智能鹽酸流量計在三聚磷酸鈉加酸過程中的應用選型

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純堿中和成正磷酸鈉，再經縮合而成。生產磷酸的方法有濕法和熱法兩種。濕法是將磷礦和無機酸(通常用硫酸，也可用鹽酸的)反應后，經萃取、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的中和加酸過程中的成功應用及其儀表選型、設計的基本情況。
1、工藝和設備狀況簡介：
在三聚磷酸鈉(俗稱五鈉)的生產過程中有一個中和過程，在該過程中磷酸和純堿按一定比例混合、反應后被制成可用來進一步生產五鈉的中和液。在這樣一個過程中為使產品質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行精確的批量控制。在我們的生產過程中*初用于實現這一目的的主要儀表是一臺德國公司生產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、存在的問題和解決方案：
圖1中流量計自裝置投產后就一直使用，已是殘破不堪，常因其故障使裝置的生產遭受影響。在這種情況下如何來解決好這個問題淵良自然地納入了我們的工作日程。我們*先想到的是想按原型號進行更新，但經市場詢價后我們發現這種老式的儀表現在的售價實在太昂貴，竟達十一萬多人民幣一臺，很不合算。經研究后，我們認為德國E+H公司產的Promag33系列智能式鹽酸流量計能擔此任(當時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表頭上的三個紅夕撇摸鍵使將來的操作完全和老儀表一樣在現場完成，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現遠程操作。該方案投資僅為三萬元人民幣左右(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)增加一個直流2hV、2.5W的二位三通電磁閥，用來控制調節閥的氣源(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輸出容量*大僅為0.lA/24V，故增加一個觸點容量為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盒內)用以可靠驅動電磁閥。
系統構成示意圖見圖2。

4、結束語：

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行了完全相同的改造。 本文所介紹的應用雖然非常簡單，但我們認為該類應用盡管簡單也有其一定的價值，因為它確實非常有效地解決了特定情況下的測量和控制問題。另外此類問題在企業生產中也是較常見的，如若解決得不好或效果不佳，就必定會給企業造成一定的損失，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單，流程短，控制操作方便。主要有兩種方法。

①噴霧干燥-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℃的氣體經燃燒器通入噴霧干燥塔的上部，同時用高壓(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。此法特點是產品無需進行粉碎，噴霧干燥器干燥效率高，干燥物料很均勻，不會發生分層現象。缺點是干燥與縮聚分兩段進行，直接加熱脫水時粉塵損失大。

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。環狀擋板將爐分成火焰段和加熱段。在加熱段中，物料*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，由冷卻筒出來的粒狀產品在研磨機中磨細，從爐中帶出的少量粉料在旋風分離器中回收。此法將干燥、脫水和冷卻結合在一個單元設備內進行，使流程大為簡化，熱利用率較高，而且可以減少基建投資，改善勞動條件。