〔提要〕燒堿(jiǎn)(Na0H)生産中,對進入每(mei)台電解槽的精制(zhi)盆水,過去慣用 玻(bo)璃轉子流量計 測(cè)量流量。這種 流量(liàng)計 的玻璃錐管材(cái)質,以往國内均用(yong)翻矽玻璃制造,而(ér)😄矽離子接觸㊙️介質(zhi)将造成離子膜電(diàn)槽的膜片中毒,從(cong)而大大降低離子(zǐ)膜的壽命,國外在(zai)這種場合下使用(yòng)的玻璃錐管采用(yòng)聚礬玻🍉瑞材質(如(rú)美國、原聯邦德國(guo))這樣可以克🔴服上(shang)述弊病。
1前言
　　氯堿(jian)工業是以氯化鈉(nà)(鹽)爲主要原料生(shēng)産基本化工原料(liào)👈燒堿和氯氣的工(gong)業,燒堿廣泛用于(yú)輕工、化學纖維、紙(zhi)🔱及紙漿、紡織、鋁、肥(féi)皂、印染、冶金、化工(gōng)、食品等工業。而氯(lǜ)氣也以氯氣、液氯(lü)、鹽酸、次氯酸鈉等(deng)形式被廣泛用于(yu)聚氯乙烯氯溶劑(ji)、紙及紙漿、聚氨脂(zhī)🛀🏻、上下水處理及其(qi)他化學藥器等領(ling)域。
　　氯堿工業的發(fa)展狀況,也可以說(shuo)是顯示該國的經(jing)‼️濟活動和🏒産業發(fā)展的水平。盡管我(wo)國燒堿産量增長(zhang)速👌度較快,但尚不(bu)能滿足國民經濟(jì)發展的需要。近幾(ji)年來,每年尚需進(jin)口20萬噸高純度燒(shāo)堿主要用于紡織(zhi)部門。
　　目前世界燒(shao)堿總産量已接近(jin)5000萬噸,其中美國居(jū)第一位🚶,原聯邦德(de)國居第二位,日本(ben)第三位,原蘇聯第(dì)🈲四位,我國爲第五(wu)位。
　　據有關方面預(yu)測、在今後5一10年中(zhōng)世界範圍内氯堿(jian)工業💜将進入一個(gè)持續增長、緩慢發(fa)展的階段,其燒堿(jiǎn)和氯氣的增長率(lǜ)預測如表1。

　　根據市(shì)場需求,化工部生(shēng)産管理部門建議(yì)“八五”期間燒💜堿增(zeng)長速度年平均5.5%,其(qi)中前兩年爲4%,後三(sān)年爲6%,“八五”期間年(nián)産量預測如表2。

