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微量水分仪在3K氯气透平压缩机系统中的使用

2021-02-09473

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微量水分仪在3K氯气透平压缩机系统中的使用

       德国西门子(KK&K)氯气透平压缩机在中国氯碱行业得到了广泛的应用。为防止湿氯气对压缩机造成破坏性的腐蚀,对进入压缩机的氯气含水量进行监测并对压缩机的联锁保护是十分重要的措施。目前国内德国西门子(KK&K)压缩机用户大多随氯气压缩机引进德国DKS公司的AQUATRACE或MT1000微量水分析仪。很多用户还对压缩机的出口的氯气采用德国MZD SMART微量水分分析测量,及时监测预冷器是否泄露。避免由于电导率和pH/ORP监控冷却水中的氯离子的测量滞后,从而避免氯压机进水事故造成的严重损失。


仪表原理

       传感器支柱上镀有平行的螺旋形铂金层作为电极,铂金层之间涂有水化的五氧化二磷薄膜,五氧化二磷有很强的吸水性,当氯气定流量通关过传感器流通池时,其中水分全部被吸收,产生磷酸溶液,反应式如下:

P2O5+3H2O→2H3PO4

       与此同时,在两铂金层间加上直流电压,即产生电解反应,分解出氧和氯,五氧化二磷还原,反应式如下:

4H3PO4→6H2+3O2+2P2O5 

       由法拉第电解定律知:电解1摩尔当量物质所需电量为96500库仑,这也是电解9.01克水所需的电量,由此可见,铂丝电极间的电解电流量是定量氯气中水分含量的线性函数。


仪表介绍

       微量水分仪用于测定ppm微量酸性和中性气体中水分含量。该分析仪表有助于测量控制气体中水分从而保证生产产品的质量,实践证明该分析仪表能够稳定可靠的长期测量ppm微量酸性和中性气体中水分含量。如氯气、氯化氢、二氧化硫等强腐蚀性气体,空气、氮气、氧气、惰性气体、一氧化碳、冷却气体、乙炔和其他轻烃类气体中的微量水。分析仪表性能良好,极少需要维修,并且(传感器)寿命极长。

       微量水分仪出厂校验量程为0到2000ppm(灵敏度为0.1PPM),由于氯气含水量通常低于40ppm,报警值为150ppm,通常使用0~500ppm量程。

       传感器在圆柱状的玻璃/陶瓷上面固定了贵金属的双电极,电极上覆盖五氧化二磷磷酸涂层。待测气体从流通池的底部流向顶部。传感器工作在气体流速为20NL/h或100NL/h情况下,通常处于轻微的正压(20-500mbar)。活动插销式的流通池体的新设计,保证其有着很高的灵敏度和增强处理能力。


仪表安装

       出于安全因素考虑,PVDF防腐材质的流通池承受压力为3Bar,高于3bar的压力则必须通过减压器。如果压力差不足以维持系统所需的气体流量,则需要在测量仪器后面加装适当的气体测量泵。通过转子流量计调节恒定流量,可以保证可靠的测量结果。流速过高会使测量结果比实际值要偏大,流速过低会使测量结果比实际值要偏小。

        确保采样进气管的长度越短越好。由于塑料管道会造成水分扩散到气体当中,因此必须杜绝塑料管道作为水分分析仪的取样管使用。在气体测量仪器后面的气流不能存在压力,排气管长度最小为1米。排气管长度过短会导致气体扩散到周围环境中。

       测量仪器和处理单元之间的电缆的长度最短为1.4米,最长为150米。对于测量易燃易爆气体的检测,可使用本安防爆的传感器及配件。


仪表安装检查及投用

       开始测量之前,先检查成套设备是否存在泄漏和吹扫检查。如存在泄漏需要对泄漏故障进行排除。 绝不可以存在轻微渗漏,从而造成虹吸现象,导致测量值高!根据设备的部件以及排气管的长度,这个过程可能花费几个小时的时间。

       由于吸收在测量采用管道及流通池“内表面”的存留的水分必须要分解掉,根据装置设备和采样气体入口管道的长度情况,测量结果稳定下来这个过程可能要持续几个小时,甚至24小时以上。如果显示的数值在30min之内没有大的变化,说明准备工作结束了。

       分析仪投用后,内置的自动测试会启动,进行检查、自动设置零点和各个测量范围的结束点、确定连接的探头、并对是否准备就绪进行测试。


仪表维护

       在样气停用的状况下,务必切换3通阀,使用氮气或仪表空气来保护水分仪。如果也没有氮气或仪表空气,务必切换4通阀,使得传感器的进出气口处于不流通状态。

       在对传感器再生操作前,务必先切换3通阀,使用氮气或仪表空气吹扫5~10分钟后,再切换4通阀,使得传感器的进出气口处于不流通状态,再轻轻拔出传感器。


常规维护步骤及传感器再生

       1. 每日巡检控制器运行状态是否正常;

       2. 每日巡检采样单元内是否有泄露和腐蚀状况;

       3. 每日巡检流量计读数是否稳定;

       4. 传感器需要定期每三个月再生或当测量值小于0.5ppm时,进行再生。

       5. 再生前需要准备好如下材料:实验室蒸馏水(或者超纯水)、实验室滤纸、丙酮、40%磷酸溶液。

       6. 在对传感器再生操作前,切除仪表联锁信号,先切换3通阀,使用氮气/仪表空气吹扫5~10分钟后,再切换4通阀,使得传感器的进出气口处于不流通状态,断开传感器电缆,轻轻提拔出传感器。

       7. 使用蒸馏水冲洗,使用实验室滤纸轻轻擦拭干净,再反复冲洗/擦干,直至滤纸上无黑/黄色污点,传感器表面光洁。在使用滤纸擦干后,再使用丙酮干燥,等到1~2分钟,再使用滤纸擦拭干净。插上传感器电缆,确认零点。

       8. 如果控制器显示清洗不干净,请反复重复蒸馏水清洗/滤纸擦干/丙酮干燥/滤纸擦干步骤。

       9. 如果显示清洗完成,开始涂层,在传感器上均匀涂上薄薄的一层40%磷酸溶液。把传感器插回到流通池,并在控制器上点击”同意”并回到测量主菜单。

       10. 仪器再生完成后,先通入氮气吹扫5~30分钟,观察测量值变化,如连续5~30分钟测量值稳定下降后,可以判断仪表再生完成,通入测量气再观察测量值稳定后就可以正常投用了。

       11. 仪表数值稳定后,投入联锁。


常见问题检查步骤

       1. 检查供电是否正常(220VAC/50HZ);

       2. 因强烈的气流波动会造成测量误差,检查样气流量是否恒定;

       3. 切换三通阀到氮气/仪表空气,观察测量值是否变化、变化速度和变化的大小。

       4. 由于样气中存在灰尘或者气体在传感器上反应形成磷酸化合物,或者它们直接覆盖在传感器上形成一个“防护层”。例如油污和灰尘等机械杂质,这些将对电解产生影响,影响测量数据,造成测量错误。需要对传感器重新清洗、再生和涂层。


应用总结

       微量水分分析仪安装在压缩机的一段出口和最后出口,经过长期运行证明该仪表具有分析速度快、精度高、稳定性强等特点,解决了人工分析不及时、误差大甚至不能分析的问题,非常有利于工艺情况的及时调整,稳定了生产,取得了满意效果。需要注重仪表操作维护人员的培训,以及仪器的定期维护和再生。





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