科氏力质量流量计在精细化工生产中的应用
发布时间：2023-06-15 22:04:09来源：hseauto.cn来源：..
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进入新世纪我国经济的飞速发展，科学技术的应用正在渗透生活生产的各个方面，这就使得科氏力质量流量计在精细化生产中得到广泛应用，其作为精度最高的流量计之一，有着独特的优势。科氏力质量流量计是以测量质量流量为目的，主要是由变送器与传感器构成。
1 科氏力质量流量计的基本原理与特点
科氏力质量流量计的基本原理为：首先选用一根两端被固定且管壁较薄的测量管，在测量管内部接通需要测量的流体，在中点处以测量管谐振频率或接近谐振的频率（或其高次谐波频率）所激励”，在测量管内部的流体就会产生科里奥利力，中点左右的流体就会产生方向相反的挠曲，且挠曲的大小程度是和流体的质量成正比的，这时利用电磁学或者光学的原理就能检测出挠曲的量，就能准确的计算出测量管中的质量流量。科氏力质量流量计的特点为：①对质量流量可以进行直接的测量，并且其测量结果的准确度较高;②在进行测量时，流体特性（如粘度、密度等）对测量结果的影响较小;③可以对各种含微粒的浆液和非牛顿流体进行测量;④可以对多种参数进行测量，如密度、温度等。
2 在精细化生产中的应用探讨
2.1 在光合生产中的应用
结合实际的案例探讨科氏力质量流量计的应用。例如，某X公司主要的生产产品是氨基甲酸酯类的农药，在生产这种农药时，光气生产是一个非常关键的环节，光气的稳定程度和浓度在该种农药合成的过程中有着重要作用。光气生产过程主要如下：在经过汽化器之后，液氯的形态转变为气态氯，一氧化碳与氯气根据比例进入混合器，在催化剂的催化作用下，使得混合之后的气体在一二级反应器中生成光气。在这个化学反应中，对于进入混合器的一氧化碳与氯气的比例的准确控制是确保光气生产质量的关键与核心。该公司为了能够有效的改善此问题，在进行DCS改造过程中，在该工段进行了比值控制。
该仪器主要工作原理：通过控制氯气的流量，根据氯气和CO所需比例，对CO的流量进行有效控制。主要操作过程：①通过调节压变PIC-201装置实现对调节阀PV-201的控制，达到调节氯气流量的目的，确保压力正常;②将比值器的数据设置为所需比值，这时比值器会根据两种物质的流量值，调节FV-202控制阀对一氧化碳的流量有效控制，确保两种气体按照预定比例进入混合器而发生作用。
由于上述实验原理是在理论基础上实现的，但是在实际情况中，根据自身工作经验和现场作业人员的反馈来看，实际情况与理论仍然存在一定差距。在比值控制之前，光气含量为62%左右（主要是依靠现场作业人员手动调节玻璃转子流量计的调节阀），在采取比值控制之后，光气的含量在60%-75%之间，光气的浓度很不稳定，对后期的酰氯合成产生巨大的影响和困扰。基于此，这套比值控制系统的实际效率并不高，工艺存在一定问题，这套比值控制系统逐渐被摒弃，又换回之前的手动操作。
出现上述情况的原因主要是由于流量计的选择问题。该套装置是VT5000型涡街流量计，该种型号的流量计的主要特点是带压力与温度补偿，运行十分可靠、读数准确性较高。一氧化碳与氯气正常反应时的压力为1.5-2kg，但是在现场时一氧化碳与氯气的气体压力偏小，氯气是由钢瓶液氯汽化形成，当钢瓶中的液氯即将用完，压力会减小，甚至会降至0.5-0.7kg。此外由于煤气工艺问题，煤气的压力也会有着明显的波动，甚至会低至1.0kg左右。在气压如此之低时对气体进行测量，即便是带有压力与温度补偿，涡街流量计的性能也是无法充分的发挥出来。在生产现场，采用精度高达万分之一的电子秤对氯化钢瓶的汽化量进行测量，相较于氯气流量计累计的流量，两者之间误差竟然高达30%。
