灰乳密度計在純堿生產中的應用

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(山東海化股份有限公司純堿廠 ，山東 濰坊　262737 )

山東海化純堿廠是氨堿法純堿生產的特大型企業。石灰乳是氨堿法純堿生產的一種重要原料，鹽水精制和氨的回收中，都需要大量的石灰乳。生產中所用的石灰乳，要求有較高的Ca(OH)2濃度，以減少蒸氨液體的體積，節約蒸汽。高質量的石灰乳含量可高達160～220 tt,一般濃度在150～160 tt。灰乳的密度關系到生產、設備、消耗的多個環節。盡可能提高石灰乳濃度，降低石灰乳黏度，便于輸送，減少雜質，以減輕設備磨損，降低蒸汽消耗。由于石灰乳顆粒較多、黏稠度大，灰乳密度的在線分析一直是個測量難題。

1　工作原理

石灰乳受激而發生振動時，其振動頻率或振幅與石灰乳本身的質量有關。如果在檢測段內充以一定體積的石灰乳液體樣品，則其振動頻率或振幅的變化便反映一定體積的石灰乳液體的質量,在測得質量和體積的條件下，經運算求得密度。

傳感器采用科里奧利力原理設計，通過測量流體在振動管道中流動產生的科里奧利力F與質量流量成正比實現F=2wxqm，質量流量qm=ρμA。A——截面積；μ——流速；ρ——密度；ρ=ρm/μA。

2　構成和功能

灰乳密度計由質量流量傳感器和轉換器組成。傳感器由測量管、驅動器和感應器組成。轉換器由前置放大器、濾波整形、轉換電路、微處理器、輸入輸出接口電路組成。傳感器能夠對灰乳質量流量直接測量，同時還可以測量流體密度及溫度。轉換器能夠實現體積流量、流速、電流輸出、運算功能，內部參數可以組態，支持MODBUS協議、小流量切除、零點標定、彈狀流抑制功能、超限報警功能。

3　改進安裝

3.1　灰乳預處理

為降低石灰乳中的顆粒含量，取得穩定的石灰乳清液，首先對灰乳預處理。采用旋液分離器對灰乳初步分離澄清，然后用過濾網進一步過濾雜質和顆粒。

3.2　傳感器管路吹洗

石灰乳中含顆粒、氣體、黏稠情況，選擇安裝過濾器、氣液分離器、沖洗水等預處理裝置。將傳感器安裝點選擇在鹽水車間五樓灰乳主管線上，安裝方式為旗式安裝，利用循環水進行定時沖洗過濾器和傳感器，保證儀表長周期穩定運行。安裝如圖1所示。

3.3　減震安裝

安裝時確保管道穩固，以避免管道擾動影響儀表測量。在連接的剛性管道兩端增加金屬軟管，以減少震動影響，嚴重時安裝脈動流抑制裝置。為了精確校準零點，在傳感器的上、下游加裝斷流閥，并保證下游閥關閉時無泄漏。

3.4　旗式安裝

為了防止料漿的沉積，方便排空，傳感器采取向上旗式安裝的方式。測量介質應自下而上流動，正反向安裝沖洗管路，排空閥等裝置，便于清洗維護傳感器管路。

3.5　接地

如果管線的連接處是通過地面固定的，傳感器可以通過管線接地。如果未經管線接地，則連接一根接地線至變送器接線盒的內部或外部接地螺釘，通過接地引線至大地，或遵從設備接地網要求，用14AWG(2.5 mm)或更大規格的銅線接地，所有接地引線盡可能短，阻抗小于1 Ω，不正確的接地會引起測量誤差。

3.6　供電

布線應考慮耐腐蝕、耐高溫、傳輸距離等因素，應遵守行業法規要求和習慣安裝；為了保證最大隔離電氣噪聲，要避免電源線和信號線并行走線，且電源線和信號線不允許從同一線孔進入；變送器和功率放大器使用兩路電源分開供電；完成接線后壓緊接線盒，確保電纜進線口完全密封，防止潮氣進入，否則可能導致測量誤差和流量計故障的產生。

4　應用與維護

變送器設置主要包括流量設置、輸出設置、顯示設置、單位設置、校準設置以及流速設置，至少標定三次，如果三次標定值接近則說明系統運行正常，零點值按最后一次的標定值為準。在使用過程中，故障原因分應用問題和儀表系統問題兩部分，應用問題較為復雜、經常發生，如工藝、介質狀態變化引起測量波動誤差，應根據實際情況分析，定時沖洗過濾器和傳感器是保證儀表正常運行的條件；儀表的故障診斷可以借助面板上LCD顯示器的報警信息，對照故障信息表查找原因，如：寫入和讀出數據錯誤、超過設定值、輸出飽和、介質有泄漏等。

當長期使用或更換傳感器后，再次使用發現精度不符合指標要求時，則需要重新標定。標定方法優先采用稱重法，系數修正公式：F.S1=F.S0×(1+(M-MT)/MT)，其中(F.S1修正后系數、F.S0修正前系數、M標準質量總量、MT變送器指示的質量總量)。修正系數應采用多次測量修正的平均值，將修正后的系數輸入后重新標定，若不符合要求需重復上述過程。

5　結　語

海化純堿廠新老線鹽水車間各投用一臺石灰乳密度計，實現了在線連續檢測，指導了石灰乳制備工藝操作，穩定了灰乳含量；對調配蒸餾母液量、節約蒸餾汽耗、降低氨耗都有重要作用；同時提高石灰利用率，減少過剩灰，降低雜質，減輕設備管線磨損、結疤，延長了設備壽命；延長蒸餾塔的生產周期，降低清理費用，降低了蒸汽消耗。

[1]中昊(大連)化工研究設計院有限公司.純堿工學[M].北京：化學工業出版社，2014