采用ZLJ-N 系列科里奧利質量流量計對異丁烯進行測量，克服現場工藝原因造成的汽化以及諸多不便因素，對香料生產的進料進行高精度控制，提高成品質量及現場運行效率，降低成本。

1.引言

科里奧利質量流量計是一種直接式質量流量計，流量計輸出可直接反映流體介質的質量流量值，其測量原理與介質的狀態參數（溫度、壓力）和物性參數（粘度、密度）無關。科里奧利效應***早應用于氣象學研究氣旋，本意指某一質點按一定速度運動時，改變其運動方向后此質點仍有保持原有運動方向的趨勢，并產生一個力，這個力的大小根據物理定律與質點的質量有正比關系。讓內部并行的雙U型測量管垂直于介質前行方向并圍繞固定振動軸進行高速往復振動（諧振運動），使得測量管在介質自身前行速度與測量管諧振運動角速度的共同作用下產生科里奧利力，造成測量管微量扭轉，此扭轉使得入口和出口處檢測電路固有正弦信號產生超前和滯后，形成相位差，由于相位差與介質質量流量有直接正比關系，從而使得通過此相位差獲得介質質量流量成為可能。

異丁烯也稱之為2-甲基丙烯，無色氣體。分子式：C4H8；分子量：56.11，易燃，具窒息性；熔點：-140.3℃；

沸點：-6.9℃；

相對密度（水=1）：0.67（-49℃）；

相對蒸汽密度（空氣=1）：2.0；

飽和蒸汽壓：131.52kPa（0℃）；

燃燒熱：2705.3kJ/mol;

臨界溫度：144.8℃；

臨界壓力：3.99MPa；

閃點：-77℃；

溫度：465℃；

爆炸上限：8.8%（V/V）；

爆炸下限：1.8%（V/V）；

溶解性：不溶于水，易溶于多數有機溶劑。

2 .概述

某大型精細化工廠主要生產各類香料，其產品諸多工序中有一重要環節是控制進入反應釜的異丁烯量，確保反應釜內的化合反應穩定、高效的進行，用戶對進料質量流量的測量精度和穩定性有很高要求。

由于異丁烯進入反應釜參與反應時，會產生大量熱量，需要同時注入-15℃的冷鹽水進行冷卻降溫，工藝要求反應速度必須控制在確定范圍內。如果入釜時異丁烯流量過大則冷卻降溫的效率難以保證，會造成產品品質下降，經濟損失較大；反之異丁烯的入釜流量過小則反應時間過長，生產過程中的相關能耗及冷鹽水的消耗也會大幅增加，反應釜的生產效能降低。

之前企業所采用異丁烯質量流量測量方法是：通過傳統的磁翻板液位計測量異丁烯罐內的液位變化以求得原料消耗的體積值，同時通過在線密度計測量異丁烯的密度，***終入釜流量是通過體積值和密度換算得來，這種方式難以保證測量的精度和實時性，容易造成生產效率低下、原料和能源的嚴重浪費以及成品質量的不穩定。質量流量計直接測量流體質量流量具有測量精度高、穩定性好、沒有可動部件、安裝方便等特點，于是決定采用科里奧利質量流量計檢測異丁烯的入釜流量。

3.問題

采用西安東風機電有限公司生產的N15系列（精度為0.15）的科里奧利質量流量計替代傳統測量模式。該測量模式在使用初期并不順利，在穩定工藝條件下，流量測量值波動較大，自動化控制無法實現，反應過程不得不通過人工方式實現，使用科里奧利質量流量計的初衷沒能達到。

圖1為工藝流程，在與廠家圍繞問題進行研究的過程中發現質量流量要根據工藝需要通過調節閥V4進行調節，當調節閥V4開度大幅增大時，質量流量計的變送器液晶顯示出現報警提示：彈狀流報警，異丁烯實時在線密度顯著降低，約為正常工況條件下密度值的一半左右，而且密度示值波動也很劇烈，質量流量顯示值有較大波動，變化幅度超過50%。

利用變送器內置的智能診斷功能可以發現質量流量計的振動頻率發生波動，實流測量不穩，儀表提示可能由介質汽化造成。現場觀察發現質量流量計的前后端均無壓力表，無法知道準確在線壓力，僅知道罐區出口壓力為0.45MPa左右。

該企業采用氮氣從頂端注入罐內推動異丁烯進入反應釜，異丁烯儲罐距反應釜行程距離為150m，質量流量計安裝在層高5m的二層平臺入口處，距本層地面1.5m，與釜頂入口高度差為0.5m。推測此處質量流量計的后背壓可能過小，低于操作溫度下異丁烯的飽和蒸汽壓，導致汽化現象發生，而氣液兩相流對科里奧利質量流量計的測量精度影響極大，所以保證測量管內的單相介質是目前解決此問題的關鍵所在。

4.方案

由于異丁烯儲罐耐壓等級較低，不宜采用直接加壓的方式，且過高的壓力也存在安全風險和能源消耗。根據較低背壓公式：較低背壓=2倍壓損+1.25倍飽和蒸汽壓，結合當前操作溫度的飽和蒸汽壓以及科里奧利質量流量計在所需流量的工況壓損，得出較低背壓要求。經過協商決定將科里奧利質量流量計移至罐區介質出口處。據分析此處壓力可以達到要求，保證單相介質的同時沒有動力源的震動干擾，保證質量流量的測量精度成為可能，僅需做好此處安裝支撐并重新為傳感器制作保溫層即可。

為方便操作人員實時觀察入釜流量、密度、溫度等參數，以便及時調整反應釜前手動調節閥的開度，在滿足生產工藝具體需求的同時保證其產品質量和盡可能高效的生產過程，用戶要求采用分體式安裝方法，將變送器安裝在反應釜旁的操作平臺。

由于罐區布線槽盒恰好是與介質流通管線并行進入反應車間的，經過分析決定采用帶自適應濾波器的高精度智能數字變送器，即使分體式信號電纜行程近150m，信噪比也有保證，超長距離的信號傳輸對于N15系列質量流量計的測量精度影響不大，可以確保企業實際的測量需求，進而確認了***終方案。

5.結果

按照事先預定的方案對工藝現場經過一系列的改造，重新啟用科里奧利質量流量計后，質量流量控制完全達到工藝要求，在分體距離超遠的情況下，保證了信號來源的穩定性，利用自適應濾波器強大的抗噪性，DSP解算的高效性，確保了質量流量和密度測量的穩定和準確，改造前后的流量、密度測量值見表1。

經過多批量生產的實地跟蹤和成品分析，工藝人員表示滿意，并***終達到了預期效果，保證了企業的經濟利益；也證明了科里奧利質量流量計在保證其需求的工藝條件下，完全可以滿足特殊介質的質量流量測量精度和其工藝生產效率及成本的精準控制。