浅析在染料生产工艺中如何正确造型合适的流量计

一、本文概述　
　　染料技术是一项历史非常悠久的技术，据考古结果表明五千年前在古老的印度和中东地区就已经开始流传，发展到现代社会，染料工艺已发展成为一种专门的、独立的行业，为各行各业的印染需求提供服务。染料通常情况下溶于水中，一部份的染料需要媒染剂使染料能黏着于纤维上。能够使一定颜色附着在纤维上的物质，且不易脱落、变色。由于染料是通过液体状态才能够将自身的染色成份附着印染到其它的物质上，因其涉及的物料种类繁多，物料特性各不相同，而且染料反应过程须要精确控制，这需要对反应物进行精确计量，这必然涉及到如何正确选择流量计的问题。
 
　　如何选用合适的流量仪表对这些物料进行准确计量是一个极具技术要求的工作，需要注意许多细节的问题，一旦选型不对就会引出很多问题，例如反应控制不准确、浪费原料或维护成本过高等问题。本文通过苯胺黑染料生产装置来说明如何通过特定的步骤正确选用合适的流量仪表，对染料工艺流量仪表的选型有一定的指导意义。
 
二、流量计选用时面临的问题
　　染料项目特点是间歇操作、流量范围变化大、有压差变化、物料品种多、粘度大、有毒、易燃等。物料的反应通常是在苛刻的条件下进行。在染料项目中被测物料的特性、测量目的、投资规模、使用要求等有各种不同的要求。这些众多的情况，使得选择合适的流量仪表并不容易。以下结合苯胺黑装置的具体实例来说明选择流量仪表步骤，以达到选用的流量仪表使用稳定、维修方便、仪表价钱合理、维护成本低等最终目标。
 
三、苯胺黑装置生产流程简介
　　苯胺黑装置的生产原理是用苯胺、回收苯胺、硝基苯、盐酸、热水等通过缩合、酸化等反应生成醇溶性苯胺黑。
　　醇溶性苯胺黑装置的工艺流程如下：
　　下面对各个工艺流程分别进行详细描述。
　　（1）预热过程：通过输送泵将液体原料苯胺、回收苯胺分别打入预热釜中待用，搅拌下缓慢加入规定量的三氯化铁，加完后密闭预热釜的加料口。随后向预热釜的夹套内通蒸汽加热预热釜内的物料。
　　（2）缩合过程：将预热釜内物料利用蒸汽压至缩合釜内，启动缩合釜的搅拌器，同时向缩合釜的夹套中通入导热油加热缩合釜内的物料，通过计量槽将硝基苯加入缩合釜中进行反应，反应完成后保温一段时间（系统预设定时间）。
　　（3）酸化过程：通过泵将盐酸和热水分别打入酸化釜，然后将反应好的缩合液通过蒸汽压至酸化釜，启动酸化釜的搅拌器，酸化过程中检查酸性，若酸性不足，应通过输送泵补加废硫酸，待酸化反应完毕后将物料放入水洗箱。
　　（4）水洗及带式水洗过程：水洗箱铺好滤布接受来自酸化锅的酸化物，滤液流入母液中和釜后再蒸馏出苯胺循环使用。用热水多次洗涤酸化料，洗至终点为止。洗液同样吸入母液中和釜中。
　　（5）过滤过程：将经水洗后的滤液送到带式真空过滤机，经真空过滤脱水后的物料由溜槽送到螺旋输送机上，脱下来的水流入母液中和釜中。
　　（6）干燥过程：来自螺旋输送机的物料进入闪蒸干燥器，以热空气干燥，干燥后进行气固分离，分离出来的固体物料进入料仓，气流经布袋除尘带走固体物料后放空。
　　（7）包装过程：将干燥好的物料吸入料仓，经星形下料口放料于振动筛，经过筛粉碎后，切换真空物料吸到料仓中，经下料器进行成品包装。粉碎、包装完毕后停真空泵。
 
四、分析工艺装置中需要流量控制的点
　　通过分析工艺流程可以知道下列地方需要进行流量测量：（1）预热工序需要流量计量的反应物有苯胺、回收苯胺。（2）缩合工序需要流量计量的反应物有苯胺、硝基苯。（3）酸化工序需要流量计量的反应物有热水、副产盐酸、废硫酸。（4）公用管道需要流量计量的反应物有蒸汽、循环冷却水、工厂空气、仪表空气、工业水。
 
