〔提要〕燒堿(jian)(Na0H)生産中,對(dui)進入每台(tai)電解槽的(de)精制盆水(shui),過🧡去慣用(yong) 玻璃轉子(zi)流量計 測(ce)量流量。這(zhe)種 流量計(ji) 的玻璃錐(zhui)管材質,以(yi)往國内均(jun)用翻矽玻(bo)璃制造,而(er)矽離子接(jie)觸介質将(jiang)造成離子(zi)膜電槽的(de)膜片中毒(du),從而大大(da)降低離子(zi)膜的壽命(ming),國外在這(zhe)種場合下(xia)使用的玻(bo)璃錐♌管采(cai)用聚礬玻(bo)瑞材質(如(ru)美國、原聯(lian)♻️邦德國)這(zhe)🌈樣可以克(ke)服上述弊(bi)病。
1前言
　　氯(lü)堿工業是(shi)以氯化鈉(na)(鹽)爲主要(yao)原料生産(chan)基本化🐕工(gong)原料燒堿(jian)和氯氣的(de)工業,燒堿(jian)廣泛用于(yu)輕工、化學(xue)纖維、紙及(ji)紙漿、紡織(zhi)、鋁、肥皂、印(yin)染、冶金、化(hua)工、食品等(deng)工業⭐。而氯(lü)氣也以氯(lü)氣、液氯🌐、鹽(yan)酸、次😄氯酸(suan)鈉等形🐇式(shi)被廣泛🈲用(yong)于聚氯乙(yi)烯氯溶‼️劑(ji)、紙及紙漿(jiang)、聚氨脂、上(shang)下水處理(li)及其他化(hua)學藥器等(deng)領域。
　　氯堿(jian)工業的發(fa)展狀況,也(ye)可以說是(shi)顯示該國(guo)的經濟活(huo)動和産業(ye)發展的水(shui)平。盡管我(wo)國燒堿産(chan)量增長速(su)度較快,但(dan)尚不能滿(man)足國民經(jing)濟發展的(de)需要。近幾(ji)年來,每年(nian)尚需進口(kou)20萬噸🙇🏻高純(chun)度🔴燒堿主(zhu)要用于紡(fang)織部門。
　　目(mu)前世界燒(shao)堿總産量(liang)已接近5000萬(wan)噸,其中美(mei)國居第一(yi)位,原聯邦(bang)德國居第(di)二位,日本(ben)第三位,原(yuan)蘇聯第四(si)位,我國‼️爲(wei)第五位🛀🏻。
　　據(ju)有關方面(mian)預測、在今(jin)後5一10年中(zhong)世界範圍(wei)内氯堿工(gong)💋業将進入(ru)一個持續(xu)增長、緩慢(man)發展的階(jie)段,其燒👌堿(jian)和氯氣🏃‍♀️的(de)增長率預(yu)測🍓如表1。

　　根(gen)據市場需(xu)求,化工部(bu)生産管理(li)部門建議(yi)“八五”期間(jian)燒堿增長(zhang)速度年平(ping)均5.5%,其中前(qian)兩年爲4%,後(hou)三年爲6%,“八(ba)五”期間年(nian)産量預測(ce)如表2。

