稀硝酸，作為工業(yè)生產(chǎn)中使用的重要原料，在諸多化工領(lǐng)域均扮演著舉足輕重的角色。其生產(chǎn)過程因工藝差異，對物理化學(xué)特性及測量精度提出了多樣化的要求。作為一種連續(xù)性的化工生產(chǎn)流程，稀硝酸的生產(chǎn)涉及各種物料在高溫、高壓環(huán)境下的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)與物理變化。

當(dāng)前，國內(nèi)外普遍采用雙加壓法生產(chǎn)稀硝酸。該過程始于液氨經(jīng)過精細(xì)過濾，隨后在氨蒸發(fā)器中轉(zhuǎn)化為氣氨，并進(jìn)入氨空混合器與空氣充分混合，再送入氧化爐進(jìn)行高效的催化氧化反應(yīng)，生成氧化氮?dú)怏w。這些氣體在吸收塔內(nèi)與水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為含氮氧化物氣體的稀硝酸，最后經(jīng)過漂白塔，利用空氣吹出溶解氣體，從而制得成品——稀硝酸。為確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定與安全，現(xiàn)場操作需實(shí)時(shí)監(jiān)控氨、空氣、稀硝酸及蒸汽的流量。

在稀硝酸的生產(chǎn)制備過程中，精確測量各種原料的流量至關(guān)重要，所使用的測量儀表種類繁多，選擇時(shí)需綜合考慮儀表性能、介質(zhì)特性、環(huán)境條件、安裝難度及經(jīng)濟(jì)成本。本文結(jié)合稀硝酸裝置的工藝，詳細(xì)闡述了標(biāo)準(zhǔn)孔板、威力巴、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)等多種流量儀表的應(yīng)用情況。

二、稀硝酸裝置中的流量測量

2.1 差壓式流量計(jì)

2.1.1 孔板流量計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置與差壓變送器的組合，適用于測量液體、氣體及蒸汽的流量，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝便捷、性能穩(wěn)定且價(jià)格低廉的優(yōu)勢。孔板作為標(biāo)準(zhǔn)測量元件，符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在稀硝酸裝置中，常用于測量低壓蒸汽及蒸汽冷凝液等介質(zhì)。然而，長期實(shí)踐表明，孔板流量計(jì)存在測量精度受限、量程比小、引壓管易泄露堵塞及磨損等問題，因此在高精度要求或介質(zhì)流量波動(dòng)大的場合，其適用性受限。

2.1.2 威力巴流量計(jì)

上世紀(jì)90年代，美國VERIS公司推出的威力巴流量計(jì)，通過多組取壓孔檢測流體差壓，實(shí)現(xiàn)高精度測量，且壓力損失僅為傳統(tǒng)孔板流量計(jì)的十分之一。以年產(chǎn)10萬噸稀硝酸裝置為例，進(jìn)汽輪機(jī)的過熱蒸汽流量測量中，威力巴流量計(jì)相較于孔板流量計(jì)，在能量損耗方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。此外，威力巴流量計(jì)還具有測量精度高、量程比大、壓損小、安裝簡便及節(jié)能高效等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于稀硝酸裝置中的氣氨、空氣及蒸汽流量測量，有效提升了系統(tǒng)性能并降低了能耗。

2.2 電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)基于法拉第電磁感應(yīng)定律，專為測量導(dǎo)電流體的體積流量而設(shè)計(jì)。其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、測量壓力損失極小，適用于導(dǎo)電率大于5×10^-6 S/cm的液體，包括腐蝕性液體、含固體顆粒或懸浮物的流體及泥漿。電磁流量計(jì)輸出信號不受液體溫度、壓力及密度影響，測量量程高、范圍廣且精度高。在稀硝酸裝置中，電磁流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于測量稀酸泵出口酸流量及低壓反應(yīng)水冷凝器入口循環(huán)酸等流量，電極及襯里材料可根據(jù)介質(zhì)特性進(jìn)行定制，安裝方式靈活多樣。

2.3 渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)利用流體中設(shè)置的漩渦發(fā)生體產(chǎn)生卡曼渦街效應(yīng)，將旋渦頻率轉(zhuǎn)換為與被測介質(zhì)流速成正比的脈沖信號，從而實(shí)現(xiàn)流量測量。渦街流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、維護(hù)成本低、測量精度高及壓損小等優(yōu)點(diǎn)，適用于液體、氣體及蒸汽的流量測量。在稀硝酸裝置中，渦街流量計(jì)被用于測量氨、空氣、脫鹽水及低壓蒸汽等介質(zhì)的流量。然而，渦街流量計(jì)對流暢畸變及旋轉(zhuǎn)流敏感，安裝時(shí)需確保上下游側(cè)直管段長度足夠，并遠(yuǎn)離振動(dòng)源及電磁干擾源。

2.4 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)利用科里奧利效應(yīng)測量流體質(zhì)量流量，由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器組成。其測量精度高、重復(fù)性好，且介質(zhì)黏度及密度變化對測量影響極小。盡管價(jià)格昂貴，但因其綜合性能，在貿(mào)易計(jì)量或精確測量場合具有不可替代的優(yōu)勢。在稀硝酸裝置中，質(zhì)量流量計(jì)常用于測量液氨及成品酸的流量，安裝時(shí)需確保測量管無額外支撐點(diǎn)，以保證測量精度。

2.5 轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱浮子流量計(jì)，由垂直錐管和可隨流體流量上下移動(dòng)的浮子構(gòu)成。其檢測量程適中，直管段長度要求較低。在稀硝酸裝置中，金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)常用于測量吸收塔不同塔板層上稀硝酸的流量，既可現(xiàn)場指示流量值，又可實(shí)現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳。

三、流量計(jì)的選型

流量計(jì)選型是儀表應(yīng)用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在稀硝酸裝置中，選型應(yīng)遵循以下步驟：首先，根據(jù)流體特性（如溫度、壓力、密度、粘度及電導(dǎo)率）初選合適的流量計(jì)類型；其次，考慮安裝條件（如直管段要求、振動(dòng)及電氣干擾等）對測量精度的影響；再次，評估流量測量元件造成的能量損失，避免在同一生產(chǎn)管道中過多使用壓損較大的測量元件；最后，在投資允許的情況下，結(jié)合節(jié)能高效原則，選擇質(zhì)量可靠的流量計(jì)類型及生產(chǎn)廠家。

結(jié)束語

綜上所述，不同流量儀表各具特色與局限。在稀硝酸裝置中選擇流量計(jì)時(shí)，應(yīng)全面比較各儀表特性，并結(jié)合工廠實(shí)際情況，選擇既安全可靠又經(jīng)濟(jì)耐用的最佳方案。