氟化工生产装置仪表设计选型及应用

1、氟化工生产装置仪表设计选型及应用报告人：王志昌 2016.09.091内容概要（三部分）氟化工装置仪表设计选型的意义氟化工装置一般仪表设计选型及应用氟化工装置其它仪表的设置21.氟化工装置仪表设计选型的意义 自控仪表的设计选型对于提高企业的生产效率、确保生产的安全性、提升产品的质量有着非常重要的意义。 像其他化工项目一样，随着中国氟化工产业的技术进步、壮大发展，新建和改造氟化工装置越来越多，对于自控仪表的设计选型及应用亦显得越来越重要。 而大部分氟化工装置又有其特殊性，其工艺介质有不少属于易燃、易爆、有毒、强腐蚀性、强渗透性等特点。针对氟化工这些介质特性，对自控仪表的检测原件（包括温度、压力、

2、液位、流量等）的材质、工艺连接形式以及防爆等级提出了具体要求。 32.氟化工装置一般仪表设计选型及应用温度仪表 氟化工装置常用的温度仪表包括双金属温度计、热电阻和热电偶。 （1）工艺设备及管道温度计 对于温度不高、有腐蚀性介质的塑料管道或碳钢衬PTFE的管道上的温度计采用法兰安装，温度计保护管采用不锈钢外包PTFE的双金属温度计或装配式热电阻。对温度较高、有腐蚀性介质（例如AHF）的管道上的温度计采用法兰安装，温度计保护管材质采用Inconel600。对于普通钢管道上的温度计采用螺纹连接。4（2）反应器热电偶 HCFC-22、HFC-32等装置的立式氟化反应器温度的控制非常重要，采用了多点热电

3、偶，可以测量不同深度的温度，有利于掌握反应器内部反应温度的分布。 四氟乙烯生产装置的裂解反应器属于管式反应器，由于反应器结构和材质的原因，只能测量其表面温度，因此采用了表面接触式热电偶。5压力仪表（1）压力表一般压力表采用普通不锈钢弹簧管压力表。普通泵出口压力表采用表壳充油耐震压力表。爆破片后采用记忆型压力表以记录管道或设备的爆破压力。对于含有腐蚀性介质的管道或设备压力的测量采用隔膜型压力表，膜片可采用哈氏合金C或PTFE（温度不高）衬里。6（2）压力变送器一般压力变送器采用引压管压力变送器。对于含有氢氟酸或盐酸等腐蚀性介质的管道或设备上压力的测量，采用膜片+毛细管压力变送器，膜片采用不锈钢喷

4、涂PTFE，这样对温度不高、有腐蚀性的介质起到防腐的作用。7由于AHF在一般情况下对普通金属管道的腐蚀性很低，但在100左右对金属的腐蚀性非常大，理论上这种工况下测量压力膜片材质选用不锈钢喷涂PTFE是可行的，而且比较经济，但在实际应用中膜片材质很快就会被腐蚀，效果很差。若膜片采用哈氏合金C镀金在实际应用中安全性高，使用效果相对较好，但价格较高。液位仪表 目前氟化工装置液位仪表一般采用磁翻柱液位计、磁致伸缩液位计、雷达液位计、双法兰液位计以及射频导纳液位计。（1）磁翻柱液位计磁翻柱液位计具有测量精准、性能稳定、可靠性高、维护简便、使用灵活、价格低相对较低等优点。一般用于容器及普通塔器液位的测量

5、，有时也会配合其它类型液位计使用。8（2）磁致伸缩液位计磁致伸缩液位计具有精度高（最高可达到1mm ）、分辨率高、维护量低等优点。在一些具有腐蚀性介质的塔釜采用了磁翻板液位计内挂磁致伸缩液位计。磁翻板液位计测量管材质采用不锈钢衬PTFE，磁致伸缩液位计的测量杆及浮球均采用不锈钢衬PTFE材质。由于磁致伸缩液位计的可动部件只有浮球一个部分，因此维护量极低。磁致伸缩液位计可以顶装测量界面，例如R22装置的碱分离器就采用了磁致伸缩液位计。9（3）（导波）雷达液位计氟化工装置对贮存AHF、且大于一定容积的设备一般不允许设备侧面和底部开管口。在这种情况下，设计选用了雷达液位计。雷达液位计无可动部件，并且

6、免受介质密度和温度的变化，而测量精度不受影响。氟化工装置内的AHF贮槽属于国家重点监管的重大危险释放源，因此雷达液位计纳入了安全仪表系统，安全完整性等级为SIL2，信号引入安全仪表系统（SIS）。10（4）双法兰液位计对于含有盐酸、氢氟酸和硫酸等强腐蚀性介质设备上，设置双液位计的场合考虑采用双法兰液位计，液位计膜片材质采用不锈钢喷涂PTFE。另外对于具有腐蚀性介质的塔釜远传液位计，也可采用双法兰液位计，与塔釜磁翻板液位计进行对比校正。对于AHF介质温度在100左右其对金属的腐蚀性较大特性，与压力变送器一致，双法兰液位计膜片材质同样采用哈氏合金C镀金，可以起到不错的防腐效果。11流量仪表 常用的

