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化工行業

液氯罐液位監測對磁翻板液位計內襯的特殊要求

  2017年12月山東某化工廠發生一起液氯泄漏事件,經查系磁翻板液位計滲漏所致,事件引起廠家的高度重視和警惕,遂與該生產廠家聯系維修但仍無法杜絕滲漏現象。該化工廠決定另行購置對問題儀表予以更換。
  在對多家磁翻板液位計生產廠家認真比較后,該化工廠決定購買計為自動化生產的防腐型磁翻板液位計(又稱內襯型磁翻板液位計)。鑒于用戶所測介質的特殊性,本著對用戶負責的精神,計為自動化派出一名工程技術人員前往該化工廠,對液氯的泄漏原因進行排查分析。
  經對現場磁翻板液位計的拆解、檢測與分析,計為自動化技術人員確認該防腐型磁翻板液位計的內襯材料為PTFE聚四氟乙烯塑料管材。將該內襯管抽出鋼管后,發現四氟管外壁上均勻殘留有液氯液體的痕跡。但在兩端法蘭四氟管拉伸翻邊處和錐形密封部位均整體完好。由此可以判斷磁翻板液位計泄漏是由液氯液體從四氟管內滲透至管外壁引起的,而直接原因是內襯材料選擇不當造成的。
  液氯為高危劇毒物品,具有強腐蝕性,一旦引起泄漏,會對環境及人體造成極大傷害,因此,保證液氯罐的安全運行顯得尤為重要。準確可靠控制液氯罐液位是確保儲罐安全,防止事故發生的關鍵。磁翻板液位計作為一款非常優秀的液位儀表,具有指示醒目、安裝方便、密封性好、防爆、耐腐蝕、工作安全可靠、故障率低等優點,廣泛應用于化工生產中,尤其適用于對液氯罐液位的監控。
  在早期,出于成本考慮,液氯罐液位測量多使用304不銹鋼磁翻板液位計,但由于這種磁翻板液位計的防腐性能差,使用壽命短,易被腐蝕而引起泄漏,存在安全隱患,現在幾乎被淘汰。
  后來,出于安全考慮,盡管價格較304不銹鋼磁翻板液位計稍高,不少廠家開始選擇316L材質的磁翻板液位計用于液氯罐液位測量。由于316L不銹鋼含有鉬元素,提高了對液氯的抗腐蝕性,使用壽命較304不銹鋼長,但使用時間長了,仍然會緩慢地被腐蝕,最終還是容易導致失效泄漏,目前也已逐漸退出市場。
  近年來,隨著新興材料和新工藝的出現,各級政府對危害環境的生產控制較嚴,廠家普遍選用防腐效果更好的內襯型磁翻板液位計,該磁翻板液位計的主體部分是在不銹鋼管內襯一層耐腐蝕塑料管材,它將液氯介質與鋼管隔離,測量過程中始終由內襯層接觸液氯介質,達到較好的防腐效果。
  但在實際應用中,仍有不少客戶反映內襯防腐型磁翻板液位計在液氯罐上的運行時還會出現滲漏問題,存在安全隱患,影響生產的正常進行。開篇所述山東某化工廠發生的液氯罐液氯泄漏事件就是其中較為典型的案例。如何合理選擇內襯型磁翻板液位計,解決內襯型磁翻板液位計測量液氯時的滲漏問題,提高內襯磁翻板液位計的可靠性,以保證安全生產,是目前行業需要解決的共同課題。
  為了確保液氯罐運行的安全性,及時有效監測液氯罐液位的變化,保障生產安全,內襯防腐型磁翻板液位計的選型必須滿足以下要求:
  第一,液氯是劇毒物質且對金屬材料有較強的腐蝕性,其液位計主體材料應能長久耐液氯的腐蝕,必須選用耐腐蝕性強的材料做內襯體,如氟塑料材料等。
  第二,液氯通常以低溫-20℃或高壓1.2MPa的狀態存儲在專用液氯罐內,液位計必須具有一定的結構強度,滿足低溫、高壓的工況要求。
  第三,所選的內襯材料,能杜絕液氯的滲漏。其中第三條要求,往往被磁翻板液位計生產廠家所忽視,從而造成液氯泄露,極易發生生產安全事故。
  針對此次山東某化工廠液氯的泄漏事件,計為自動化技術人員經過查閱資料分析發現,液氯液體具有非常強的滲透能力,不能選用PTFE聚四氟乙烯塑料管作內襯材料。這是因為PTFE氟材料,即聚四氟乙烯,俗稱“塑料王”,雖然為當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一,適合強酸、強堿、強氧化劑等腐蝕性強的液體介質,但是聚四氟乙烯由于熔融粘度大,不具備流動性,在成型加工時無法使用熱塑型塑料的生產工藝,一般用粉末狀PTFE樹脂經冷壓形成密實的管形,經燒結冷卻后制成具有一定長度的管型產品。由于是冷壓成形因此在制品內部分子間易形成微小間隙缺陷,一些諸如液氯等滲透性強的介質,在高壓情形下很容易滲透至管材外壁。
  經過對不同內襯材料特性、生產工藝的比較,結合計為自動化在磁翻板液位計內襯方面的經驗,計為研發工程師最終確認選用FEP聚全氟乙丙烯氟塑料管完全能解決液氯滲漏問題。FEP聚全氟乙丙烯,也稱氟塑料,是聚四氟乙烯的改性品種,耐腐蝕性與PTFE相當,但它在380℃的熔融粘度比聚四氟乙烯低,為103~104Pa.S,具有熱塑性塑料的良好加工性能。其管材是用FEP粒料經過熔融、擠出并冷卻加工成型,根本區別于PTFE的粉末冷壓成型,克服了聚四氟乙烯管生產成型工藝易導致滲漏的缺陷。
  不僅如此,經研究,計為研發工程師發現用新興氟材料FEP取代PTFE材料作內襯管的內襯FEP型磁翻板液位計適應面更廣,FEP內襯有PTFE內襯所不具有的一些優點:
  首先,主浮筒內襯FEP防腐型磁翻板液位計比內襯PTFE防腐型磁翻板液位計適應的介質更廣。FEP和PTFE的防腐特性相當,但FEP比PTFE流動性好,可通過熔融擠出加工成形,避免了PTFE抗滲透性差的缺陷,從而可以抵御像液氯、溴水等分子滲透性較強介質的腐蝕和穿透,適用于更多腐蝕介質的測量。
  其次,由于FEP的耐蠕變性能和回彈性比PTFE好,內襯FEP防腐型磁翻板液位計,在其過程連接喇叭口銜接處與浮筒虎口的錐形密封面也均采用FEP材質,提高了密封的可靠性,降低了泄漏幾率,延長了儀表使用壽命。
  計為自動化是專業生產液位、料位控制儀器儀表的高科技公司,研發生產涵蓋各種類型的磁翻板液位計在內的物位測量產品。根據液氯、溴水等分子滲透性較強介質液位測量的需要,計為自動化成功開發了一款Flap-11Pb內襯FEP磁翻板液位計,其防腐特性與內襯PTFE型磁翻板液位計相當,能夠適應大多數腐蝕性液體的測量,長期用于液氯罐液位的監測而不會出現滲漏現象。Flap-11Pb內襯FEP磁翻板液位計,可在0~1.6MPa壓力范圍內,溫度在-85~120℃較寬范圍內長期可靠工作。
  該磁翻板液位計自在前述山東某化工廠投入使用1年多來,運行穩定可靠,無任何泄漏現象發生,獲得了客戶的高度認可。


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