Как подобрать расходомер для кислот, щелочей и солевых растворов

Прибор проработал на линии серной кислоты четыре месяца и начал занижать показания на 12 %. После вскрытия обнаружили вздутую футеровку и точечную коррозию электродов. Причина — прибор подбирали по диаметру трубы и цене, а среду в опросном листе обозначили одним словом «кислота». Для агрессивных жидкостей этого недостаточно: необходимо учитывать состав, концентрацию, температуру, давление и примеси.

Подобрать расходомер с учётом характеристик рабочей среды можно в ВОГЕЗ.

Почему обычный расходомер не подходит

Механические и турбинные приборы в химических средах быстро выходят из строя. Нержавеющая сталь 316L выдерживает воду и слабые растворы, но разрушается в концентрированных кислотах и средах с хлоридами. Футеровка повреждается при превышении допустимой температуры, а соли и щёлочи образуют налёт на электродах.

Прибор не всегда отключается сразу. Он продолжает показывать расход, но постепенно уходит в погрешность. На дозировании это приводит к неправильной подаче реагента и браку продукции. Поэтому для агрессивных сред предпочтительны решения без подвижных деталей в потоке.

Какие данные нужны для подбора

Формулировок «кислота», «щёлочь» или «солевой раствор» недостаточно. Например, 30%-я и 96%-я серная кислота требуют разных материалов футеровки и электродов.

В опросном листе указывают точное название вещества, химическую формулу и концентрацию. Отдельно отмечают наличие песка, кристаллов, окалины и других абразивных частиц. Даже химически стойкое покрытие может быстро износиться механически.

Особое внимание уделяют хлорид-ионам. Рассолы и растворы NaCl вызывают точечную коррозию нержавеющей стали, поэтому 316L для них часто не подходит.

Также нужны рабочая и максимальная температура, включая промывку и пропарку. Именно кратковременный перегрев нередко разрушает футеровку и прокладки. Дополнительно указывают давление, минимальный и максимальный расход, диаметр и материал трубопровода.

Для электромагнитного метода важна электропроводность. Большинство кислот, щелочей и солевых растворов проводят ток достаточно хорошо. Дистиллированная вода, масла, спирты и углеводороды для такого прибора не подходят.

Электромагнитный расходомер

Для проводящих агрессивных жидкостей электромагнитный расходомер обычно становится основным решением. Внутри нет крыльчаток и других движущихся элементов, проходное сечение остаётся полным, а показания почти не зависят от плотности и вязкости среды. Типичная погрешность составляет около 0,5 %.

Такие приборы применяют для учёта кислот, подачи щёлочи на нейтрализацию, дозирования солевых растворов и контроля химических стоков.

Диаметр выбирают не только по размеру трубы, но и по скорости потока. Для большинства сред оптимален диапазон 2–4 м/с. При наличии абразива скорость желательно держать не выше 3 м/с, для вязких и склонных к налипанию растворов — не выше 2 м/с.

Если расход мал для существующего трубопровода, прибор берут меньшего диаметра и устанавливают через переходы. Иначе он будет работать в нижней части диапазона, где точность хуже.

Метод не подходит для непроводящих жидкостей, частично заполненных труб и участков с сильными электромагнитными помехами без нормального заземления.

Как выбрать футеровку

Материал футеровки подбирают одновременно по составу, концентрации, температуре и наличию абразива.

Резина подходит для воды, шламов и слабых растворов при температуре до 70–80 °C. PTFE используют для большинства кислот и щелочей, включая серную, соляную, азотную кислоту и гидроксид натрия. Он выдерживает высокую температуру, но чувствителен к механическим повреждениям.

PFA применяют для горячих агрессивных сред и вакуума. ETFE и PVDF выбирают там, где кроме химической стойкости нужна повышенная механическая прочность, например при наличии абразива или повышенном давлении.

Окончательный вариант определяют по таблицам химической совместимости производителя для конкретной концентрации и температуры.

Как выбрать электроды

Нержавеющая сталь 316L подходит для нейтральных и слабых растворов без большого содержания хлоридов. Хастеллой C используют для многих кислот средней агрессивности. Титан применяют для морской воды, отдельных рассолов и щелочей. Тантал выбирают для ряда концентрированных кислот и хлоридсодержащих сред. В наиболее тяжёлых условиях используют платино-иридиевые сплавы.

Универсального материала нет. Электроды подбирают по таблице совместимости с учётом концентрации и температуры, а не только названия вещества.

Когда нужен другой метод

Если жидкость не проводит ток или линию нельзя разрезать, используют ультразвуковой расходомер. Накладные датчики устанавливают снаружи трубы, поэтому они не контактируют со средой. Однако точность зависит от материала трубопровода, наличия пузырьков и качества монтажа.

Для точного дозирования, коммерческого учёта и измерения плотности применяют кориолисовый расходомер. Он работает с проводящими и непроводящими средами и обеспечивает высокую точность, но стоит значительно дороже.

Для небольших расходов подходят ротаметры из химически стойких материалов. Они не требуют питания, но уступают электронным приборам по точности.

Монтаж расходомера

Трубопровод должен быть полностью заполнен. Прибор ставят на подъёмном участке или в нижней точке линии, но не там, где скапливается воздух.

До и после расходомера оставляют прямые участки. Часто требуется не менее 5 DN до прибора и 3 DN после него, но точные значения берут из паспорта.

Корпус и трубопровод обязательно заземляют. Электроды желательно располагать горизонтально, чтобы на них не скапливались пузырьки и осадок. Для взрывоопасных зон выбирают сертифицированное взрывозащищённое исполнение.

Что указать поставщику

В опросный лист вносят название вещества, формулу и концентрацию, минимальную и максимальную температуру, рабочее давление, минимальный и максимальный расход, электропроводность, DN и материал трубопровода.

Дополнительно указывают наличие абразива и взвесей, тип присоединения, необходимые выходные сигналы, категорию взрывоопасной зоны и требование к внесению прибора в Госреестр средств измерений.

Чем точнее заполнен опросный лист, тем ниже риск получить расходомер с неподходящей футеровкой или электродами. Если концентрация, электропроводность или состав примесей неизвестны, лучше заранее провести анализ пробы. Это дешевле повторной замены прибора и остановки технологической линии.