1、液氯充裝過程中流量計量的重要意義

液氯是一種黃綠色透明液體,其成分組成為CI2>96%(Vol),H2O<0.015%(wt)相對密度1.468(0℃),沸點-34.5℃,熔點-100.98℃,分子量70.91。常壓下即汽化成氣體,1kg液氯汽化后可得到300L氣體氯(干氯氣)。具有室息的氣味,有強烈刺激臭和腐蝕性。性質(zhì)很活潑,雖不自燃,但可以助燃。在日光下與其它易燃氣體混合時會發(fā)生燃燒和爆炸,可以和大多數(shù)元素或化合物起反應。劇任何液氯容器,其充填系數(shù)均不得超過80%。因為液氯開始進入容器時溫度低,例如38℃時,其壓力為1.0Mpa.9。假若液氯處于靜止不流動狀態(tài),由于液氯會不斷吸收外界空氣中的熱量使溫度上升,而發(fā)生汽化致使體積膨脹;如果液氯在容器內(nèi)被裝滿,沒有自由空間允許其膨脹,液體又具有不可壓縮的性質(zhì),這時液氯隨著溫度上升就會產(chǎn)生巨大的壓強,使容器爆破。假如液氯容器是裝滿的,不能自由膨脹,當溫度上升到50℃,壓力可達到50Mpa.g。這將大大超過一般壓力容器所能承受的允許壓力。液氯鋼瓶也嚴禁充填系數(shù)超過80%,液氯槽車的設計溫度為50"C。

液氯槽車充裝時有相的變化,是一個吸熱過程。一般充裝溫度低于室溫。充裝后.槽車溫度上升緩慢,這時液氯體積占槽車容積百分比隨之増大.氣相空間變小。如果過量充裝.溫度上升將導致壓力増加,這時內(nèi)壓上升將不是飽和蒸氣壓上升規(guī)律。壓力過高槽車罐體既有發(fā)生爆炸的危險。

我國對液氯容器及其充裝有嚴格的規(guī)定,并有公安、消防、安監(jiān)等部門在運輸環(huán)節(jié)上進行嚴格監(jiān)督檢査,對過量充裝的處罰力度是相當大的。為此,在液氯充裝時就要進行實時監(jiān)督,防止過量充裝。一且在過磅時發(fā)現(xiàn)過量充裝,處罰及卸載所需要的人力、物力和財力損失會很大。

2、液氯槽車充裝過程中的誤差分析

2.1液氯槽車充裝裝置本身的誤差

到目前為止,流量計還僅僅是用在液氯槽車的充裝裝置之上。而槽車充裝裝置的加工生產(chǎn)卻基本上是由用戶自己完成的。因此,各個用戶充裝裝置的結構、控制部分及閥門等的設計選型,流量計的安裝位置也就各有不同。雖然流量計的計量精度較高。但是,由上述原因帶來的計量誤差遠遠大于流量計本身的誤差比如:由于用戶選用的閥門有氣動的、有電動的、也有手動的。當充裝開始時如果閥門打開的速度過快,就會造成閥前液氯的壓力急劇下降,從而產(chǎn)生液氯的氣化現(xiàn)象(參見圖一)。

而如果流量計的安裝位置距離閥門較近的話,就會造成流量計內(nèi)的液氯介質(zhì)氣化而出現(xiàn)兩相的情況。導致計量誤差的嚴重偏離。山東東營一家化工公司在其50萬噸離子膜燒堿項目的液氯充裝平臺上安裝了四臺進口的科氏質(zhì)量流量計。雖然流量計本身的性能和計量精度都很高,但用戶實際使用過程中,四質(zhì)量流量計的誤差均很大。充裝一輛20噸的槽車,流量計與稱重電子秤的zui大的誤差接近或超過一噸,達到5%以上。可見,流量計供貨廠家一定要幫助用戶進行流量計的選型,安裝位置的確定,并嚴格執(zhí)行安裝工藝。以及制定一套合理的充裝操作工藝規(guī)程。只有這樣オ能盡量減少由充裝設備帶來的計量誤差。

