摘 要： 本文主要介紹了簡易孔板差壓流量計(jì)在PVC生產(chǎn)中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了依據(jù)孔板前后壓差、孔板通徑等參數(shù)核算孔板流量的簡單方法，并分析了影響孔板流量準(zhǔn)確性的因素及制作安裝時(shí)應(yīng)該注意的一些問題。
關(guān)鍵字： 孔板 流量 轉(zhuǎn)化器 溫度 測量精度
1 氯乙烯合成簡要流程
經(jīng)過干燥的乙炔氣體與通過一定的配比（1：1.05～1.1）混合后經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱，進(jìn)入串聯(lián)的組轉(zhuǎn)化器，乙炔和的混合氣借轉(zhuǎn)化器列管中吸附于活性炭上的催化劑，使乙炔和合成轉(zhuǎn)化為氯乙烯，組轉(zhuǎn)化器中未反應(yīng)的混合氣再進(jìn)入第二組繼續(xù)反應(yīng)，第二組轉(zhuǎn)化器填裝活性高的新催化劑，合成反應(yīng)的熱量，由循環(huán)熱水移走。
2 消耗原因分析
1）活性炭載體強(qiáng)度低，隨破碎活性碳流失；2）原料氣不純將還原為氯化亞汞和金屬汞等幾方面；3）轉(zhuǎn)化器內(nèi)反應(yīng)溫度高，升華流失；4）單臺轉(zhuǎn)化器混合氣流量開的大，新裝觸媒轉(zhuǎn)化器，主要從控制轉(zhuǎn)化器混合氣流量進(jìn)行說明。
影響轉(zhuǎn)化器觸媒使用壽命的重要因素是單臺轉(zhuǎn)化器通入的混合氣流量的大小，單臺轉(zhuǎn)化器混合氣流量不易開的過大，尤其是前期開得過大是導(dǎo)致觸媒快速失活的一個(gè)最重要的因素，目前大多企業(yè)在轉(zhuǎn)化器上沒有安裝流量計(jì)來監(jiān)控流量，通氣量的大小靠閥門開度人為調(diào)節(jié)，由于新裝觸媒在二組轉(zhuǎn)化器上使用時(shí)間較長且轉(zhuǎn)化器進(jìn)氣管線管徑大都在DN150以上，憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)閥門開度存在很大的隨意性和不確定性，但如果購買流量計(jì)一個(gè)就要近萬元，按一套10萬噸產(chǎn)能的PVC生產(chǎn)裝置算，需配置至少40個(gè)流量計(jì)，這不但造成了很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，并且對流量計(jì)的日常維護(hù)也需要耗不少人力物力，由于轉(zhuǎn)化器混合氣流量測量不需要很精確，可以通過自制孔板差壓流量計(jì)來解決這一問題。
3 孔板差壓流量計(jì)工作原理
孔板式差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測孔板產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測孔板與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動(dòng)連續(xù)性方程和伯努利方程為基礎(chǔ)的。
3.1 核算依據(jù)
Q表示孔板流量，單位：Nm3/h；α表示流量系數(shù)：0.738（專業(yè)孔板設(shè)計(jì)廠家提供） ε表示流束膨脹系數(shù)：0.997870d為孔板開孔直徑，單位mm；
△p為孔板前后壓差，單位為Pa；
要算出Q，需要知道混合氣密度ρ，算混合氣密度先依據(jù)公式ρ=m/V已1摩爾混合氣為基本單位算出
依據(jù)公式：PV=nRT 算出1摩爾混合氣體積：
P為混合氣孔板前壓力，單位為Pa；
N為混合氣摩爾數(shù)此處取值1摩爾；
R為氣體常量：8.314J/mol·k
T為混合氣進(jìn)口溫度，單位K；
將以上數(shù)據(jù)帶入公式可算得體積V，單位m3
混合氣的平均分子量，可由檢測混合氣體的成份得出；混合氣體的平均分子量等于各分氣體分子量乘以此氣體在混合其中所占的比例：M平均=M1×A1%+M2×A2%+M3×A3%
3.2 核算舉例
已知條件：混合氣進(jìn)氣溫度：70℃；孔板通徑：57.5mm；孔板前壓力19.7KPa，孔板后壓力16.3Kpa；混合氣體積成份為：一組出口含乙炔：22.5％，含：22.8％；含VC：51％，惰性氣體3.7％。
△p為孔板前后壓差：19800-16400=3400pa 依據(jù)公式：PV=nRT算出1摩爾混合氣體積： P為混合氣孔板前壓力，此處取值121Kpa；
N為混合氣摩爾數(shù)此處取值1摩爾；
T為混合氣進(jìn)口溫度，測得70℃左右；（343K）
數(shù)據(jù)帶入公式得：
121×V=1×8.314×343
V=23.57m3
一組出口含乙炔：22.5％，含：22.8％；含VC：51％，惰性氣體占3.5％左右；
1摩爾混合氣的平均分子量 以下是廠家依據(jù)筆者提供的生產(chǎn)現(xiàn)場相關(guān)參數(shù)信息制作的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)壓差與流量的對應(yīng)關(guān)系式，自制孔板通徑與標(biāo)準(zhǔn)孔板開孔通徑一致：
從表1中可看出：孔板壓差在3458Pa時(shí)，孔板流量計(jì)顯示流量為455.50m3/h
通過公式核算出的數(shù)據(jù)為421.5m3/h
偏差率為：（455－421）/455＝7.5％
在流量準(zhǔn)確性要求不高的轉(zhuǎn)化器上使用可以滿足生產(chǎn)需要。 3.3 影響孔板測量精度的因素分析 板制作及安裝精度：孔板流量計(jì)選材制作要嚴(yán)格，制作孔板要求前端面不容許有明顯劃痕，前后端面平行，出口邊緣無毛刺，其開孔斜面頃角在30～45℃之間，孔板開孔直徑的加工要非常精確，孔板前、后的取壓孔盡可能的等距靠近孔板，引壓管線不易太長，正確的取壓孔及引壓管線的制造、安裝及使用是保證獲得真實(shí)差壓值的關(guān)鍵，只有加強(qiáng)制造及安裝的規(guī)范化工作才能達(dá)到目的。
混合氣溫度及成份變化：混合氣體溫度及轉(zhuǎn)化率變化都會(huì)對孔板的測量準(zhǔn)確度照成影響，所以日常生產(chǎn)中盡量保證生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)化率穩(wěn)定。
4 結(jié)束語
通過近一年來的現(xiàn)場使用驗(yàn)證，自制孔板流量計(jì)可以滿足生產(chǎn)需要，且日常檢測非常方便、快捷，為崗位人員科學(xué)調(diào)整轉(zhuǎn)化器流量提供了依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，并為企業(yè)節(jié)約了采購流量計(jì)的費(fèi)用，省去了日常的維護(hù)、修理工作，在pvc行業(yè)中有很大的使用空間。 |
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