由此得知，利用该装置测量低压气体的准确度不高，因此要想测量低压气体只能选取质量流量计。质量流量计分为热式质量流量计和科氏力质量流量计，两种流量计的工作原理存在差异，按照工作原理来说，热式质量流量计更加适合测量低压气体，但该种流量计精准度不高，误差值设置在5%-8%之间，不能满足工艺需求，在工艺中对流量计的精度要求在1%左右。因此，根据实际情况和工艺需求，选用精准度更高的科氏力质量流量计，虽然该类流量计在设计之初仅能测量高压气体和液体，且具有仪表自损压力高的缺点，但是随着技术的不断改进，现在很多国内外高端的科氏力质量流量计能够对低压气体进行准确测量。
科氏力质量流量计采用多变量数字技术，即所谓MVD，拥有独特的大弯管结构，其在提高信噪比技术上有一定优势，能有效对低压气体准确测量。重新启用比值控制回路，此时系统稳定，且光气含量较高且稳定，维持在84%，这样使得光气在生产中效率不高的问题得到有效解决，提高了生产效率，降低了物料的消耗，并且减轻了现场工作人员的操作难度。
2.2 在生产流程中作为在线密度计的应用
科氏力质量流量计在进行使用时，仪器的测量管会发生震动，不同密度的物质通过测量管，产生的震动频率不同，由此可见震动频率是与流体密度有关的函数，且为一一对应关系。因此，可以通过测量测量管的震动频率来确定出流体的密度。所以，科氏力质量流量计不仅可以測量流体的质量流量，还能通过一定的函数关系对流体密度进行有效测量。因此根据这一特点，就能够将科氏力质量流量计当做在线密度计来使用。相比较差压式密度计、音叉式密度计以及超声波式密度计等其他在（下转第114页）（上接第112页）线密度计，科氏力质量流量计有着运行稳定、测量精度准确以及压力损失较小等优势。
在2011年，某Y公司进行一项与甲基硫菌灵（甲托）相关的技改项目。该项目中一个生产工艺就是将储存在罐内的乙酸乙酯溶剂通过泵的作用输送到甲托合成釜里，输送管道上安装着流量计，当溶剂的流量达到需要时，DCS就会连锁，泵就会停止工作。其中的一项难点问题就是：乙酸乙酯溶剂中含有一定含量的水分，水分的存在会大大降低甲托的合成质量，因此如何避免水分随乙酸乙酯溶剂一同进入甲托合成釜，成为该项工艺最需要解决的关键问题。但是，水和乙酸乙酯的密度是存在差异的，乙酸乙酯的密较低，在储存罐内会出现分层现象，水分在底层，乙酸乙酯在上层，不同物质流过流量计的密度肯定不同，根据该原理，对该项目是进行技改，选择科氏力质量流量计作为在线密度计来进行检测，并且同时显示溶剂的密度与质量流量，其工作原理主要如图1所示。
质量流量计同时与溶剂输送泵P208、开关阀KV201和KV202连锁。当密度计对管道内的流体进行检测时，确定其为溶剂时（其相对密度低于0.91），DCS则将KV201打开，KV202继续保持关闭，此时流量累积连锁投入运行，将溶剂运送到甲托合成釜中，当质量质量达到一定的累积后P208停泵。当密度计对管道内的流体进行检测时，确定其为水时（其相对密度超过0.91），DCS则将KV201关闭，KV202打开，并且将流量积累连锁解除，水就会沿着KV202的管道流到废液罐V209，当检流计检测到液体流量为0，则连锁停泵P208。在该工艺中，对于所检测的介质是常温液体，此时对所使用的流量计的精度并不是十分严格，此时综合考虑生产的需求以及资金成本，可以选择国产品牌的科氏力质量流量计。
综上所述，伴随科学技术发展和进步，各类科技产品层出不穷，设备市场的竞争也愈加激烈。为此，科氏力质量流量计的综合性能也随着技术进步和实际需要不断完善，可应用范围越来越广泛。作为仪器的操作人员，不仅需要详细了解准确把握掌科氏力质量流量计的原理、特点和功能，还必须能够根据实际生产需要，选择合适的设备，并且对设计方案进行不断的优化完善，使得科氏力质量流量计在精细化生产中的应用越来越广泛，发挥出积极作用。
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