2.2充裝管道抽空帶來的誤差。

按照<<液氯包裝工藝及安全操作規(guī)程>>的要求,液氯槽車充裝設備必須設有兩條管道。即:一條液相管道和一條氣相管道。其中:液相管道用來充裝液氯的輸送;氣相管道用來在充裝之前對槽車罐體抽空和當液氯充到規(guī)定容量后,對充裝連接管進行抽空,至抽盡余氯為止。另外,有些用戶因為槽車充裝作業(yè)的工作量較小,不經(jīng)常裝車。為安全起見還要將液相管道也進行抽空。(見圖二）

由于液氯充裝這一特殊的安全性要求,流量計在用于液氯槽車充裝計量時,必須考慮上述因素所帶來的誤差。

可以用下面公式計算出充裝管道抽空帶來的誤差量△

△=L×0.785D2xp

式中:D--管道的內(nèi)徑尺寸

L--抽空部分管道的長度

p--液氯的工況密度

多數(shù)情況下僅有充裝連接管需要抽空,該誤差相對于實際充裝量都是很小的可以忽略。

但當液相管道也需要抽空時,該誤差就一定要考慮。

由于液氯充裝工藝的特殊性,流量計暫時還不能作為結算計量器具替代地中衡使用。

2.3環(huán)境溫度的影響。

因為,用戶從液氯儲罐至充裝車位的距離各不相同,輸送管道的長短也就不同:輸送管道的口徑也各不相同,流速的差距也相當大。在液氯充裝時,如果輸送管道過長,閥門開得過大,勢必造成管道的壓力損失過大。在溫度不變的情況下,從液氯的飽和蒸汽壓圖(圖一)可以看出液氯就會出現(xiàn)氣化現(xiàn)象。且氣化的程度與充裝的流速成正比。由于液氯的熱膨脹系數(shù)很大,氯從液態(tài)變成氣態(tài)時,體積增大約460倍。此時,若流量計中的液氯呈兩相介質(zhì)。則計量數(shù)據(jù)會產(chǎn)生上百倍的誤差。此種情況在夏季高溫季節(jié)尤其嚴重。不但影響計量精度,也會影響充裝效率。

在實際應用過程中,我們就曾經(jīng)遇到過類似問題。魯西化工集團液氯充裝站的一個槽車充裝位,距液氯儲罐的距離大約有50米,采用的是DN50的裸露管道輸送。在該管道上還開有三個給液氯鋼瓶充裝的分支。選用的質(zhì)量流量計安裝在裝車位下部,距充裝開閉閥門不足3米(見圖三)。

冬季時由于環(huán)境溫度較低,流量計的工作比較正常。到了夏季,隨著溫度的升高,液氯既產(chǎn)生氣化現(xiàn)象,尤其是當三個鋼瓶也同時充裝時,流量計工作失常,嚴重時己無法計量。經(jīng)過與用戶協(xié)商,在裝車位流量計下游一側安裝了壓力表制定了一個操作規(guī)程,控制充裝閱門開啟時保持管道內(nèi)的壓力在允許范圍之內(nèi)。同時,對于所有液氯充裝輸送管道均進行了保溫處理。從而,保證了流量計的穩(wěn)定工作。

2.4外界振動干擾的影響

由于質(zhì)量流量計是依靠檢測管振動代替其旋轉,從而產(chǎn)生科氏力來計量管道中介質(zhì)的質(zhì)量流量的。因此,實際使用中外界振動干擾對其計量精度的影響是很大的。因干擾源各不相同,干擾頻率與振動幅度也各有不同。我們無法給出定量的誤差分析。從實踐中我們感到,由于液氯充裝平臺的剛性一般都較差。在充裝操作過程中閥門的開閉,人員的走動,槽車中流體沖擊帶來的振動,對質(zhì)量流量計的計量精度都會產(chǎn)生不同程度的影響。所以,質(zhì)量流量計的安裝位置、固定方式是實際應用時必須考慮的影響因素。

3、選用質(zhì)量流量計的必要性

綜上所述,液氯的充裝計量是一個受多種因素影響的復雜的過程。不但要考慮各種影響因素,更要選用一種既具有較高的計量精度和穩(wěn)定性,又比較適合該計量環(huán)境的計量儀表。根據(jù)我公司多年的使用經(jīng)驗,我們認為在液氯充裝設備上使用科氏質(zhì)量流量計有如下優(yōu)點。