　　燒堿(jian)生産主要(yao)有隔膜法(fa)、水銀法和(he)離子膜法(fa)。作爲一種(zhong)傳統的生(sheng)産方法,隔(ge)膜法的産(chan)量最多,約(yue)占50%左右,水(shui)銀法由于(yu)📱環境污染(ran)問題已逐(zhu)步被淘汰(tai)(如日本到(dao)80年代末已(yi)停止生産(chan)),離子膜法(fa)是70所代開(kai)始發展的(de)先進的生(sheng)産方㊙️法,目(mu)前新技術(shu)離子膜法(fa)生産📱燒堿(jian)裝置及技(ji)術是國際(ji)上已成熟(shu)的♌先進技(ji)術。近♋幾年(nian)來我國分(fen)别從日本(ben)、美國、英國(guo)等國家引(yin)進成套離(li)子膜電解(jie)設備和技(ji)術,對發展(zhan)我國氯堿(jian)工業有很(hen)大的幫助(zhu)和提高,也(ye)促進我國(guo)對離子膜(mo)燒堿生産(chan)的國産化(hua)進程。
　　與以(yi)往傳統的(de)隔膜法電(dian)解相比較(jiao),離子膜法(fa)電解其特(te)點是能❓耗(hao)低(比隔膜(mo)法、金屬陽(yang)極法燒堿(jian)低30寫~35%)産品(pin)産量質量(liang)提高,所産(chan)的高純堿(jian)是輕紡工(gong)業極需的(de)原料(即離(li)子膜法電(dian)解槽出來(lai)的🍓堿液即(ji)爲産💘品,純(chun)度高,不需(xu)蒸發濃度(du)已達💯商品(pin)堿要求(31%),同(tong)時生🈲産出(chu)來的氯氣(qi)純度也高(gao),含氧比金(jin)屬陽極聯(lian)産的氯氣(qi)低4倍,占🚩地(di)面積小,投(tou)資低(比金(jin)屬陽極裝(zhuang)📞置低10%),産品(pin)成本低、經(jing)濟效益好(hao)♊。因此國際(ji)上發展極(ji)快,1990年📱此法(fa)生産的燒(shao)堿占世界(jie)燒堿總産(chan)量☁️20寫,尤其(qi)是新增的(de)生産廠在(zai)我國大部(bu)分都采用(yong)該技術。
2耐(nai)堿玻璃轉(zhuan)子流量計(ji)研制課題(ti)的提出
　　離(li)子膜電解(jie)槽出口的(de)堿液要求(qiu)進行現場(chang)流量指示(shi),由于玻璃(li)📐轉子流量(liang)計,直觀可(ke)靠,體積小(xiao),安裝、使用(yong)、維修方便(bian),價格便宜(yi),國内外均(jun)采用該類(lei)流量計。衆(zhong)所周知,氯(lü)堿生産介(jie)質的腐蝕(shi)性是相當(dang)嚴重的,盡(jin)管國内已(yi)有采用ICr18NigTi及(ji)四氟乙烯(xi)一六氟🎯丙(bing)烯共聚物(wu)(FEP)即氟46 耐腐(fu)型玻璃轉(zhuan)子流量計(ji) ,但實踐證(zheng)明仍不能(neng)解決氯堿(jian)裝置上的(de)耐腐蝕問(wen)題。
　　近年來(lai),我國從國(guo)外引進的(de)一批隔膜(mo)法和離子(zi)膜⚽法燒堿(jian)裝置中,已(yi)有新型耐(nai)腐玻璃轉(zhuan)子流量計(ji),較好地解(jie)決了強✔️腐(fu)蝕性問題(ti),國内300多家(jia)大小氯堿(jian)廠,均希望(wang)國内也能(neng)提供達到(dao)國際水平(ping)的耐堿玻(bo)璃轉子流(liu)量🛀計。化工(gong)部👨‍❤️‍👨第八設(she)計🏃🏻院爲解(jie)決耐堿玻(bo)璃轉子流(liu)量計國内(nei)配套問⛱️題(ti),選擇了國(guo)内生産玻(bo)璃轉子流(liu)量計曆史(shi)最長、批量(liang)最大、近年(nian)從原聯邦(bang)德✏️國克隆(long)尼公司引(yin)♌進了世界(jie)一流玻璃(li)轉子流量(liang)計專有技(ji)術及關鍵(jian)設備的熱(re)工儀表總(zong)廠協商聯(lian)合㊙️開發研(yan)制✌️,經雙方(fang)研究☎️,同意(yi)合🤞作開發(fa)耐堿玻璃(li)轉子流量(liang)計。
3氯堿裝(zhuang)置用玻璃(li)轉子流量(liang)計技術要(yao)求
經雙方(fang)協商确定(ding)氯堿裝置(zhi)用玻璃轉(zhuan)子流量計(ji)技✔️術要求(qiu)如下。
堿液(ye)LZP一40F玻璃轉(zhuan)子流量計(ji)
被測介質(zhi):31%wtNaOH堿液;
被測(ce)介質标稱(cheng)溫度;80C;
允許(xu)最高介質(zhi)溫度:150`C;
工作(zuo)壓力:0.15MPa;
允許(xu)最大工作(zuo)壓力:。.25MPa;
量程(cheng):1~5m3/h;
公稱通徑(jing):DN40;
精度等級(ji):4級;
安裝方(fang)式:見圖1。

②鹽(yan)液LZB一25FA玻璃(li)轉子流量(liang)計
被測介(jie)質:NaCI鹽液;
被(bei)測介質标(biao)稱溫度:75C;
允(yun)許最高介(jie)質溫度:20oC;
工(gong)作壓力:0.3MPa;
允(yun)許最大工(gong)作壓力:1.ZMPa;
量(liang)程:0.3一2.2m3/h;
公稱(cheng)通徑:DN25;
精度(du)等級:4級;
安(an)裝方式:見(jian)圖2;