五、实际仪表选型步骤
　　首先按需要测量的物料不同的测量目的得出装置的原辅材料的测量要求表。
　　根据上表苯胺、回收苯胺、硝基苯、盐酸、废硫酸及蒸汽的流量计精度选1级，空气、循环水、工业水的流量计精度选0.2级。
　　其次根据流体特性整理出原辅物料特性表。
　　对于这些物质我们在常用流量仪表有：节流装置、椭圆齿轮流量计、转子流量计、涡街流量计、涡轮流量计、质量流量计、电磁流量计、超声波流量计等，它们有各自不同的特性。
　　再根据经济因素及常用流量仪表种类得出仪表费用表。仪表的费用不仅是仪表本身购置费，其实还应该包括附件费、安装费、运行费、维护费、校验费和备件费等。
　　最后考虑流量仪表的适用范围及安装要求。
　　
         5.1 流量仪表适用范围
　　节流装置适用于测量洁净流体，不能测有杂质的流体，对DN50管径以下、低雷诺数的流体测量精度不高；椭圆齿轮流量计对粘度不敏感，适用粘度高的液体，但对高温或流体介质中含有杂质就不适用；转子流量计只适用于DN50管径以下、低雷诺数的流体测量；涡街流量计精度很高，但受密度的影响很大；涡轮流量计精度很高，但不适于长期运行，受粘度影响较大；质量流量计精度很高，但只适合中小尺寸的管道流量测量；电磁流量计适用于测量各种导电液体，但不适用于高温场合；超声波流量计适用范围很广，但当测量液体中含有气泡或杂质时，测量精度会降低；靶式流量计适用粘度较高或含有悬浮物质的液体及各种气体。
　　
         5.2 流量仪表的安装要求
　　节流装置的种类较多，但各种装置的上下游直管段基本要求前10D后5D。椭圆齿轮流量计可以水平安装也可以垂直安装；电磁流量计一般应垂直安装，上游直管段不小于5D，下游直管段不小于2D；转子流量计应垂直安装，上游直管段不宜小于2倍管道直径；涡街流量计安装要求较复杂，根据不同条件有不同要求，上游直管段15～50D（视配管情况而定），上游家整流器时，上游不少于10D，下游不少于5D；涡轮流量计要求水平安装，直管长度上游不少于20D，下有不少于5D；质量流量计安装要求较高，传感器与变送器出厂前必须配套标定，安装时需一一对应；超声波流量计在不同测量方式下有不同的安装要求；靶式流量计可以安装在水平管道或自下而上的垂直管道上，上游直管段10D，下游直管段5D。
　　项目实际选择流量仪表是根据以上三个表及仪表的特性来选择相应的仪表，过程如下：
　　因本项目中物料的流量、温度变化的范围较大，故综合考虑物料特性、流量及使用环境后初步可以得出：（1）对于苯胺、硝基苯靶式流量计较适合。（2）对于盐酸、硫酸电磁流量计较适合。（3）对于蒸汽适合的流量计是涡街流量计。（4）对于空气靶式流量计较适合。（5）对循环水、工业水、生活用水电磁流量计较适合。
　　从安装要求可以知道靶式流量计、电磁流量计的安装要求较简单，涡街流量计安装要求较复杂。
　　
        最后从经济因素来考虑仪表选择。
　　例如有的仪表购置费低，但实际运行后维护费用很高，按使用十到十五年考虑，维护费用可能远大于仪表购置费。而且如果考虑因为维护而停产造成的损失更可能远大于几十倍的仪表购置费。仪表选型时如果考虑到这些问题，选型时首先选择性能稳定、运行费用低、维护费用低的仪表。这样虽然前期的仪表购置费或备件及修理费贵些，但总体的运行效果稳定而且总的费用并不高。
　　故在染料项目中我们首先要考虑生产的稳定性与连续性，通过查表3我们可以知道：（1）靶式流量计仪表费用为中。（2）电磁流量计费用为中等偏低。（3）涡街流量计费用中等。（4）通过以上仪表选择的步骤，苯胺黑装置的流量仪表最终选型如下：（5）苯胺、硝基苯、空气应选用靶式流量计，它的安装要求不高，仪表费用中等。（6）盐酸、硫酸应选用电磁流量计，它的安装要求最低，仪表费用中等偏低。（7）蒸汽应选用涡街流量计，它的安装要求视具体情况而不同，仪表费用中等。
 
六、结论
　　通过以上实例的分析我觉得染料项目的流量仪表的选型应按照以下顺序进行：首先确定仪表的测量要求；其次初步确定相应介质对应的流量仪表的类型；最后分析仪表的性价比最终确定仪表选型。通过这三个步骤可以消除流量仪表选型中出现的选型错误、误差偏高或偏低、仪表费用过高等问题