7、远传流量仪表有转子流量计、电磁流量计和涡街流量计。另外还选用了孔板节流装置（同心）+差压变送器和质量流量计。（1）转子流量计氟化工装置工艺介质一般具有流量小、量程比大、强腐蚀性等特点，而转子流量计的优良性能恰恰适合氟化工装置对这些方面流量测量的要求。转子流量计对腐蚀性介质也能够做到不锈钢衬PTFE或者采用塑料的材质，而且相对其它流量计来说，价格不高，经济性能佳。12（2）电磁流量计在氟化工装置电磁流量计主要应用具有强酸、强碱等腐蚀性导电介质。电磁流量计比转子流量计有更宽的量程比，精度更高，可应用于大直径的管道，强酸或强碱介质中也可选用耐腐蚀性的材质。相对涡街流量计来说前后直管段要求低，降低了配

8、管的难度。对于像循环水总管（大直径管道）上采用插入式电磁流量计，安装维护方便，计量精度高，造价相对较低，应用效果比其它类型流量计效果更好。13（3）质量流量计质量流量计具有很高的测量精度，并且测量不受流体物性的影响，无上、下直管段的要求，可以多参数测量，如温度、密度等，但成本较高。在氟化工装置内，质量流量计主要应用于进出装置物料计量使用，利用质量流量计精度高的特点，方便企业成本核算，满足其计量的需求。由于质量流量计具有多参数测量的优点，在含氟污水处理装置中用来测量含有氢氧化钙固体颗粒污水质量流量，同时输出密度参数。14控制阀控制阀是过程控制的执行元件，控制阀的好与坏直接影响着控制目标的结果，因

9、此控制阀的选型对过程控制工程非常重要。根据被测介质的性质（介质状态、温度、压力和腐蚀性）及阀门用途（调节、两位开关阀）选用不同类型、材质的调节阀和开关阀。一般设计阀体材质等级不低于管道材质等级，阀内件（阀芯、阀杆和阀座）材质选用SS316；对于含有腐蚀性介质（AHF、HCl等）要求选用波纹管密封阀门。15（1）调节阀氟化工装置内的调节阀都选用了气动薄膜调节阀。由于氟化工装置有不少介质属于易燃易爆装置，防爆等级要求较高，相对于电动调节阀来说，选用气动阀门大大降低了因电火花可能对装置造成的危害。气动调节阀的设备及使用成本较低，并且可以利用调节阀的故障开关实现部分简单的联锁功能，降低了企业的生产成本

10、。16氟化工装置中对于普通气动调节阀阀芯形式一般选用柱塞型，能够很好的实现工艺所要求的参数控制。对于压差较大的气动调节阀，阀芯形式选用了套筒类的调节阀，避免了普通柱塞阀因压差大造成的调节不准确缺点。对于有可能产生气蚀或冲刷较为严重的介质，阀芯阀座选用了不锈钢堆焊的方式。对于腐蚀性的液体或气体，一般选用不锈钢衬PTFE的气动阀，对温度较高的腐蚀性气体选用哈氏合金C的防腐材质，甚至选用了Inconel600的材质，可靠性好，但成本较高。对调节阀和开关阀在选型设计时特别注意密封填料性能，不仅看耐温参数，也要看耐腐蚀性能。只有将可能出现的情况考虑周全，才能降低仪表维护频率，为装置长周期运行提供保证，降

11、低企业的维修成本。17（2）开关阀与调节阀一样，在大部分情况下开关阀选用了气动阀门。工艺物料介质选用气动切断球阀，尤其是关键部位的联锁或安全切断部分，对进入SIS的开关阀有安全完整性等级的要求。对于公用工程管道上的开关阀，小口径选用开关球阀，大口径（200mm以上）则选用了气动切断蝶阀。这样根据不同工况，选用不同形式的开关阀，既可有效降低企业生产成本，也能满足工艺联锁和安全控制的要求。183.氟化工装置其它仪表的设置由于氟化工装置的特殊性，还需要设置一些用量较少但很重要的其它类型仪表。例如在线水份含量分析仪、在线氧含量分析仪、在线氟离子分析仪以及可燃、有毒气体报警仪等仪表。有些工艺介质需要确保较低的水、氧含量，需要设置水份含量、氧含量分析仪。四氟乙烯是特别需要提出的介质，在较低水含量、氧含量的条件下纯四氟乙烯安全性较高，一旦水含量或氧含量超标，四氟乙烯易产生自聚、堵塞设备、剧烈放热，可能引起超压或爆炸，危险性极高，因此四氟乙烯生产装置内设置在线水份含量、氧含量分析仪很有必要。对于含有易燃、易爆或有毒气体的装置区域，需要设置可燃或有毒气体检测报警器。对提高装置安全性、保证现场人员的人身安全是不可缺少的仪表安全系统。19在线水份含量分析仪在线氧含量分析仪20 氟化工装置