氯碱装置氯气计量方式探讨

作者：曾江平

（中石化江汉油田分公司盐化工总厂，湖北潜江 ），转载本文请注明文章作者版权。

摘 要：探讨了氯碱装置液态氯气及气态氯气的计量方法，通过分析氯气的性质、流量计的使用情况介绍了在几种工艺状态下的氯气的计量仪表选型方案，对同类型的氯碱装置的氯气计量具有一定的借鉴意义。

氯气生产及处理工艺流程简述
        从盐硝厂化盐工段送来的盐水通过盐水精制后进入离子膜电解工段进行电解， 生产出烧碱、氯气、氢气，电解工段生产的湿氯气通过管道送入氯气处理装置进行干燥加压处理得到干燥的气态氯气，氯气处理的干燥氯气作为中间原料送入到下游装置：合成盐酸装置、漂粉精厂、强氯精事业部，而作为外卖产品的氯气通过氯气液化装置生产出液态氯气，液态氯气通过管道、液氯钢瓶、液氯槽车输送给用户。 作为主要原料，氯气流量检测对于工艺控制和成本核算意义重大。

2 氯气计量方式选择
        氯气由于性质特殊，流量检测难度较大。多年来，我们对此问题作了许多研究和试验 ，基 本 形成了一种较有效的氯气计量方法。 下面针对氯碱装置各种工艺状态下的氯气的计量方式分别进行了探讨。

2.1 气态氯气的计量方式。
        氯气是一种强腐蚀性气体， 密 度 为 3.21 kg/m3， 操作压力一般为 0.1～0.3MPa。 由于氯气的强腐蚀性，对测量仪表的材质要求较高。 在气态氯的计量上我们使用了孔板流量计测量和涡街流量计测量方式。

2.1.1 孔板流量计测量氯气流量。
        在合成盐酸装置，氯气和氢气需要按一定的流量配比后送入合成炉燃烧制备氯化氢气体，氯气在这种情况下主要用于中间控制， 因此氯气流量计量精度不需要很高，可以选用孔板流量计来测量氯气流量。 由于氯气对大部分金属具有强腐蚀性， 取压孔板选用比较重要：可以使用 316L、哈氏合金 C 及钽材质来制作。考虑到氯气含水较低、孔板制作成本因素，我们选用316L 材质来制作孔板。

2.1.2 涡街流量计测量氯气流量。
        涡街流量计是一种流体振动型流量计，是应用流体振荡原理来测量流量的。 江汉油田盐化工总厂漂粉精厂、强氯精事业部所使用的原料之一为气态氯气，氯气的计量采用了美国罗斯蒙特涡街流量计 8800D 系列。 主要原因有：（1） 由于通氯管道隔离阀内漏等故障使得反应釜内的浆料回流到氯气管道，这种工艺状况不能使用孔板流量计、 转子流量计来测量氯气流量，而涡街流量计仪表内腔介质的通过性好浆料的返流不会集聚在仪表里造成无法测量的故障；（2） 由于氯气管道口径为 50mm， 如果使用质量流量计来进行计量，成本高，性价比差。

        由此可见，选择涡街流量计作为氯气流量测量的方案为最优方案。 在这种工艺条件下，选用涡街流量计的关键点：（1）材质；（2）流量计前后直管段的要求；（3）温度压力补偿仪表的安装部位。 做到以上几点就可以测量出比较精确稳定的流量值。 通过10 多年的使用来看，效果比较好。

2.2 液氯计量方法探讨。
        氯气处理干燥后的氯气送入氯气液化装置进行压缩处理得到液态氯，液氯是一种黄绿色透明液体，通过液氯输送泵把液氯从液氯储罐充装到液氯槽车、 通过管道送入液氯用户、充装到液氯钢瓶，这三种方式对液氯都需要进行计量，计量方式各不一样：液氯槽车充装计量采用质量流量计、管道输送计量采用质量流量计、液氯钢瓶充装采用电子秤计量。

2.2.1 液氯充装过程中流量计量的重要意义。
        我国对液氯容器及其充装有严格的规定 ， 并 有 公安、消 防、安监等部门在运输环节上进行严格监督 检 查，对过量充装的处罚力度是相当大的。 为此，在液氯充装时就要进行实时监控 ，防 止 过 量充 装。 由 此 可 见，液氯充装过程中的计量就显得十分重要。

2.2.2 质量流量计在液氯充装计量中的应用。
        江汉油田盐化工总厂液氯槽车充装量较大，充装高峰时有 10 台左右的液氯槽车需要充装。 通过对其他厂家氯碱装置的液氯计量仪表进行调研、 技术交流，目前能准确计量液氯流量的仪表最好的测量方式是使用质量流量计。目前国内质量流量计生产厂家由于起步晚，技术上达不到准确计量的目的，大多数氯碱装置的液氯计量选用了德国 E+H 公司的质量流量计、美国艾默生高准科氏力质量流量计。 E+H 公司的质量流量计型号为 83F50,DN50, 哈 氏 C材 质 ， 精 度 为 0.1% ， 艾默生公司的选型为CFM200H，DN50,哈氏 C 材质，精度为 0.35%。 江汉油田盐化工总厂液氯槽车充装台共安装 4 台质量流量计，满足了充装需求，提高了充装效率和安全性，计量效果理想。 基于质量流量计的计量准确性和高精度，液氯装置新增一液氯输送管道至化工园区的用户取代原利用液氯钢瓶供氯，管道供氯计量也采用质量流量计进行计量， 选用艾默生 F100H型质量流量计计量，达到高精度计量的要求。 目前江汉油田盐化工总厂在液氯装置实现液氯充装自动控制。

2.2.3 液氯钢瓶的计量。
        常情况下液氯钢瓶的计量采用电子地上衡，一般使用专用的液氯钢瓶秤。 而钢瓶的复秤采用电子吊钩秤。 液氯钢瓶充装量有500kg 和 1000kg 规格，我们选用梅特勒托利多推出的框架秤，专用于钢瓶灌装的称重，这种秤的优点有：（1）带有钢瓶滚轮支架可放置多种规格的钢瓶，并且方便钢瓶转动连接充装管；（2） 采用 4 只专用桥式传感器能耐冲击，传感器寿命长；（3）秤台表面涂覆防腐涂料耐腐蚀；(4)称重显示仪能将信号传入称重显示大屏和 DCS， 方便充装工人监控充装重量，信号接入 DCS 后能建成自动充装系统，达到安全、高效的充装工作。

3 结束语
        由于氯气计量仪表的重要性，在各种工艺状态下如何选择计量仪表既要达到性价比高、 安全准确，也要在工艺控制中测量稳定、可靠，我厂仪表和计量人员一直在探索和实践中，经过多年的经验积累和应用效果检验，得到氯碱装置氯气计量的目前较为经济合理的计量方案，为企业的生产工艺控制和氯气贸易结算提供了可靠的保证，对江汉油田盐化工总厂扩建和新建氯碱装置的氯气计量有借鉴意义，对其装置也有一定的参考价值。

了解了解

氯气一般比较脏，采用孔板时可选用双法兰的变送器进行测量差压

这种介质下，钽材的孔板耐受性更好