Pomiar ciśnienia odgrywa kluczową rolę w produkcji chloru, który jest procesem krytycznym dla bezpieczeństwa. Wynika to z faktu, że chlor jest wysoce reaktywny i może łatwo wywoływać wybuch w połączeniu z substancjami organicznymi. Dlatego ważne jest dokładne monitorowanie wszystkich etapów produkcji w celu uniknięcia szkód dla ludzi i środowiska. Właśnie dlatego systemy separatorów membranowych mają ogromne znaczenie, jeśli chodzi o pomiar ciśnienia procesowego. Spawane zespoły separatora membranowego i przyrządy pomiarowe zapewniają zarówno trwałość jak i wymaganą dokładność.
Z tego powodu europejskie stowarzyszenie producentów Euro Chlor również zaleca wdrożenie połączenia procesowego za pomocą separatorów membranowych do pomiaru ciśnienia w produkcji chloru. Projektując separator membranowy, użytkownicy muszą upewnić się, że wszystkie zwilżane części wykonane są z materiałów odpornych na działanie chloru. Tantal, Hastelloy®C276 i tytan, ale także tworzywa sztuczne, takie jak ECTFE, są materiałami, które można użyć zależnie od zastosowania. Płyn do napełniania systemu musi być w każdym przypadku obojętny, tj. obojętny w reakcji z większością substancji, tak jak na przykład olej fluorowcowęglowodorowy.
Elektroliza chloro-alkaliczna w energooszczędnym procesie membranowym
Chlor otrzymywany jest w procesie elektrolizy z chlorku sodu i wody. W opisanym procesie powstają dwa produkty uboczne: wodór i soda kaustyczna. Skuteczna elektroliza wymaga zatem oddzielenia anody i katody, aby chlor i wodór nie połączyły się, tworząc mieszaninę wybuchową. Z tego powodu przemysł najczęściej wykorzystuje energooszczędny proces membranowy do elektrolizy. Oznacza to, że pomiędzy anodą a katodą umieszczona jest specjalna, niezwykle cienka membrana, umożliwiająca dyfuzję wyłącznie dodatnich jonów sodu.
Pomiar ciśnienia podczas produkcji chloru metodą elektrolizy jest złożonym zadaniem
Monitorowanie ciśnienia podczas elektrolizy: Separatory membranowe przetwornika ciśnienia różnicowego model DPT-20 mają membrany wykonane ze złota i tantalu.
Wymagania dotyczące pomiaru ciśnienia w produkcji chloru opartej na elektrolizie są złożone. Samo zainstalowanie przetworników ciśnienia w dwóch komorach instalacji nie jest wystarczające. Kluczowe jest określenie różnicy ciśnień między komorami. Jest to ważne, ponieważ wrażliwa membrana pozostanie nienaruszona tylko wtedy, gdy warunki ciśnienia są zrównoważone. W związku z tym zmiany różnicy ciśnień muszą być natychmiast wykrywane, aby można było szybko zatrzymać proces w przypadku awarii.
Do tego zadania są specjalnie dostosowane bardzo dokładne przetworniki ciśnienia różnicowego z dwoma separatorami membranowymi, na przykład model WIKA DPT-20, charakteryzujący się dokładnością 0,1 procent zakresu pomiarowego. Uwzględniając krytyczne środowisko, urządzenie powinno mieć aprobatę użytkowania w strefie niebezpiecznej. W zależności od zadania pomiarowego, separatory membranowe przetwornika ciśnienia różnicowego są projektowane w różny sposób: punkty pomiarowe chloru muszą mieć membranę tantalową, punkty pomiarowe wodoru wymagają membrany powlekanej złotem.
Inne procesy w produkcji chloru mogą uszkadzać membranę
Elektroliza nie jest bynajmniej jedynym etapem procesu produkcji chloru, który wymaga wysoce wiarygodnego pomiaru ciśnienia. Jednak w niektórych procesach nie można nigdy całkowicie wykluczyć uszkodzenia separatora membranowego. Chociaż separatory membranowe produkowane są zgodnie z warunkami procesowymi, mogą ulegać uszkodzeniu z powodu niespodziewanego nadciśnienia lub korozji przylegających cząstek. Niepożądana deformacja może poważnie zakłócać wynik pomiaru. Ponadto, pęknięcie membrany spowodowałoby przedostanie się płynu wypełniającego system do procesu i pogorszenie jakości chloru.
System separatorów membranowych z monitorowaniem membrany w szczególnie krytycznych punktach
System separatora membranowego DMS27 z wbudowanym monitoringiem membrany niezawodnie kontynuuje monitorowanie ciśnienia, nawet w przypadku pęknięcia membrany. Proces pozostaje zamknięty do momentu naprawienia uszkodzenia.
Tego rodzaju uszkodzeniom w szczególnie krytycznych punktach procesu można zapobiec stosując system separatorów membranowych z wbudowanym monitoringiem membrany. W systemie opracowanym przez firmę WIKA – szczególnie w modelu DMS27 do zastosowań z chlorem – separator membranowy składa się z dwóch membran umieszczonych jedna nad drugą. Przestrzeń pomiędzy nimi jest opróżniona, a powstałe podciśnienie monitorowane jest czujnikiem. Jeśli membrana po stronie procesowej zostanie uszkodzona, druga membrana przejmuje jej funkcję. Jednocześnie rejestrowana jest utrata podciśnienia, a w przypadku osiągnięcia wartości krytycznej wysyłany jest elektroniczny sygnał alarmowy. Ciśnienie procesowe jest nadal niezawodnie monitorowane do czasu zainstalowania wymiennego urządzenia. Ponadto, nie występuje ryzyko zanieczyszczenia przez wyciekający płyn wypełniający.
Uwaga
Więcej informacji na temat przetwornika ciśnienia różnicowego DPT-20 oraz systemów separatora membranowego DMS-27 można znaleźć na stronie internetowej WIKA. Tam też można znaleźć przegląd rozwiązań pomiarowych firmy WIKA dla przemysłu chemicznego, a także broszurę dotyczącą zastosowań przemysłowych do pobrania. Jeżeli mają Państwo pytania, prosimy o zwrócenie się do osoby kontaktowej.
Polecamy również nasze artykuły
Manometr ze stali nierdzewnej w wersji bezpiecznej: Przewodnik wyboru
System separatora membranowego wykrywa poziom w reaktorach PTA
System pomiaru ciśnienia zabezpieczający przed emisjami lotnymi metanu
Produkcja plastiku: Bezpieczny pomiar ciśnienia do 330 °C
Długotrwała dokładność systemów separatorów membranowych do procesów próżniowych