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质量流量计在羰基镍气体测量中的应用
1.前言
吉林吉恩镍业公司第三精炼厂采用常压法生产炭基镍粉是国际上SHOU家技术,在反应过程中会生成族基镍与一氧化碳混合气体,根据市场上不同产品类型的需求,需要我们对此混合气体的浓度进行控制,而在国际上还没有开发出对羰基镍气体进行测试的流量计。针对这一情况,吉林吉恩镍业股份有限公司第三精炼厂现有一条羰基镍生产线,生产原料为氧化镍,终端产品为羰基锞粉和羰化渣。参与反应的气体为氢气、一氧化碳,过程中生成的气体为羰基镍气体。
 
2.羰基镍生产工艺流程
生产工艺流程如图1所示。
3.DS600S质量流量计的选型依据
第三精炼厂采用的常压法生产羰基镍粉在国际上是SHOU家技术,在反应器内羰化后生成羰基镍与氧化碳混合气体,对于不同品级、指标的锞粉,羰基镍气体在混合气体中所占的比例均不相同,这就要求严格控制混合气体的浓度及流量,才能在分解器中分解出不同品级的镍粉。但由于在国内外还没有专门用来测量羰基镍气体流量的流量计,混合气体的成份配比也极难控制。因此在多方技术调研和反复技术论证后,决定选用质量流量计来进行测量。
但由于羰基镍气体在高于50℃的条件下就分解,所以热式质量流量计的测量原理就不适用于测量羰基镍气体流量,因此选用了科氏质量流量计
工艺设计流量计参数为:管径:8inch,压力6inH2O,体积流量1500Nm3/hr,质量流量为2933kg/h,温度50℃。科氏流量计的压损比较大,如果选用流量在1500Nm3/hr条件下的压降为2.861inH2O,为了满足压降和管径等多方面的要求,ZUI终选用了DS600S传感器。
 
4.科氏质量流量计工作原理
科氏质量流量计通常由3部分组成:传感器、变送器以及显示器。有的也根据客户需要只提供传感器和变送器两部分。
传感器的敏感元件是测量管。测量管的形状各不相同,有的用U形管,有的用直形管,还有用Ω形和S形管。形状的不同有时只是为了不侵犯专利而做的设计,对测量方面没有什么区别。
各种传感器的工作原理是一样的:通过激励线圈使测量管产生振动,流动的流体在振动管内产生科氏力,由于测量管进出侧所受的科氏力方向相反,所以测量管会产生扭曲,再通过电磁检测器或光电检测器,将测量管的扭曲转变成电信号,进入变送器作进一步的处理。
变送器把来自传感器的低电平信号或二进制信号进行变换、放大,输出与流量成正比的4~20mA标准信号。
在对羰基镍气体的测量中我们选用的DS600S流量计是Rosemount公司的产品,采用U形管形式,其传感器结构图如图2所示。

5.DS600S质量流量计在测量中出现的问题及优化
DS600S流量计在投运之初,根据产出的镍粉量反推羰基镍与一氧化碳气体的流量,出现较大的偏差,使工艺系统指标控制出现较大的波动,极不利于生产。现将出现的各种情况的分析及优化方案进行一一列举。
5.1羰基镍气体循环风机的影响
在质量流量计的使用注意事项中提出:质量流量计工作时要利用激励磁场,因此它不能安装在大型变压器、电动机、泵等产生较大磁场的设备附近,至少要和它们保持0.6~1.0m以上的距离,以免受到干扰。
根据质量流量计的安装要求,在距离风机出口1.5m处进行了DS600S的安装,由于传感器的体积比较大,重量较重,因此在4楼钢构平台上做了基础进行支撑。但在测量中发现,流量计测量值不稳定,出现漂移,出现精度偏差。后对安装过程重新调整,将流量计安裝位置再上一平台,距循环风机出口4.5m处,流量计测量值稳定,且测量精度符合要求。
5.2粉尘对于质量流量计的影响
由于羰基镍粉生产工艺的特殊性,羰基镍气体在温度高于50℃时进行分析,生成镍粉和一氧化碳气体,而低于46℃则出现液化现象,滞留在管道中,方面影响产品质量和回收率,另一方面随着羰基镍混合物气体排出会造成爆鸣和人身中毒,所以对于羰基镍管道采取了管道保温措施。由于采用了管道保温,有时就出现微量的羰基镍气体在管道中分解成镍粉,另外羰基镍循环风机在循环过程中也会从反应器中带出微量的粉尘,当两种粉尘混合在起达到一定量的时候,在DS600S传感器U形管中会有一部分的粉尘无法随着气流带出,当慢慢堆积形成一定量时,测量值出现误差。
基于这种情况,在循环风机出口至流量计入口处加布袋过滤器,将粉尘做回收,保证流经流量计的气体洁净。这样流量计的清理工作由原来的1个月可以延至现在的5个月。在这里特别强调了质量流量计的清理时间是因为羰基镍生产工艺流程的特殊性,羰基镍气体为剧毒性气体,且羰基镍气体比空气重6~8倍,特别容易在角落沉积,所以在羰基镍工艺管道分布时尽量不允许加旁路管道。这样当清理质量流量计时,*羰基镍生产系统需要全线停车,第二质量流量计要用氮气置换合格后才允许操作。所以要尽量减少粉尘在流量计内的堆积量。在传感器內壁稍有粉尘附着时,流量计可正常工作,但当内壁附着粉尘达传感器U型管内部附着灰尘量时,传感器出现测量误差。
5.3振动对质量流量计的影响
根据市场需求,需要生产不同类型的镍粉,随着工艺参数的调整,有时需要高松比的镍粉。这样在从分解器内将镍粉放入中间贮罐进行钝化时,因镍粉的流动性较差,会出现物料滞留现象。针对这种情况在中间贮罐上安装了振打器。这时发现每次开振打器时流量计测量值会出现一个较大幅度的波动,待振动停止后,流量计测量值恢复正常。所以说振动对流量计有较大影响。但由于高松比的镍粉的原因,须使用振打器才能放料,这个问题目前还没有较好地解决办法,需要我们进一步探讨。
5.4高浓度气体对质量流量计的影响
在生产过程中不可避免地出现过突然断电事故,这样就造成了羰基镍循环风机突然停止,无法带动气体流动。这样羰基镍气体急剧富集在质量流量计内,流量值在一瞬间升到8000kg/h左右(正常气体流量为1000kg/h)。待循环风机重新运行后约30min,工艺流程压力、温度值等恢复调整正常,这时发现流量计数值会缓慢下降,但这时流量计测量值就开始出现误差,即使刚刚清理过传感器也需要重新再清理才能使用。这种情况发生后会看到U形管内壁出现条状的微量锞粉附着,是由于高浓度的羰基镍气体在流量计内急剧分解造成的,不规则的镍粉在流量计内壁附着,在传感器U形管振动时,扭曲力不同,产生了测量误差。
 
6.结束语
以上列举了DS600S质量流量计对特殊的羰基镍气体测量中出现的各类问题,从中我们可以得出,在合理有效地避免振动、粉尘等方面对质量流量计的影响,DS600S质量流量计可以应用在羰基镍气体测量系统中,对常压法生产羰基镍粉有深远的指导意义。
 

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