　　燒(shao)堿生産主要有隔(gé)膜法、水銀法和離(lí)子膜法。作爲一種(zhǒng)傳統的生産方法(fa),隔膜法的産量最(zui)多,約占50%左右,水銀(yín)法由于環境污染(ran)問題已逐步被淘(tao)汰(如日本到80年代(dai)末已停止生産),離(lí)子膜法是70所代開(kai)始發展的先進的(de)生産方法,目前新(xin)📞技術離子膜法生(sheng)産🌈燒堿裝置及技(ji)術是國際上已成(chéng)熟的先進技術。近(jìn)👄幾年來我國分别(bié)從日本、美國、英國(guó)等國家引進成套(tào)離子膜電解設備(bei)和技術,對發展我(wǒ)國氯堿工業有很(hěn)大的幫助和提高(gao),也促進我國對離(lí)子膜燒堿🌈生産的(de)國産化進程。
　　與以(yǐ)往傳統的隔膜法(fǎ)電解相比較,離子(zǐ)膜法電解其㊙️特點(dian)是能耗低(比隔膜(mó)法、金屬陽極法燒(shāo)堿低30寫♉~35%)産品産量(liàng)質量🎯提高,所産的(de)高純堿是輕紡工(gōng)業極需的原料(即(jí)離子膜法♈電解槽(cao)👅出來的堿液即爲(wèi)産品,純度高,不需(xū)蒸發濃度已達商(shang)品堿要求(31%),同時生(shēng)🈲産出來的氯氣純(chun)度也高,含氧比金(jīn)屬陽極聯産的😍氯(lü)氣低4倍,占地面積(ji)小,投資低(比金屬(shu)陽極裝置低10%),産品(pǐn)成本低、經濟效益(yi)好。因此國際上發(fa)展極快,1990年此法生(sheng)産的燒堿占♈世界(jiè)燒堿總産量20寫,尤(yóu)其是新增的生産(chan)廠在我國大部分(fen)都采用該技術。
2耐(nai)堿玻璃轉子流量(liang)計研制課題的提(ti)出
　　離子膜電解槽(cáo)出口的堿液要求(qiú)進行現場流量指(zhi)示❌,由于玻璃轉子(zi)流量計,直觀可靠(kào),體積小,安裝、使用(yong)、維修方便,價格便(biàn)宜,國内外均采用(yòng)該類流量計🔆。衆所(suǒ)周知,氯堿生産介(jiè)質的腐蝕性是相(xiàng)當嚴重的,盡管國(guó)内已有采用ICr18NigTi及四(si)氟乙烯一六氟丙(bǐng)烯共聚物(FEP)即氟46 耐(nài)腐型玻璃轉子流(liu)量計 ,但實踐證明(ming)仍不能解決氯堿(jiǎn)裝置上的耐腐蝕(shi)問🌈題。
　　近年來,我國(guó)從國外引進的一(yī)批隔膜法和離子(zǐ)膜法燒👨‍❤️‍👨堿裝置🤟中(zhong),已有新型耐腐玻(bo)璃轉子流量計,較(jiào)好地⛹🏻‍♀️解決了強腐(fu)蝕性問題,國内300多(duo)家大小氯堿廠🤟,均(jun)希望國内也能提(tí)供達到國際水平(ping)的耐堿玻璃🐇轉子(zi)流量計。化工部第(dì)八設計院爲解決(jue)耐堿玻璃轉子流(liú)量計國内配套問(wèn)題,選擇了國内生(sheng)産玻璃⭕轉子流量(liàng)計🔱曆🥵史最長、批量(liàng)最大、近年從原聯(lian)邦德國克隆尼公(gōng)司引🔴進了世界一(yi)流玻璃轉子流量(liàng)計專有技術及關(guan)鍵設🙇🏻備的熱工儀(yi)表總廠協商聯合(he)開發研制,經雙方(fāng)研究,同意合💘作開(kāi)發耐堿玻璃轉子(zǐ)流量計。
3氯堿裝置(zhì)用玻璃轉子流量(liàng)計技術要求
經雙(shuāng)方協商确定氯堿(jiǎn)裝置用玻璃轉子(zi)流量計技術要求(qiú)如下。
堿液LZP一40F玻璃(lí)轉子流量計
被測(ce)介質:31%wtNaOH堿液;
被測介(jie)質标稱溫度;80C;
允許(xu)最高介質溫度:150`C;
工(gōng)作壓力:0.15MPa;
允許最大(da)工作壓力:。.25MPa;
量程:1~5m3/h;
公(gōng)稱通徑:DN40;
精度等級(jí):4級;
安裝方式:見圖(tú)1。

②鹽液LZB一25FA玻璃轉子(zi)流量計
被測介質(zhì):NaCI鹽液;
被測介質标(biāo)稱溫度:75C;
允許最高(gao)介質溫度:20oC;
工作壓(yā)力:0.3MPa;
允許最大工作(zuò)壓力:1.ZMPa;
量程:0.3一2.2m3/h;
公稱(cheng)通徑:DN25;
精度等級:4級(jí);
安裝方式:見圖2;

