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電磁流量計

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電磁流量計并聯在對苯二甲酸裝置中的應用探討

來源:作者:發表時間:2021-12-18 10:13:47

        摘要:目前對苯二甲酸(PTA)投產規模及產能越來越大,對應管道的尺寸也在放大,如果選用大尺寸的流量計,勢必增加成本;且PTA裝置屬于連續運行裝置,大口徑的流量計在檢修維護方面也存在難度。通過使用并聯電磁流量計可以有效降低后期的檢修維護費用,且能保證裝置的安全穩定運行。

 
        對苯二甲酸(PTA)是對二甲苯(PX)的下游產品,是化纖行業的重要原料。2021 年上半年中國將有總共 800 萬 t/a PTA 新產能釋放,成為全球很好大 PTA 生產大國。得益于 PTA 技術的不斷進步,PTA裝置規模日趨大型化,單套產能從最初的60萬t/a提升至250萬t/a,未來甚至會超過300萬t/a。裝置規模大幅提升導致所需管道的尺寸在不斷放大,管道尺寸的增大影響了流量計的選型,特別是對于電磁流量計這類的選型。如果選用大尺寸的流量計,勢必會增加前期項目建設成本。同時由于包括電磁流量計在內的流量儀表都存在盲區流速問題,當管道流速低于盲區流速時,流量計不能穩定工作從而影響整個PTA生產。PTA生產屬于大型的高溫、高壓、高流速、大流量、易腐蝕的連續化生產,測量儀表的可靠、穩定、準確既能保證裝置的安全穩定運行,又能對產品質量的控制起到關鍵的監測作用,同時還能給操作人員在降低生產消耗和物耗方面提供理論依據。 
 
1 電磁流量計
        電磁流量計是利用法拉第電磁感應原理來測量導電液體流量的儀表,主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等部分組成。當導體在磁場中做切割磁力線運動時,在導體中會產生感應電勢,感應電勢的大小與導體在磁場中的有效長度及導體在磁場中做垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理,當導電流體在磁場中做垂直方向流動而切割磁力線時,也會在管道兩邊的電極上產生感應電勢。
 
        電磁流量計具有測量精度高、穩定性好、可靠性高等特點。電磁流量計除可測量一般導電液體的流量外,還可測量液固兩相液體、高黏度液體及鹽類、強酸、強堿液體的體積流量,可廣泛應用于化工、輕紡等行業。在 PTA 行業中,由于重要管道介質多為高溫、高壓的漿料,所以此類管線都需要用電磁流量計來測量漿料的流量。
 
        電磁流量計的性能、質量對企業的經濟效益有重要影響。一般分體的電磁流量計要比一體的耐高溫,價格高,其主要用于工業管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質。其特點是壓力損失小、可測流量范圍大、精確度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數的影響。 
 
2 并聯流量計的使用
        以PTA精制工段的重要電磁流量計為例,PTA精制工段粗對苯二甲酸(CTA)漿料增壓泵去往第五結晶器預熱器管線DN400的管道,所需流量計類型為與 DN400 法蘭連接的電磁流量計,壓力等級為300 LB。
 
        此電磁流量計在精制工段主要測量 CTA 漿料通往精制高速泵前的總流量。管道內的主要介質CTA漿料溫度高、流速快、流量大,對電磁流量計精度要求非常高。流量的偏差會直接影響產品質量的控制、裝置的運行、能耗物耗等等。例如裝置流量大小影響CTA漿料濃度計算模塊,CTA漿料濃度測算不準確直接影響操作人員對精制工段產品質量好壞的判斷,故流量的精確測量也就顯得尤為重要。假設在該工段使用并聯的電磁流量計并對管道系統加以改進,在 DN400 主干管流速低于盲區流速情況下(低于流量計最低流速就會產生盲區流速),利用小口徑電磁流量計實現對 DN400 管道流量的穩定可靠計量。 
 
3 具體方案
        用一臺電磁流量計測量并聯管路上通過管道流通截面積的流量,由于各個分支管路的阻力損失相等,因此在計算單位質量流體流過并聯管路的阻力時,只需考慮任一支管的阻力即可。在 DN400 的主管道上分出一根 DN200 的并聯管道且壓力等級都為 300 LB,在 DN200 的并聯管道上安裝一個DN200的電磁流量計用來測量流量。與并聯管道并行的 DN400 的主管道也縮徑為 DN200 管道。已知DN200 并聯管道與主管縮徑 DN200 管道的流速、壓力、溫度相同,則測出并聯管道流量的倍數等同于 DN400 主管線通過的總流量。并聯流量計使用圖例見圖1。 
并聯流量計使用圖例
4 并聯流量計與常規流量計對比
        在PTA裝置內,介質為漿料的主管管徑越大,則使用的電磁流量計造價成本越高,同時大管徑下對于流量測量的精確度也要求越高。
 
        據了解,目前PTA裝置內能使用的最大的電磁流量計為DN600。在PTA裝置上使用的電磁流量計對溫度、壓力有相當嚴格的要求,流量計在使用時必須是滿管測量,否則會出現測量流量值波動較大的情況,從而影響裝置生產。并聯流量計的使用能有效降低裝置的造價成本,在重要工段利用小口徑流量計可以穩定、可靠、準確地測量出通過主管道的流量。
 
        PTA裝置屬于連續運行裝置,大口徑的電磁流量計在檢修維護方面也存在難度,其拆裝、檢修、維護耗費大量人力與時間,但通過并聯流量計的使用可以有效降低后期的檢修維護費用。 
 
5 展望
        隨著PTA裝置規模、產能不斷擴大,裝置內的管道口徑也在不斷放大,大口徑的管道流量實時監測會成為裝置瓶頸。由于電磁流量計傳感器結構原理的限制,大口徑電磁流量計的造價成本也直線上升。并聯流量計在大口徑的管道上用已經成為必然趨勢。并聯管路上使用小口徑流量計更能穩定準確地測出主管路的流量,給予操作員精確的流量監控實時數據,確保裝置能夠連續穩定運行。
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