金制成(cheng)的浮子⭕不僅能(neng)精确測量各種(zhǒng)液體和氣體介(jiè)質,完全能滿足(zu)燒堿裝置強腐(fu)蝕介質㊙️流量測(ce)量的要求,而且(qiě)也适用♻️于對硼(peng)矽鹽錐管具有(you)腐蝕作用的其(qí)他介質,爲我國(guó)的耐腐流量計(jì)的發展提供了(le)新的途徑.

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