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    聚氯乙烯项目分析仪表的选择.pdf

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    聚氯乙烯项目分析仪表的选择.pdf

    42 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2013,235 聚氯乙烯项目分析仪表的选择 杨雅清 上海华谊工程有限公司上海200235 摘要 介绍聚氯乙烯项目中,pH计、气体中微量水分析仪和氧分析仪的选择与应用注意事项。 关键词 pH计电解式微量水分析仪氧分析仪 某公司聚氯乙烯PVC项目分析仪主要有 pH计、气体中微量水分析仪和氧分析仪等分析仪 表。本文着重介绍pH计、气体中微量水分析仪、 电解式微量水分析仪和氧分析仪在PVC项目中的 应用及其注意事项。 1 pH计 PVC项目中pH计用于三种工况,第一种是测 量脱盐水、循环水或污水中的pH值;第二种是测 量氢氧化镁结晶槽中的pH值;第三种是测量烧碱 电解槽中的pH值。第一种工况很常见,此处不做 介绍,主要介绍第二、第三种工况使用注意事项。 1第二种工况是测量氢氧化镁结晶槽内的 pH值。氢氧化镁的浆料会在插入结晶槽内的pH 计周围产生氢氧化镁结晶体,使pH计探头表面结 垢,降低pH计灵敏度及精度。常规pH计电极清 洗是由维护人员定期取出电极进行清洗,探头结 垢后将影响测量精度及响应速度,最好选用带自 清洗装置的pH计,由自清洗装置定期对探头进行 冲洗以保护电极。 自清洗装置是将超声波清洗和溶液喷射清洗 两种方式相组合的装置。超声波清洗是在pH计电 极附近安装超声波发生器,超声波会在液体中产 生空腔,空腔的反复形成和消失所产生的机械力 使电极表面的结垢脱落。溶液喷射清洗是在电极 附近安装清洗喷头,喷头自动喷水或清洗液来冲 刷或溶解结垢。选用清洗剂应注意清洗剂应对 原溶液pH值改变很小,对人体无损害,对设备无 腐蚀并对环境无污染。 为了使进结晶槽内的物料氯化钠、氢氧化镁 浆料混合均匀,结晶槽带有搅拌装置,这会使工 况产生振动。振动不仅会破坏pH计的玻璃电极, 还会影响测量精度。为了降低振动造成的不良影 响,需在容器内壁安装pH计的固定环或法兰套 筒,达到保护及固定pH计的作用。 2第三种工况是测量烧碱电解槽中的pH 值。溶液的电场会对pH计测量产生严重干扰。为 了避免引起干扰需把pH计尽量安装在电场强度最 小的地方,并采取屏蔽及接地措施。即在流通式 pH计两端的塑料接管中各接一小段石墨屏蔽管道, 再把石墨屏蔽管道接地,这样流过pH计的工艺介 质就不带电了。 2气体中微量水分析仪 目前化工项目常用的微量水分析仪主要有三 种类型电容式水分析仪、电解式水分析仪和石 英振荡式水分析仪。 电解式水分析仪优点是价格较低、无须标定、 可测量腐蚀性气体、精度较高。缺点是测量对象 受限制,只可测量电解条件下不与五氧化二磷 P0 起反应的气体。 电容式水分析仪优点是测量范围大气体 0.523080ppmV;液体0.1一lO00ppmW,响应 迅速,精度不受样品气的温度和压力影响。缺点 是不能测量腐蚀性气体,当介质含水量较高时, 其绝对误差增大,随着介质含水量的逐渐增大, 误差越来越大。另外,还存在耗气量大,探头需 要定期校准。 石英振荡式水分析仪优点是测量精度高可 达0.1 ppmV,可自校验。缺点是价格和使用成 本高。 进入压缩机的氯气要求含水量小于50ppm,否 则会产生湿氯气。湿氯气是氯气和水的混合物, 氯气与水极易反应生成次氯酸和盐酸,对压缩机 杨雅清工程师。2003年毕业于西南石油大学过程装备与控制工程专业获学士学位.从事自控工程设计工作。联系电话021 64758001,Emailyangyqhyec.com。 杨雅清聚氯乙烯项目分析仪表的选择 43 产生腐蚀性损坏。所需测量的气体实际为含cl 、 HC1、N 的混合气体,需要采用耐腐蚀仪表,从经 济性和合理性出发,采用电解式水分析仪测量 为宜。 