4研(yán)制概況
　　玻璃轉子(zi)流量計的基本元(yuán)件是一根由下向(xiang)上擴大的垂直錐(zhuī)管(通常采用硼矽(xi)酸鹽玻璃成型)和(he)一隻随着流🔅體流(liu)量變化而可以沿(yán)着錐管軸向自由(you)🙇🏻浮動的浮子(通🤞常(cháng)用ICr18NigTi不👌鏽鋼或鋼質(zhi)包塑)。熱工儀表總(zong)廠結合國内玻璃(lí)轉子流量計幾十(shí)年設計經驗💜及引(yǐn)進原聯🌈邦德國克(ke)隆🌈尼公司專有技(jì)術設計了該型玻(bō)璃轉子流量計。研(yan)制耐❤️堿玻璃轉子(zǐ)流量計的關鍵是(shì)選擇新型的耐腐(fǔ)材料及采用與新(xin)型材料相适應的(de)加工工藝。
下面分(fèn)别簡述錐管與浮(fú)子的研制。
①錐管的(de)研制
　　燒堿裝置中(zhong)的鹽液玻璃轉子(zi)流量計,因硼矽酸(suan)鹽玻👅璃有一定的(de)化學穩定性,對鹽(yán)液具有較好的防(fang)腐性能,故鹽液玻(bo)璃☀️轉子🏃‍♀️流量計仍(reng)采用硼矽酸鹽玻(bo)璃成型錐管☂️。但因(yīn)硼矽酸鹽🛀🏻玻璃對(duì)31%wtNaOH堿液的耐腐性較(jiao)差,必🛀🏻須選擇新型(xíng)的耐腐蝕材料,這(zhe)種材料除了在耐(nai)腐性方面要大大(da)優于硼矽酸✉️鹽玻(bō)璃外,仍應保持硼(péng)矽酸鹽玻璃透明(ming)可見,熱穩定性及(ji)☎️一定的抗壓強度(du)。經反複比較及國(guó)産新材料的調研(yán),最後确定采用聚(ju)諷塑料。
　　聚礬(PSF)塑料(liao)是一種新型的熱(rè)塑性材料,具有較(jiào)高的熱性能㊙️和高(gāo)溫下的機械強度(dù)及化學穩定性。國(guo)産S一100本色聚諷的(de)主要💋性能指标見(jian)表3。

國産S一100聚礬塑(su)料耐化學腐蝕性(xing)見表

備注:
優—抗張(zhāng)強度變化率在10%以(yǐ)内,外觀無變化;
好(hǎo)—抗張強度變化率(lü)在20%以内,外觀無變(bian)化;
良—抗張強度變(bian)化率在30%以内,外觀(guān)微變化;
可—抗張強(qiang)度變化率在30%以内(nei)外觀開裂;
耐化學(xué)腐蝕性試驗條件(jian)
溫度:常溫;
試驗樣(yàng)品:2mm×9mm×45mm啞鈴條;
浸演時(shí)間:30天。
　　綜上所述,聚(ju)飒塑料應該是耐(nài)堿玻璃轉子流量(liàng)計錐管的☎️理想❄️材(cai)料,但聚礬塑料因(yin)加工時流動性差(chà),加工比較困難,而(er)錐管又要求透明(ming)可見、光潔度高。
②浮(fú)子的研制
　　國産LZB、LZJ系(xi)列普通型玻璃轉(zhuan)子流量計浮子采(cǎi)用ICrl8NigiT不鏽鋼或瑪瑙(nao)加工而成。近年來(lai),LZB、LZJF系列耐腐玻璃轉(zhuan)子流量計,開始采(cai)用鋼質浮子🚶‍♀️包封(feng)四氟乙烯一六氟(fú)丙🤞烯共聚💯物(FEP)(俗稱(cheng)F46)大大提高了玻璃(li)轉子流量計的耐(nai)腐蝕性能🐪,但在耐(nài)腐蝕性能方面仍(réng)不能滿足各種強(qiang)腐蝕介質的防腐(fǔ)要求,爲了解決耐(nài)⚽堿玻璃轉子㊙️流量(liàng)計浮子耐腐問題(tí),熱工儀表總廠又(yòu)借鑒了國外先進(jin)技術,對國内有關(guan)廠所研制的新型(xíng)材料作了全面比(bi)較,最後選定采用(yong)Hastelloy。鎳基合金。Hasetlloy。鎳基合(hé)金是以鑰鎢等元(yuán)素強化的固溶形(xing)鎳基合金,具有較(jiao)好的抗氧化和抗(kang)腐蝕性能,允許使(shǐ)用溫度最高可達(dá)1180℃,在980℃以下還具有良(liáng)好的強度,合金對(duì)強氧化劑如氯🏃‍♀️化(huà)鐵♍氯化銅的抗腐(fu)蝕能力很⛹🏻‍♀️強,是抗(kàng)潮濕氯氣,亞氯酸(suan)鹽腐蝕的合金之(zhi)一,固溶狀态下抗(kàng)腐性能最好,合金(jīn)的抗氧化和抗還(hai)原氣氛的最高溫(wēn)度可達1150℃,熱工儀表(biao)總廠選用國産3YC24固(gù)溶态鎳基合金分(fèn)别制作鹽🌍液和堿(jian)💃液玻璃轉子流量(liàng)計,該合金的主要(yào)性能分别見表5、6、7。