4研制概(gai)況
　　玻璃轉(zhuan)子流量計(ji)的基本元(yuan)件是一根(gen)由下向上(shang)擴大的垂(chui)直錐📧管(通(tong)常采用硼(peng)矽酸鹽玻(bo)璃成型)和(he)一隻随🤟着(zhe)流體流量(liang)變化而可(ke)以沿着錐(zhui)管軸向自(zi)由浮動的(de)🌍浮子(通常(chang)用ICr18NigTi不鏽鋼(gang)或⚽鋼質包(bao)🈲塑)。熱工儀(yi)表總廠結(jie)合國内玻(bo)璃轉子流(liu)量計幾十(shi)年設計經(jing)驗⛹🏻‍♀️及引進(jin)原聯邦德(de)國克隆尼(ni)公司專有(you)技術設計(ji)了該型玻(bo)璃轉子流(liu)量計。研制(zhi)耐堿玻璃(li)轉子流量(liang)計的關鍵(jian)是選擇新(xin)💚型的耐🛀腐(fu)材料及采(cai)用與新型(xing)材料相适(shi)應的加工(gong)工藝。
下面(mian)分别簡述(shu)錐管與浮(fu)子的研制(zhi)。
①錐管的研(yan)制
　　燒堿裝(zhuang)置中的鹽(yan)液玻璃轉(zhuan)子流量計(ji),因硼矽酸(suan)鹽玻璃有(you)一定的化(hua)學穩定性(xing),對鹽液具(ju)有較好的(de)防腐性能(neng),故鹽液🌐玻(bo)璃🏃🏻轉子流(liu)量計仍采(cai)用硼矽酸(suan)鹽玻璃成(cheng)型錐管。但(dan)因硼👅矽酸(suan)鹽🐉玻璃對(dui)31%wtNaOH堿液的耐(nai)腐性較差(cha),必須選擇(ze)新🏒型的耐(nai)腐蝕材料(liao),這種材料(liao)除了在耐(nai)腐性方面(mian)要大大優(you)于硼矽酸(suan)鹽玻璃外(wai),仍應保持(chi)硼矽酸鹽(yan)玻璃透明(ming)可見,熱穩(wen)定性及一(yi)定的抗壓(ya)強度。經反(fan)複比較及(ji)國産新材(cai)料的調研(yan),最❤️後确定(ding)采用聚諷(feng)塑料。
　　聚礬(fan)(PSF)塑料是一(yi)種新型的(de)熱塑性材(cai)料,具有較(jiao)高的熱性(xing)能和高‼️溫(wen)下的機械(xie)強度及化(hua)學穩定性(xing)。國産S一100本(ben)色聚諷的(de)主要性能(neng)指标見表(biao)3。

國産S一100聚(ju)礬塑料耐(nai)化學腐蝕(shi)性見表

備(bei)注:
優—抗張(zhang)強度變化(hua)率在10%以内(nei),外觀無變(bian)化;
好—抗張(zhang)強度變化(hua)率在20%以内(nei),外觀無變(bian)化;
良—抗張(zhang)強度變化(hua)率在30%以内(nei),外觀微變(bian)化;
可—抗張(zhang)強度變化(hua)率在30%以内(nei)外觀開裂(lie);
耐化學腐(fu)蝕性試驗(yan)條件
溫度(du):常溫;
試驗(yan)樣品:2mm×9mm×45mm啞鈴(ling)條;
浸演時(shi)間:30天。
　　綜上(shang)所述,聚飒(sa)塑料應該(gai)是耐堿玻(bo)璃轉子流(liu)量計錐管(guan)的理想材(cai)料,但聚礬(fan)塑料因加(jia)工時流動(dong)性差,加工(gong)比較困難(nan),而錐管又(you)要求透明(ming)可見、光潔(jie)度高✂️。
②浮子(zi)的研制
　　國(guo)産LZB、LZJ系列普(pu)通型玻璃(li)轉子流量(liang)計浮子采(cai)用ICrl8NigiT不鏽🛀鋼(gang)或瑪瑙加(jia)✌️工而成。近(jin)年來,LZB、LZJF系列(lie)耐腐玻璃(li)轉子流量(liang)計,開始采(cai)用鋼質浮(fu)子☂️包封四(si)氟乙烯一(yi)六氟丙🏃‍♀️烯(xi)共聚物(FEP)(俗(su)稱F46)大大提(ti)高了玻璃(li)轉子流量(liang)計的耐腐(fu)蝕性能,但(dan)在耐腐🔞蝕(shi)性能方面(mian)仍不能滿(man)足各種強(qiang)腐蝕介質(zhi)的防腐要(yao)求,爲了解(jie)決耐堿玻(bo)璃轉子流(liu)量計浮子(zi)耐腐問題(ti),熱工儀表(biao)總廠又借(jie)鑒🚩了國外(wai)先進技術(shu),對國内有(you)關廠所研(yan)制的新型(xing)材料作了(le)全面比較(jiao),最後選🐆定(ding)采用Hastelloy。鎳基(ji)合金♋。Hasetlloy。鎳基(ji)合金是以(yi)鑰鎢等元(yuan)素強化的(de)🐅固溶形鎳(nie)基合金,具(ju)有較好♻️的(de)抗氧化和(he)抗腐蝕性(xing)能👅,允許使(shi)用溫度最(zui)高可達♻️1180℃,在(zai)980℃以下還具(ju)有良好的(de)強🌐度,合金(jin)對強氧化(hua)劑如氯❓化(hua)鐵氯化銅(tong)的抗腐蝕(shi)能👉力很強(qiang)💃,是抗潮濕(shi)氯氣,亞氯(lü)酸鹽腐蝕(shi)的合金之(zhi)一,固溶狀(zhuang)态下抗腐(fu)性能最🐉好(hao),合金的抗(kang)氧化和抗(kang)還原氣氛(fen)的✔️最高溫(wen)度可達1150℃,熱(re)工儀表總(zong)廠選用國(guo)産3YC24固溶🏃🏻‍♂️态(tai)鎳基合金(jin)分别制作(zuo)鹽液和堿(jian)液玻璃轉(zhuan)子流量計(ji),該合金㊙️的(de)主要性能(neng)分别見表(biao)5、6、7。