VCM合成单元以乙炔及氯化氢为原料,若反 应原料气中水分超标会使催化剂结块,活性降低, 影响产品质量。因此反应中需要对微量水分析含 量进行监测,选用电解式水分析仪为宜。以下对 电解式水分析仪作进一步介绍。 电解式水分析仪工作原理电解式微量水分 仪的主要部分是一个特殊的电解池,在池壁上绕 有两根并行的铂丝作为电解电极。铂丝问涂有水 化的五氧化二磷PO 薄层。P O 具有很强的 吸水性,当被测气体经过电解池时,其中的水分 被完全吸收,产生偏磷酸溶液,并被两铂丝间的 直流电压电解,生成的H 和O随样品气排出, 同时使P O 复原。 P O 探头,可以测量几乎所有腐蚀性气体及 高纯气体中的水含量,如氯气C1、氯化氢 HC1、硫化氢H S、硫酸气体HSO 、溴 化氢HBr、二氧化硫S0 等。 1氯气分为干氯气和湿氯气,干氯气腐蚀 性不强,湿氯气由于会发生反应生成盐酸和次 氯酸。 盐酸具有强酸的腐蚀性,次氯酸具有强氧化 性。PVC项目微量水的分析仪测量介质虽然是干 氯气,但是不排除有干氯气、湿氯气共存的工况, 因此选用的仪表应耐湿氯气腐蚀。采样系统也应 采用蒙乃尔合金或者聚四氟乙烯材质的耐湿氯气 腐蚀的材料。 2取样口应避免选在呈层流的低流速区和 死角,尽量选在响应最快的地方。采样管路应尽 量短,样品输送系统滞后时间一般不宜超过60s。 取样过程需采取保温伴热措施,避免样品组分和 含量发生变化。最好将探头、防腐减压阀、防腐 流量计等辅助配件一起安装于取样分析系统箱中。 另外采样后的预处理装置包括冷凝器、冷却器、 汽化器、过滤器、净化器和一些化学及物理处理 装置构成较复杂,为了准确测量最好由分析仪 厂家随仪表成套配置。 3用于分析的样品气可以排人火炬、返回 工艺和排人大气等三种处理方式,氯乙烯和氯气 均为有毒、易燃气体,乙炔和氯化氢为有毒、可 燃气体,从生产安全和经济实用角度出发,这些 气体可以排人火炬或返回工艺。如果要排人大气, 需要对这些气体经过处理达到国家规定的尾气排 放标准GB 1558195烧碱、聚氯乙烯工业水污 染物排放标准。 3 氧分析仪 氧分析仪分有顺磁式氧分析仪、氧化锆式氧 分析仪、电化学式氧分析仪和激光式氧分析仪。 通常电化学式氧分析仪常用于ppm级微量氧的测 量;氧化锆式氧分析仪常用于烟道气中0~10%含 量的氧气的测量;顺磁式氧分析仪和激光式氧分 析仪都可用在0.1~100%常量氧的测量。 顺磁式氧分析仪分三种热磁对流式氧分析 仪、磁力机械式氧分析仪和磁压力式氧分析仪。 热磁式氧分析仪测量精度较低,一般为-4- 1.5%~2%FS,价格较低,适用于测量精度要 求不高的一般场合。如果样气中H、CO 含量较 高且波动较大,则不宜选用。 磁力机械式氧分析仪,精度高,一般适用于 当氧含量参数参与闭环控制、安全联锁、紧急停 车系统等重要的控制及联锁的场合。 磁压力式氧分析仪精度较高,价格适中,特 别适用于高氧浓度及腐蚀性气体的氧含量测量。 在VCM合成中积累到一定浓度的O会有爆炸 的危险。因此反应后的废气在进入焚化炉之前需 要对O 浓度进行严格的监测,如果浓度超过设定 值,需立即联锁相关切断阀。另外在低温VCM回 收工艺中,需要一定量O 参与VCM的聚合回收。 这两处氧含量测量均选顺磁式磁力机械式氧分析 仪为宜。 在VCM回收和干燥单元,为了得到性质稳定 的VCM,需要将回收的VCM与低氧含量的新鲜氯 乙烯单体一起进行混合处理,以避免乙烯基过氧 化物聚合物的形成。氧分析仪的4~20mA信号送 SIS系统,O 含量过低SIS均有联锁动作。样品气 包括VCM、O 、微量CO、微量N、饱和水蒸气, 其中O 含量在0~10%V范围,要求精度达 到0.1%。综合以上特点,宜选用顺磁式磁力机械 式氧分析仪。 1样品气温度变化是测量中产生误差的重 要原因,顺磁式氧分析器测氧含量时需采取恒温 措施配套设置温控系统,使温度保持在分析仪 最适宜的工作温度值上从而降低测量误差。 