　　在(zai)解決了錐管和浮(fú)子耐腐蝕材料的(de)選擇及加工問題(ti)後,熱工🙇‍♀️儀表總廠(chǎng)又在其他結構件(jian)方面采取了一定(ding)的防腐😍措施,供燒(shāo)堿裝置配套的鹽(yán)酸和堿液玻璃👉轉(zhuan)子流量計終于研(yán)制成功。
5試驗考核(hé)
①聚礬錐管熱穩定(ding)性試驗
　　将錐管試(shi)樣用标準浮子先(xiān)在常溫下選擇l000L/h、400oL/h、600oL/h三(sān)個流量進🐪行标定(dìng)并記錄下浮子裝(zhuāng)置,然後依次加熱(re)至100,120,250,280℃保溫2.5小時後重(zhong)💚複标👉定,再次記錄(lu)下浮子位置,觀察(chá)浮子位置的變化(huà),檢測結果見表8。
　　因(yin)流量計精度爲0.5%,檢(jian)測浮子位置變化(hua)小于1.6mm,即誤差不大(da)于0.02mm,以上👨‍❤️‍👨結果表明(ming)在150℃以下,流量計精(jīng)度均在誤差範💛圍(wei)内,因此聚礬錐管(guǎn)流量計在150℃以下是(shi)完全穩定的。

②壓力(lì)試驗:聚礬錐管試(shi)樣選擇在進行充(chōng)氣加壓試驗後,結(jié)果表明:加壓至1.6MPa,錐(zhuī)管無變形和破裂(lie)現象加壓至👌2MPa時發(fā)現密封件洩漏無(wú)法檢驗,就這樣的(de)耐壓💛強度已大大(dà)超過硼矽酸鹽錐(zhui)♈管0.9MPa的指⛷️标。
③精度檢(jian)測:在對72台堿液流(liu)量計進行水流量(liàng)标定後,檢查标定(ding)❄️刻✌️度位置表明全(quan)部刻度的不一緻(zhì)差值小于1.5mm,計算收(shōu)縮💛率波🏃‍♂️動能控制(zhi)在0.03mm以内,對單标的(de)流量計完全符合(hé)精度要求。
　　經試驗(yàn)考核,采用聚礬錐(zhuī)管的堿液流量計(jì)與采用硼🔞矽酸鹽(yán)💃🏻錐管的鹽水流量(liàng)計完全符合設計(ji)要求。
6結論
　　燒堿裝(zhuang)置用耐腐鹽水流(liú)量計與堿液流量(liang)計采用聚礬塑料(liao)🙇🏻制成的錐管及3YC24固(gù)溶态鎳基合金制(zhi)成的浮子不僅能(neng)精确測量各種液(yè)體和氣體介質,完(wán)全能滿足燒堿裝(zhuāng)置強腐蝕介質❤️流(liu)量測量的要求,而(ér)且也适用于對硼(peng)矽鹽錐管具💋有腐(fu)蝕作🏃‍♀️用的其他介(jiè)質,爲我國的耐腐(fǔ)流量🐕計的發展提(tí)📞供了新的途徑.

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