　　在解決了(le)錐管和浮(fu)子耐腐蝕(shi)材料的選(xuan)擇及加工(gong)問🈲題後❓,熱(re)工儀表總(zong)廠又在其(qi)他結構件(jian)方面采取(qu)了一✊定的(de)防腐措施(shi),供燒堿裝(zhuang)置配套的(de)鹽酸和堿(jian)液玻璃轉(zhuan)子流量計(ji)終于研制(zhi)🤞成功。
5試驗(yan)考核
①聚礬(fan)錐管熱穩(wen)定性試驗(yan)
　　将錐管試(shi)樣用标準(zhun)浮子先在(zai)常溫下選(xuan)擇l000L/h、400oL/h、600oL/h三個流(liu)量進👅行标(biao)定‼️并記錄(lu)下浮子裝(zhuang)置,然後依(yi)次加熱至(zhi)🈲100,120,250,280℃保溫💚2.5小時(shi)後重複标(biao)定,再次記(ji)錄下浮子(zi)位置,觀察(cha)浮子位置(zhi)的變化,檢(jian)測結果見(jian)表8。
　　因流量(liang)計精度爲(wei)0.5%,檢測浮子(zi)位置變化(hua)小于1.6mm,即誤(wu)差不🌈大于(yu)0.02mm,以上結果(guo)表明在150℃以(yi)下,流量計(ji)精度均在(zai)誤差範☂️圍(wei)内🍓,因此♈聚(ju)礬錐管流(liu)量計在150℃以(yi)下是完全(quan)穩定的。

②壓(ya)力試驗:聚(ju)礬錐管試(shi)樣選擇在(zai)進行充氣(qi)加壓試驗(yan)後🙇🏻,結果表(biao)明:加壓至(zhi)1.6MPa,錐管無變(bian)形和破裂(lie)現象加🔅壓(ya)至2MPa時發現(xian)密封件洩(xie)漏無法檢(jian)驗,就這樣(yang)的耐壓強(qiang)度已🈲大大(da)超過硼矽(xi)酸鹽錐管(guan)0.9MPa的指标。
③精(jing)度檢測:在(zai)對72台堿液(ye)流量計進(jin)行水流量(liang)标定後,檢(jian)⚽查标定刻(ke)度位置表(biao)明全部刻(ke)度的不一(yi)緻差值小(xiao)于1.5mm,計算收(shou)縮率波動(dong)能控制在(zai)0.03mm以内,對單(dan)标的流量(liang)計完全符(fu)合精度要(yao)求。
　　經試驗(yan)考核,采用(yong)聚礬錐管(guan)的堿液流(liu)量計與采(cai)用硼矽酸(suan)鹽錐管的(de)鹽水流量(liang)計完全符(fu)合設計要(yao)求。
6結論
　　燒(shao)堿裝置用(yong)耐腐鹽水(shui)流量計與(yu)堿液流量(liang)計采用聚(ju)礬塑料制(zhi)成的錐管(guan)及3YC24固溶态(tai)鎳基合金(jin)制成的浮(fu)子不僅能(neng)精确測量(liang)各種液體(ti)和氣體介(jie)質,完全能(neng)滿足燒堿(jian)裝🍉置強腐(fu)❓蝕介質流(liu)量測量的(de)要求,而🏃🏻‍♂️且(qie)也适用于(yu)對硼矽鹽(yan)錐管具有(you)腐蝕作🤩用(yong)的其他🔴介(jie)質,爲我國(guo)的耐腐流(liu)量計的發(fa)展提💋供了(le)新的途🔴徑(jing).

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