〔提要〕燒堿(Na0H)生(sheng)産中,對進入(ru)每台電解槽(cao)的精制盆水(shui),過🈚去慣用 玻(bo)璃轉子流量(liàng)計 測量流量(liàng)。這種 流量計(ji) 的玻璃錐管(guan)材質,以往國(guo)内均用翻矽(xi)玻璃制造,而(er)矽離子🐕接📐觸(chu)介質将造成(chéng)離子膜電槽(cao)的膜片中毒(du),從而大大降(jiang)低離子膜的(de)壽命,國外在(zai)這種場合下(xia)使用的玻璃(lí)錐管采用聚(ju)礬玻📱瑞材質(zhi)(如美國、原聯(lian)邦德國)這樣(yàng)可以克🈲服上(shàng)述弊🔴病。
1前言(yán)
　　氯堿工業是(shi)以氯化鈉(鹽(yan))爲主要原料(liào)生産基本化(huà)工原😍料✉️燒堿(jian)和氯氣的工(gong)業,燒堿廣泛(fan)用于輕工、化(huà)學纖維、紙及(ji)紙漿、紡織、鋁(lǚ)、肥皂、印染、冶(yě)金、化工、食品(pǐn)等工業。而氯(lü)氣✍️也以氯氣(qì)、液氯、鹽酸、次(cì)氯酸鈉等形(xíng)式被廣泛用(yòng)于聚氯乙烯(xi)氯溶💰劑、紙及(ji)紙漿、聚氨脂(zhi)、上下水處理(li)及其他化學(xué)藥器等領域(yù)。
　　氯堿工業的(de)發展狀況,也(ye)可以說是顯(xian)示該國的經(jing)濟活動和産(chan)🈲業發展的水(shui)平。盡管我國(guo)燒堿産量增(zēng)長速度較快(kuai),但尚不能滿(man)✍️足國民經濟(jì)發展的需要(yào)。近幾年來,每(mei)年尚需進口(kou)20萬噸高純度(dù)燒堿主要用(yòng)于紡織部門(mén)。
　　目前世界燒(shao)堿總産量已(yi)接近5000萬噸,其(qi)中美國居第(di)一位,原聯邦(bāng)德國居第二(er)位,日本第三(sān)位,原蘇聯第(dì)四位,我國爲(wei)第五位。
　　據有(you)關方面預測(cè)、在今後5一10年(nian)中世界範圍(wéi)内氯堿工㊙️業(yè)将進入🔴一個(gè)持續增長、緩(huǎn)慢發展的階(jiē)段,其燒堿和(hé)氯氣的增長(zhang)率預測如表(biao)1。

　　根據市場需(xū)求,化工部生(shēng)産管理部門(men)建議“八五”期(qī)間燒堿🌈增長(zhang)速度年平均(jun1)5.5%,其中前兩年(nián)爲4%,後三年爲(wèi)6%,“八五”期間年(nián)産量預測如(ru)表2。