下转第49页 许荣国等耐硫高温变换炉工艺系统安全设计讨论 49 将触发IS一1连锁回路,全部打开经过热交换器的 冷激煤气旁路阀TV一1,降低进人变换炉人口温 度,从而降低变换反应速率、降低变换反应器的 床层温度,保护设备。 2变换炉温度高高连锁IS一2 如2.31所述,当13选2温度超过480℃ 时,将触发IS一2连锁回路,进界区煤气紧急切断 阀将连锁关闭,同时为了保证上游航天炉的正常 操作,进界区煤气将紧急泄放、经限流孔板减压 后进入火炬燃烧,变换系统停车。 3中压废锅液位低低连锁IS一2 如图1所示,中压废锅是移除第一变换炉反应 热的主要手段,当锅炉液位低低时,不仅不能有 效移热,增加后续第二变换反应器负荷,还会导 致废锅炉管干烧、超温,引起设备安全隐患,因 此需保证中压锅炉的最小液位。为了保证系统安 全,液位测量设置3选2,低低时触发IS一2连锁 回路,变换系统停车。 3 结语 在高温变换工艺系统设计中,设置操作主动 控制与自动连锁保护可以有效保证高温变换炉设 备及系统安全。连锁保护是指,当变换炉的床层温 度高时连锁全开入口煤气冷激线,减低人炉温度; 或当变换炉温度高高、中压废锅液位低低时连锁 停车。 在实际中,应以主动控制为主,稳定操作工 况。其中补人氮气会增大变换气量,导致后续低 温甲醇洗、液氮洗的能耗增加;补人蒸汽会加快 反应速率,有可能反而引发升温,还需动力学计 算后确定。因此段间煤气旁路控制应是最主要的 控制手段。 参考文献 1马如芬,汪旭红,魏焕景.合成氨系统变换工艺的设计与 优化[J].煤化工,2012,15812425. 2周明灿,李繁荣,陈延林等.壳牌煤气化生产合成氨之变 换装置水气比及工艺流程设计探讨[J].化肥设计,2012, 5O116一l7. 3纵秋云.高浓度CO变换催化剂装填量的动力学计算及问 题探讨[J].化肥设计,2006,4451820. 4纵秋云,田兆明,李欣等.新型CO耐硫变换催化剂 QCS一04的工业应用[J].化肥设计,2000,385255. 5自晓东,张彦,孙得浩.QDB一03催化剂在耐硫变换装 置上的工业应用[J].大氮肥,2012,352143145. 6陈峻贤.K811HR型耐硫变换催化剂在年产180万t煤制 甲醇装置中的应用[J].化工生产与技术,2011,40 1O6568. 收稿Et期20130716 上接第43页 2振动会削弱磁性材料的磁场强度,因此 顺磁式氧分析仪应将检测部件的敏感部分安装在 防振装置中。仪表安装位置也应避开振源并采取 适当的防振措施。 3当介质中氧含量较低低于200mg/kg 时,建议采用微量氧分析仪。微量氧分析仪是原 电池的工作原理,所以测量气体中不能含有硫化 物、磷化物等酸性气体,以免引起测量误差。 4如果不考虑价格因素,对于常量氧的分 析测量,激光式氧分析仪比顺磁式氧分析仪要优 越得多。激光式氧分析仪是一种新型的分析仪表, 它用的是光谱吸收技术,通过分析激光被气体的 选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光 谱吸收技术的不同之处在于,激光光谱宽度远小 于气体吸收谱线的展宽,是一种高分辨率的光谱 吸收技术。在许多场合激光气体分析仪可以替代 传统的气体分析仪,但是价格比较昂贵,由于激 光的诸多优势,相信未来它会在分析领域占有越 来越多比例。 4 结语 近年来,随着我国对石油化工项目安全生产 的重视,对废气排放及污水处理的严格要求,分 析仪表得到了广泛应用。依据分析仪表的原理及 特点合理选用分析仪表至关重要。另外,提高分 析仪表的样品处理系统的设计水平和制造精度是 将来分析仪发展的主要方向。 参考文献 1王森在线分析仪器手册[M].北京化学工业出版 社.2008 2陆德民,张振基,黄步余.石油化工自动化设计手册3 版[M].北京化学工业出版社,2000. 3 于 洋.在线分析仪器[M].北京电子工业出版 社,2006. 收稿日期20130731

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