智能鹽酸流量計在三聚磷酸鈉加酸過(guò)程中的應用選型

摘要：智能鹽酸流量計的應用非常廣泛，只要是滿(mǎn)足一定導電率的流體基本都可以使用。三聚磷酸鈉由磷酸經(jīng)純堿中和成正磷酸鈉，再經(jīng)縮合而成。生產(chǎn)磷酸的方法有濕法和熱法兩種。濕法是將磷礦和無(wú)機酸(通常用硫酸，也可用鹽酸的)反應后，經(jīng)萃取、精制后即得磷酸。熱法是在電爐中將磷礦與焦炭和硅石一起焙燒，磷礦物還原成磷，然后氧化、水合，即得磷酸。本文介紹智能式鹽酸流量計在三聚磷酸鈉生產(chǎn)的中和加酸過(guò)程中的成功應用及其儀表選型、設計的基本情況。
1、工藝和設備狀況簡(jiǎn)介：
在三聚磷酸鈉(俗稱(chēng)五鈉)的生產(chǎn)過(guò)程中有一個(gè)中和過(guò)程，在該過(guò)程中磷酸和純堿按一定比例混合、反應后被制成可用來(lái)進(jìn)一步生產(chǎn)五鈉的中和液。在這樣一個(gè)過(guò)程中為使產(chǎn)品質(zhì)量得到有效控制就需要對加入中和罐的磷酸量根據分析結果進(jìn)行精確的批量控制。在我們的生產(chǎn)過(guò)程中最初用于實(shí)現這一目的的主要儀表是一臺德國公司生產(chǎn)的帶機械式批量控制功能的就地操作型旋轉活塞式流量計，它和一臺二位式薄膜調節閥構成批量控制系統。
2、存在的問(wèn)題和解決方案：
圖1中流量計自裝置投產(chǎn)后就一直使用，已是殘破不堪，常因其故障使裝置的生產(chǎn)遭受影響。在這種情況下如何來(lái)解決好這個(gè)問(wèn)題淵良自然地納入了我們的工作日程。我們首先想到的是想按原型號進(jìn)行更新，但經(jīng)市場(chǎng)詢(xún)價(jià)后我們發(fā)現這種老式的儀表現在的售價(jià)實(shí)在太昂貴，竟達十一萬(wàn)多人民幣一臺，很不合算。經(jīng)研究后，我們認為德國E+H公司產(chǎn)的Promag33系列智能式鹽酸流量計能擔此任(當時(shí)集批處理功能于一身的流量計還不多)，其完善的功能和一體式結構既能夠通過(guò)表頭上的三個(gè)紅夕撇摸鍵使將來(lái)的操作完全和老儀表一樣在現場(chǎng)完成，也可利用這種儀表本身具有的HART通信功能和RS 485接口方便地使用HART通訊器或其它智能終端實(shí)現遠程操作。該方案投資僅為三萬(wàn)元人民幣左右(不計遠程終端，暫未用)。

3、儀表選型和系統設計：
(1)根據工藝的酸流量情況我們選用了口徑為DN50的鹽酸流量計，針對磷酸的特殊腐蝕特性確定了聚四氟乙烯(PTFE)襯里和擔電極，電源為24V DC(因電磁閥也用該電源)。
(2)調節閥延用原舊閥。
(3)增加一個(gè)直流2hV、2.5W的二位三通電磁閥，用來(lái)控制調節閥的氣源(該氣源在舊系統中直接受控于流量計)。
(4)因所選流量計本身的觸點(diǎn)輸出容量最大僅為0.lA/24V，故增加一個(gè)觸點(diǎn)容量為0.5A/24V ,激勵電壓為24V DC的中間繼電器(該繼電器直接固定在流量計自身的接線(xiàn)盒內)用以可靠驅動(dòng)電磁閥。
系統構成示意圖見(jiàn)圖2。

4、結束語(yǔ)：

以上系統于在我們一期五鈉裝置施工完畢即投入正常使用，至今已兩年有余，其效果非常理想，以至在2000年4月份我們對二期五鈉裝置也進(jìn)行了完全相同的改造。 本文所介紹的應用雖然非常簡(jiǎn)單，但我們認為該類(lèi)應用盡管簡(jiǎn)單也有其一定的價(jià)值，因為它確實(shí)非常有效地解決了特定情況下的測量和控制問(wèn)題。另外此類(lèi)問(wèn)題在企業(yè)生產(chǎn)中也是較常見(jiàn)的，如若解決得不好或效果不佳，就必定會(huì )給企業(yè)造成一定的損失，也許是非常大的損失。

由正磷酸鹽制取三聚磷酸鈉的工藝則比較簡(jiǎn)單，流程短，控制操作方便。主要有兩種方法。

①?lài)婌F干燥-轉爐縮聚二段法：噴霧干燥器為一圓筒，上部與帶有氣體噴嘴的臥式燃燒器相接。溫度為400～500℃的氣體經(jīng)燃燒器通入噴霧干燥塔的上部，同時(shí)用高壓(4.2MPa)泵將正磷酸鹽的溶液噴入。含水5%以下的干燥產(chǎn)品不斷從干燥器下部取出。正磷酸鹽混合物在旋轉爐中脫水縮聚成三聚磷酸鈉。此法特點(diǎn)是產(chǎn)品無(wú)需進(jìn)行粉碎，噴霧干燥器干燥效率高，干燥物料很均勻，不會(huì )發(fā)生分層現象。缺點(diǎn)是干燥與縮聚分兩段進(jìn)行，直接加熱脫水時(shí)粉塵損失大。

②干燥-脫水一段法：將料漿噴入旋轉爐，爐內用噴嘴送入熱氣或燃燒石油以加熱。環(huán)狀擋板將爐分成火焰段和加熱段。在加熱段中，物料最終脫水縮聚而轉化成三聚磷酸鈉。冷卻筒與旋轉爐連成一體，由冷卻筒出來(lái)的粒狀產(chǎn)品在研磨機中磨細，從爐中帶出的少量粉料在旋風(fēng)分離器中回收。此法將干燥、脫水和冷卻結合在一個(gè)單元設備內進(jìn)行，使流程大為簡(jiǎn)化，熱利用率較高，而且可以減少基建投資，改善勞動(dòng)條件。