　　燒堿生産(chǎn)主要有隔膜(mo)法、水銀法和(hé)離子膜法。作(zuò)爲一種傳統(tong)❄️的生産方法(fǎ),隔膜法的産(chǎn)量最多,約占(zhàn)50%左右,水銀法(fǎ)由于環境污(wu)染問題已逐(zhu)步被淘汰(如(rú)日🚶本到80年代(dài)末已停止生(shēng)産),離子膜法(fǎ)是70所代開始(shi)發展的先進(jìn)的生産方♊法(fǎ),目前新技術(shu)離子膜法生(shēng)産⛷️燒堿裝置(zhi)及技術是國(guo)際上已成熟(shú)的先進技術(shu)。近幾年來我(wo)國分别從日(rì)本、美國、英國(guo)等國家引進(jin)成套離子膜(mo)🙇🏻電解設🌈備和(he)技術,對發展(zhǎn)我國氯堿工(gōng)業有🌍很大的(de)幫助和提高(gāo),也促進我國(guo)對離子膜燒(shāo)堿生産的國(guó)産化進程。
　　與(yǔ)以往傳統的(de)隔膜法電解(jiě)相比較,離子(zǐ)膜法電解其(qí)特點😍是能耗(hao)低(比隔膜法(fǎ)、金屬陽極法(fǎ)燒堿低30寫~35%)産(chǎn)品産量質量(liang)提高,所産的(de)高純堿是輕(qīng)紡工業極需(xu)的原料(即離(lí)子膜法電解(jiě)槽出來的堿(jiǎn)液即爲産品(pin),純度高🔱,不需(xū)蒸發⛷️濃度已(yǐ)達商品堿要(yào)求(31%),同時生産(chan)出來的氯氣(qi)純度也高,含(hán)氧比金屬陽(yáng)極聯産的氯(lǜ)氣低4倍,占地(di)面積小,投資(zi)低(比金屬陽(yáng)極裝置低10%),産(chǎn)品成本低、經(jīng)濟效益好。因(yin)此國際上發(fa)展極快,1990年🐇此(cǐ)法生産的燒(shao)堿占世界燒(shao)堿總産量💜20寫(xie),尤其是新🏃增(zēng)的生産廠在(zài)我國大部分(fèn)都采用該技(jì)術。
2耐堿玻璃(lí)轉子流量計(ji)研制課題的(de)提出
　　離子膜(mó)電解槽出口(kǒu)的堿液要求(qiú)進行現場流(liú)量指示,由于(yú)玻璃轉子流(liú)量計,直觀可(kě)靠,體積小,安(ān)裝、使用、維修(xiu)方便,價格便(bian)宜,國内外均(jun1)采用該類流(liu)量計。衆所周(zhōu)知,氯堿生産(chan)介質的腐蝕(shí)性是相當嚴(yán)重的,盡管國(guó)内已有采用(yong)ICr18NigTi及四氟乙👌烯(xi)一六氟丙烯(xi)共聚物(FEP)即氟(fu)46 耐腐型玻璃(lí)轉子流量計(ji) ,但實踐證明(míng)仍不能解決(jue)氯堿裝置上(shang)的耐腐蝕問(wèn)🐉題。
　　近年來,我(wǒ)國從國外引(yǐn)進的一批隔(gé)膜法和離子(zǐ)膜法燒堿裝(zhuāng)置中,已有新(xin)型耐腐玻璃(lí)轉子流量計(ji),較好地解決(jue)了強腐蝕🔞性(xing)問題,國内300多(duō)家大小氯堿(jian)廠💛,均希望國(guó)内也能提供(gòng)達到國際水(shuǐ)平⛷️的耐堿玻(bō)璃轉子流量(liàng)計。化工部第(di)八設計✨院爲(wei)解決🈲耐堿玻(bo)璃轉子流量(liang)計國内配套(tào)問題,選擇了(le)國内生産玻(bo)璃☎️轉子流量(liàng)計♻️曆史最長(zhang)、批量最大、近(jìn)年從原聯邦(bāng)德國克隆尼(ní)公司引進了(le)世✂️界一流玻(bo)璃轉子流量(liang)計專有技術(shu)及關鍵設備(bèi)的熱工儀表(biǎo)總廠♉協商聯(lián)合開發研制(zhì),經雙方研究(jiū),同意合🎯作開(kāi)發耐堿玻璃(li)轉⛹🏻‍♀️子流量計(ji)。
3氯堿裝置用(yòng)玻璃轉子流(liu)量計技術要(yao)求
經雙方協(xié)商确定氯堿(jiǎn)裝置用玻璃(lí)轉子流量計(ji)技術要求✂️如(ru)下。
堿液LZP一40F玻(bo)璃轉子流量(liang)計
被測介質(zhì):31%wtNaOH堿液;
被測介(jiè)質标稱溫度(du);80C;
允許最高介(jie)質溫度:150`C;
工作(zuo)壓力:0.15MPa;
允許最(zui)大工作壓力(lì):。.25MPa;
量程:1~5m3/h;
公稱通(tong)徑:DN40;
精度等級(ji):4級;
安裝方式(shi):見圖1。

②鹽液LZB一(yī)25FA玻璃轉子流(liu)量計
被測介(jiè)質:NaCI鹽液;
被測(ce)介質标稱溫(wen)度:75C;
允許最高(gāo)介質溫度:20oC;
工(gong)作壓力:0.3MPa;
允許(xǔ)最大工作壓(ya)力:1.ZMPa;
量程:0.3一2.2m3/h;
公(gōng)稱通徑:DN25;
精度(dù)等級:4級;
安裝(zhuang)方式:見圖2;

