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简易孔板流量计在氯乙烯合成流程中的应用
发布日期:2017-8-8 10:22:58
1 氯乙烯合成简要流程
经过干燥的乙炔气体与氯化氢气体通过一定的配比(1:1.05~1.1)混合后经过预热器预热,进入串联的第一组转化器,乙炔和氯化氢的混合气借转化器列管中吸附于活性炭上的升汞催化剂,使乙炔和氯化氢合成转化为氯乙烯,第一组转化器中未反应的混合气再进入第二组继续反应,第二组转化器填装活性高的新催化剂,合成反应的热量,由循环热水移走。
2 氯化汞消耗原因分析
1)活性炭载体强度低,氯化汞随破碎活性碳流失;2)原料气不纯将氯化汞还原为氯化亚汞和金属汞等几方面;3)转化器内反应温度高,氯化汞升华流失;4)单台转化器混合气流量开的大,新装触媒转化器,主要从控制转化器混合气流量进行说明。
影响转化器触媒使用寿命的重要因素是单台转化器通入的混合气流量的大小,单台转化器混合气流量不易开的过大,尤其是前期开得过大是导致触媒快速失活的一个最重要的因素,目前大多企业在转化器上没有安装流量计来监控流量,通气量的大小靠阀门开度人为调节,由于新装触媒在二组转化器上使用时间较长且转化器进气管线管径大都在DN150以上,凭经验调节阀门开度存在很大的随意性和不确定性,但如果购买流量计一个就要近万元,按一套10万吨产能的PVC生产装置算,需配置至少40个流量计,这不但造成了很大的经济负担,并且对流量计的日常维护也需要耗不少人力物力,由于转化器混合气流量测量不需要很精确,可以通过自制孔板差压流量计来解决这一问题。
3 孔板差压流量计工作原理
孔板式差压式流量计是根据安装于管道中流量检测孔板产生的差压、已知的流体条件和检测孔板与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。充满管道的流体,当它流经管道内的节流件时,流速将在节流件处形成局部收缩,因而流速增加,静压力降低,于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大,产生的压差愈大,这样可依据压差来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程和伯努利方程为基础的。
3.1 核算依据
依据孔板流量计核算公式为计算公式:
式中:Q表示孔板流量,单位:Nm3/h;α表示流量系数:0.738(专业孔板设计厂家提供)
ε表示流束膨胀系数:0.997870d为孔板开孔直径,单位mm;
△p为孔板前后压差,单位为Pa;
要算出Q,需要知道混合气密度ρ,算混合气密度先依据公式ρ=m/V已1摩尔混合气为基本单位算出
依据公式:PV=nRT 算出1摩尔混合气体积:
P为混合气孔板前压力,单位为Pa;
N为混合气摩尔数此处取值1摩尔;
R为气体常量:8.314J/mol·k
T为混合气进口温度,单位K;
将以上数据带入公式可算得体积V,单位m3
混合气的平均分子量,可由检测混合气体的成份得出;混合气体的平均分子量等于各分气体分子量乘以此气体在混合其中所占的比例:M平均=M1×A1%+M2×A2%+M3×A3%
3.2 核算举例
已知条件:混合气进气温度:70℃;孔板通径:57.5mm;孔板前压力19.7KPa,孔板后压力16.3Kpa;混合气体积成份为:一组出口含乙炔:22.5%,含氯化氢:22.8%;含VC:51%,惰性气体3.7%。
 核算:
△p为孔板前后压差:19800-16400=3400pa
将以上数据带入公式得:
依据公式:PV=nRT算出1摩尔混合气体积:
P为混合气孔板前压力,此处取值121Kpa;
N为混合气摩尔数此处取值1摩尔;
T为混合气进口温度,测得70℃左右;(343K)
数据带入公式得:
121×V=1×8.314×343
V=23.57m3
一组出口含乙炔:22.5%,含氯化氢:22.8%;含VC:51%,惰性气体占3.5%左右;
1摩尔混合气的平均分子量;为:
以下是厂家依据笔者提供的生产现场相关参数信息制作的标准孔板流量计压差与流量的对应关系式,自制孔板通径与标准孔板开孔通径一致:
从表1中可看出:孔板压差在3458Pa时,孔板流量计显示流量为455.50m3/h
通过公式核算出的数据为421.5m3/h
偏差率为:(455-421)/455=7.5%
在流量准确性要求不高的转化器上使用完全可以满足生产需要。
3.3 影响孔板测量精度的因素分析
板制作及安装精度:孔板流量计选材制作要严格,制作孔板要求前端面不容许有明显划痕,前后端面平行,出口边缘无毛刺,其开孔斜面顷角在30~45℃之间,孔板开孔直径的加工要非常精确,孔板前、后的取压孔尽可能的等距靠近孔板,引压管线不易太长,正确的取压孔及引压管线的制造、安装及使用是保证获得真实差压值的关键,只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。
混合气温度及成份变化:混合气体温度及转化率变化都会对孔板的测量准确度照成影响,所以日常生产中尽量保证生产运行平稳,转化率稳定。 
通过近一年来的现场使用验证,自制孔板流量计完全可以满足生产需要,且日常检测非常方便、快捷,为岗位人员科学调整转化器流量提供了依据和标准,并为企业节约了采购流量计的费用,省去了日常的维护、修理工作,在pvc行业中有很大的使用空间。