3.1不需要溫度壓力補償,直接測量介質(zhì)的質(zhì)量流量

科氏力質(zhì)量流量計是目前世界上公認的可直接測量介質(zhì)質(zhì)量流量的一種高精度流量儀表。因此,它不存在其他類型依靠密度補償運算的質(zhì)量流量儀表,因壓力、溫度補償帶來的計量誤差。

3.2計量準確度高,穩(wěn)定性好

由它的工作原理決定了其具有很高的質(zhì)量流量計量精度,以及較好的工作穩(wěn)定性。

3.3無任何阻流元件,使用壽命較長。

科氏力質(zhì)量流量計的介質(zhì)流道是光滑的管道,內(nèi)部沒有任何阻流元件。因此,它的壓力損失小,使用壽命長

3.4實現(xiàn)在線溫度、密度監(jiān)控,防止氣化發(fā)生

科氏質(zhì)量流量計不但是一種高精度的流量儀表,它還是一個在線溫度計和高精度(0.2%)的在線密度計。可以對于液氯進行實時的在線溫度和密度監(jiān)控,從而防止氣化的發(fā)生。

3.5調(diào)試簡單,維修費用低

科氏質(zhì)量流量計需要用戶設定的參數(shù)極少。只要嚴格按照安裝技術要求安裝調(diào)試過程僅是一個校零點的簡單工作。而且,因為該流量計基本上沒有易損件。除人為因素以外,運行中基本不會出現(xiàn)故障。所以,維護、維修費用極低。

4、液氯槽車充裝中使用質(zhì)量流量計的幾點建議

4.1質(zhì)量流量計要盡量遠離灌裝出口安裝,尤其是盡量不要安裝在操作平臺上面。因為,一方面槽車灌裝開始初期,由于罐體內(nèi)的壓力很低,液氯的流速較高在靠近出口的閥門、法蘭等處會因局部壓力損失過大而產(chǎn)生局部氣化現(xiàn)象。使質(zhì)量流量計無法正常運行。另一方面,在此位置安裝會不可避免的將一些外來振動干擾引入流量計,造成計量誤差。

4.2質(zhì)量流量計要盡量靠近地面安裝,并且在地上對流量計兩端做堅固的支撐。如果,因條件不具備,只能做架空安裝時,也一定要對流量計的兩端做比較穩(wěn)定的支撐。實踐證明這一點對流量計的正常工作,也是十分重要的。

4.3在質(zhì)量流量計選型時,盡量使常用流量落在流量計量程范圍的1/2-2/3之間。以減少由于液氯充裝過程的后期,由于罐體內(nèi)壓過大致使瞬時流量過小而造成的計量誤差。

4.4充裝控制閥門的開關速度要控制在適當?shù)姆秶？刂频囊罁?jù)是保持流量計所在管道內(nèi)介質(zhì)的壓力在穩(wěn)定的液態(tài)范圍內(nèi)(可以參考圖一的數(shù)據(jù))。采用手動閥門的場合,可以人工觀察該管段的壓力表的讀數(shù)在許用范圍。如果是采用自動閥門控制的場合,可以采取由壓力信號控制閥門開關速度的方案。

4.5所有液氯輸送管道都要進行完善的保溫處理。

4.6全部管道、閥門和流量計安裝完成后一定要進行高速吹掃。這是所有質(zhì)量流量計安裝完成后必須做的一項工作。因為,如不吹掃干浄。當有雜物存留在質(zhì)量流量計的檢測管內(nèi),且無規(guī)則分布時,就會造成流量計嚴重超差。

我們在多家用戶使用質(zhì)量流量計作為液氯充裝計量的經(jīng)驗證明,只要充分考慮到液氯充裝的特殊性,提前消除產(chǎn)生誤差的因素,充裝計量的誤差完全可以控制在0.5%以內(nèi)。以上是我們在液氯充裝計量過程中使用科氏質(zhì)量流量計的一點體會,愿與同行及用戶共同探討。以便于推廣使用。