4研(yan)制概況
　　玻璃(li)轉子流量計(jì)的基本元件(jian)是一根由下(xia)向上擴大的(de)垂直錐管(通(tōng)常采用硼矽(xi)酸鹽玻璃成(cheng)型)和一📞隻随(sui)着流體流量(liàng)變✂️化而👄可以(yi)沿着錐管軸(zhóu)向自由浮動(dong)的浮子(通常(cháng)用ICr18NigTi不鏽鋼或(huò)鋼質包㊙️塑)。熱(rè)工儀表總廠(chǎng)結合國内玻(bo)璃✌️轉子流量(liàng)計幾十年設(shè)計經驗及引(yǐn)進原聯邦德(de)國克隆🈚尼公(gong)司專有㊙️技術(shu)設計了該型(xing)玻璃轉子流(liu)量計。研制耐(nài)堿玻璃轉子(zi)流♻️量計🏃‍♂️的關(guān)鍵是選擇新(xīn)型的耐腐材(cái)料及采用與(yu)新型材料相(xiàng)适應的加工(gong)工藝。
下面分(fen)别簡述錐管(guan)與浮子的研(yán)制。
①錐管的研(yan)制
　　燒堿裝置(zhi)中的鹽液玻(bō)璃轉子流量(liàng)計,因硼矽酸(suān)鹽玻璃有一(yi)⭕定的化學穩(wen)定性,對鹽液(yè)具有較好的(de)防🐕腐性能,故(gù)鹽液玻璃轉(zhuǎn)子流量計仍(réng)采用硼矽酸(suan)鹽玻璃成型(xing)錐管。但因硼(péng)矽酸鹽玻璃(li)對🐆31%wtNaOH堿液的耐(nài)腐性較差,必(bì)須選擇新型(xing)的耐腐蝕材(cai)料,這種材料(liào)除了在耐腐(fu)性💛方面要大(da)大優于硼矽(xi)酸鹽玻璃外(wài),仍應保持硼(peng)矽酸⭐鹽玻璃(li)透明可見,熱(rè)穩定性及一(yī)定的抗壓強(qiáng)度。經反複比(bǐ)較及國産新(xīn)🤟材料的調研(yan),最後✍️确定采(cǎi)用聚諷塑😘料(liao)。
　　聚礬(PSF)塑料是(shì)一種新型的(de)熱塑性材料(liào),具有較高的(de)熱性能和高(gao)溫下的機械(xiè)強度及化學(xue)穩定性。國産(chan)S一100本色聚諷(feng)的主要性能(néng)🔞指标見表3。

國(guó)産S一100聚礬塑(sù)料耐化學腐(fǔ)蝕性見表

備(bèi)注:
優—抗張強(qiáng)度變化率在(zai)10%以内,外觀無(wu)變化;
好—抗張(zhāng)強度變化率(lǜ)在20%以内,外觀(guan)無變化;
良—抗(kang)張強度變化(hua)率在30%以内,外(wai)觀微變化;
可(ke)—抗張強度變(bian)化率在30%以内(nei)外觀開裂;
耐(nài)化學腐蝕性(xìng)試驗條件
溫(wēn)度:常溫;
試驗(yan)樣品:2mm×9mm×45mm啞鈴條(tiáo);
浸演時間:30天(tian)。
　　綜上所述,聚(jù)飒塑料應該(gai)是耐堿玻璃(li)轉子流量計(ji)錐🍉管的理想(xiang)材料,但聚礬(fan)塑料因加工(gong)時流動性差(cha)✍️,加工比較困(kun)難,而錐管又(yòu)要求透明可(ke)見、光潔度高(gao)。
②浮子的研制(zhi)
　　國産LZB、LZJ系列普(pu)通型玻璃轉(zhuǎn)子流量計浮(fu)子采用ICrl8NigiT不鏽(xiu)鋼或🔞瑪瑙😘加(jia)工而成。近年(nián)來,LZB、LZJF系列耐腐(fu)玻璃轉子流(liu)量計,開始采(cai)用鋼質浮子(zi)包封四氟乙(yǐ)烯一六氟丙(bing)㊙️烯共聚物(FEP)(俗(sú)稱👌F46)大大提高(gāo)了玻璃轉子(zi)流量計的耐(nài)腐蝕性能,但(dan)在耐腐蝕性(xing)能方面仍不(bú)能🐆滿足各種(zhong)♉強腐蝕介質(zhi)的防腐要求(qiu),爲了解決耐(nài)堿玻璃轉子(zi)流量計浮子(zǐ)耐腐問題,熱(re)工儀表總廠(chang)又借鑒了國(guó)外先進技術(shù),對國内有關(guān)廠所研制♍的(de)新型材料作(zuo)🔞了全面比較(jiào),最後選🐉定采(cai)用Hastelloy。鎳基合金(jin)。Hasetlloy。鎳基合金是(shi)以鑰鎢等元(yuan)素強化的固(gu)溶形💯鎳基合(hé)金,具有較好(hao)🏃的抗氧化和(he)抗腐蝕性能(néng),允許使用溫(wen)度最高可達(da)1180℃,在980℃以下還具(jù)有良好的強(qiang)度,合金對強(qiáng)氧化劑如氯(lǜ)化鐵🥵氯化銅(tóng)的抗腐蝕能(neng)力很強,是抗(kang)潮濕氯氣,亞(ya)氯酸鹽腐蝕(shi)的合金之一(yī),固溶狀🔴态下(xià)抗😍腐性能最(zuì)好,合金的抗(kàng)氧💘化和抗還(hai)原氣氛的最(zuì)高溫度可達(da)1150℃,熱工儀表總(zǒng)廠選用國産(chǎn)3YC24固溶💜态鎳基(jī)合金分别制(zhì)作鹽✔️液和堿(jiǎn)液玻璃轉子(zi)流量計,該合(he)金🥰的主要性(xìng)能分别見表(biao)5、6、7。


