簡易孔板流量計在生產中的應用

簡易孔板流量計在生產中的應用
  摘要:本文主要介紹了簡易孔板差壓流量計在PVC 生產中的應用，詳細介紹了依據孔板前后壓差、孔板通徑等參數核算孔板流量的簡單方法，并分析了影響孔板流量準確性的因素及制作安裝時應該注意的一些問題。
  關鍵詞:孔板；流量；轉化器；溫度；測量精度
  1 氯乙烯合成簡要流程
   經過干燥的乙炔氣體與氣體通過一定的配比（1：1.05～1.1）混合后經過預熱器預熱，進入串聯的組轉化器，乙炔和的混合氣借轉化器列管中吸附于活性炭上的催化劑，使乙炔和合成轉化為氯乙烯，組轉化器中未反應的混合氣再進入第二組繼續反應，第二組轉化器填裝活性高的新催化劑，合成反應的熱量，由循環熱水移走。
  2 消耗原因分析
  1）活性炭載體強度低，隨破碎活性碳流失；2）原料氣不純將還原為氯化亞汞和金屬汞等幾方面；3）轉化器內反應溫度高，升華流失；4）單臺轉化器混合氣流量開的大，新裝觸媒轉化器，主要從控制轉化器混合氣流量進行說明。影響轉化器觸媒使用壽命的重要因素是單臺轉化器通入的混合氣流量的大小，單臺轉化器混合氣流量不易開的過大，尤其是前期開得過大是導致觸媒快速失活的一個最重要的因素，目前大多企業在轉化器上沒有安裝流量計來監控流量，通氣量的大小靠閥門開度人為調節，由于新裝觸媒在二組轉化器上使用時間較長且轉化器進氣管線管徑大都在DN150 以上，憑經驗調節閥門開度存在很大的隨意性和不確定性，但如果購買流量計一個就要近萬元，按一套10 萬噸產能的PVC 生產裝置算，需配置至少40 個流量計，這不但造成了很大的經濟負擔，并且對流量計的日常維護也需要耗不少人力物力，由于轉化器混合氣流量測量不需要很精確，可以通過自制孔板差壓流量計來解決這一問題。
  3 孔板差壓流量計工作原理
   孔板式差壓式流量計是根據安裝于管道中流量檢測孔板產生的差壓、已知的流體條件和檢測孔板與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。充滿管道的流體，當它流經管道內的節流件時，流速將在節流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節流件前后便產生了壓差。流體流量愈大，產生的壓差愈大，這樣可依據壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續性方程和伯努利方程為基礎的。
  3.1 核算依據
   依據孔板流量計核算公式為計算公式：Q＝0.003 999×α×ε×d2×（△p/ρ）1/2m3/h式中：Q 表示孔板流量，單位：Nm3/h；α表示流量系數：0.738（專業孔板設計廠家提供）ε表示流束膨脹系數：0.997870d 為孔板開孔直徑，單位mm；△p 為孔板前后壓差，單位為Pa；要算出Q，需要知道混合氣密度ρ，算混合氣密度先依據公式ρ=m/V 已1 摩爾混合氣為基本單位算出依據公式：PV=nRT算出1 摩爾混合氣體積：P為混合氣孔板前壓力，單位為Pa;N 為混合氣摩爾數此處取值1 摩爾；R 為氣體常量：8.314J/mol·kT為混合氣進口溫度，單位K；將以上數據帶入公式可算得體積V，單位m3混合氣的平均分子量，可由檢測混合氣體的成份得出；混合氣體的平均分子量等于各分氣體分子量乘以此氣體在混合其中所占的比例：M 平均=M1×A1%+M2×A2%+M3×A3%
  3.2 核算舉例
   已知條件：混合氣進氣溫度：70℃；孔板通徑：57.5mm；孔板前壓力19.7KPa，孔板后壓力16.3Kpa;混合氣體積成份為：一組出口含乙炔：22.5％，含：22.8％；含VC：51％，惰性氣體3.7％。核算：
  Q＝0.003 999×α×ε×d2×（△p/ρ）1/2m3/h△p 為孔板前后壓差：19 800-16 400=3400pa將以上數據帶入公式得：Q=0.003 999 × 0.758 × 0.997 870 × 57.52 ×（3400/ρ）1/2m3/h＝10.133×（3400/ρ）1/2m3/h依據公式：PV=nRT算出1 摩爾混合氣體積：P為混合氣孔板前壓力，此處取值121Kpa;N 為混合氣摩爾數此處取值1 摩爾；T為混合氣進口溫度，測得70℃左右；（343K）數據帶入公式得：121×V=1×8.314×343V=23.57m3一組出口含乙炔：22.5％，含：22.8％；含VC：51％，惰性氣體占3.5％左右；1 摩爾混合氣的平均分子量；為：M=26×2.5％＋36.5×22.8％＋62.5×51％＋2×3.5％=46.12ρ=m/V＝46.12/23.57＝1.9 567kg/m3Q＝10.133×（3 400/1.9 567）1/2m3/h＝421.5m3/h
   以下是廠家依據筆者提供的生產現場相關參數信息制作的標準孔板流量計壓差與流量的對應關系式，自制孔板通徑與標準孔板開孔通徑一致：從表1 中可看出：孔板壓差在3458Pa 時，孔板流量計顯示流量為455.50m3/h通過公式核算出的數據為421.5m3/h偏差率為：（455－421）/455＝7.5％在流量準確性要求不高的轉化器上使用*可以滿足生產需要。
  3.3 影響孔板測量精度的因素分析
   板制作及安裝精度：標準孔板流量計選材制作要嚴格，制作孔板要求前端面不容許有明顯劃痕，前后端面平行，出口邊緣無毛刺，其開孔斜面頃角在30～45℃之間，孔板開孔直徑的加工要非常精確，孔板前、后的取壓孔盡可能的等距靠近孔板，引壓管線不易太長，正確的取壓孔及引壓管線的制造、安裝及使用是保證獲得真實差壓值的關鍵，只有加強制造及安裝的規范化工作才能達到目的。混合氣溫度及成份變化：混合氣體溫度及轉化率變化都會對孔板的測量準確度照成影響，所以日常生產中盡量保證生產運行平穩，轉化率穩定。
  4 結束語
   通過近一年來的現場使用驗證，自制孔板流量計*可以滿足生產需要，且日常檢測非常方便、快捷，為崗位人員科學調整轉化器流量提供了依據和標準，并為企業節約了采購流量計的費用，省去了日常的維護、修理工作，在pvc 行業中有很大的使用空間。
  參考文獻
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