　　在解決了錐(zhui)管和浮子耐(nai)腐蝕材料的(de)選擇及加工(gōng)問題後,熱🛀工(gong)儀表總廠又(you)在其他結構(gòu)件方面采取(qu)了一定的防(fáng)腐措施,供燒(shao)🌈堿裝置配套(tào)的鹽酸和堿(jian)液玻璃轉子(zǐ)流量計終于(yú)研制成功。
5試(shì)驗考核
①聚礬(fan)錐管熱穩定(dìng)性試驗
　　将錐(zhui)管試樣用标(biao)準浮子先在(zai)常溫下選擇(zé)l000L/h、400oL/h、600oL/h三個流量進(jìn)行标定并記(ji)錄下浮子裝(zhuāng)置,然後依次(cì)加熱至🙇‍♀️100,120,250,280℃保溫(wēn)💜2.5小時後重複(fu)标定,再次記(jì)錄下浮子位(wei)置,觀察浮子(zǐ)位置的變化(hua),檢測結果見(jian)表8。
　　因流量計(ji)精度爲0.5%,檢測(cè)浮子位置變(biàn)化小于1.6mm,即誤(wu)差不大于0.02mm,以(yi)上結果表明(míng)在150℃以下,流量(liang)計精度均在(zài)誤⭐差範🤩圍内(nèi)🆚,因此聚礬錐(zhui)管流量計在(zài)150℃以下是完全(quan)穩定的。

②壓力(lì)試驗:聚礬錐(zhuī)管試樣選擇(zé)在進行充氣(qì)加壓試驗👣後(hòu),結果表明:加(jia)壓至1.6MPa,錐管無(wú)變形和破裂(lie)現象加壓至(zhì)2MPa時發現密❄️封(feng)件洩漏無法(fa)檢驗,就這樣(yàng)的耐壓強度(du)已大大超過(guo)硼矽👄酸鹽錐(zhuī)✨管0.9MPa的指标。
③精(jīng)度檢測:在對(duì)72台堿液流量(liang)計進行水流(liu)量标定後,檢(jiǎn)查标💔定刻度(du)位置表明全(quan)部刻度的不(bu)一緻差值小(xiǎo)于1.5mm,計算💜收縮(suō)率波☎️動能控(kong)制在0.03mm以内,對(dui)單标的流量(liàng)計完全符合(hé)精度要求。
　　經(jīng)試驗考核,采(cǎi)用聚礬錐管(guǎn)的堿液流量(liàng)計與采用硼(peng)矽酸🔆鹽錐管(guǎn)的鹽水流量(liang)計完全符合(he)設計要求。
6結(jie)論
　　燒堿裝置(zhi)用耐腐鹽水(shui)流量計與堿(jiǎn)液流量計采(cǎi)用聚礬塑料(liào)制成的錐管(guǎn)及3YC24固溶态鎳(nie)基合金制成(cheng)的浮子不僅(jǐn)能精确測量(liang)各種液體和(hé)氣體介質,完(wán)全能滿足⛱️燒(shāo)堿裝置強腐(fu)蝕介質流量(liang)測量的要求(qiu),而且也适用(yong)于對硼矽鹽(yan)錐管具♻️有腐(fǔ)蝕作用的其(qi)他🌈介質,爲我(wo)國🍉的耐腐流(liu)量計的發展(zhan)提供了新的(de)途🈚徑.

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