经验 | 关于膜片选型的几点建议(附案例)!

经验 | 关于膜片选型的几点建议(附案例)!
特别策划

 

 

隔离膜片安装在普通测量仪表上,在保证原有仪表使用精度和灵敏度基础上,能够很好地解决仪表的腐蚀和堵塞问题,延长仪表的使用寿命。每次检修时,只需更换新的隔离膜片即可,大大减少了维修工作量。

但是,如果膜片材质选用不当,将会导致装置停车,引发安全事故。下面小编整理了几点关于膜片选用的建议,一起看看~

 

1. EPDM适用于工作温度不超过100℃的卫生级应用过程

EPDM——为三元乙丙橡胶 (Ethylene-propylene-diene monomer) 的简写,其主要特性为优越的弹性、耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀,该膜片不仅适用于极性物质和蒸汽,也适用于热水、冷水、碱性介质和非浓缩的酸类。EPDM 的耐温范围不如PTFE,它适用于工作温度不超过100℃的卫生级应用过程。例如,纯化水系统。

需要注意的是,因EPDM 遇有机物会发生溶胀,因此,不推荐将 EPDM 膜片用于矿物油、植物和动物脂肪、脂肪族或芳香族碳氢化合物、炉代溶剂或浓酸等工况。

2. FKM适用于高热温和高化学稳定性的环境

FKM——是氟橡胶的缩写,指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。氟橡胶除了具有橡胶所特有的高弹性外,氟原子的引入也赋予了氟橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性等特征。

3.PTFE适用于低温高温环境

聚四氟乙烯 (Poly Tetra Fluoro Ethylene, PTFE)是由氟乙烯合成的含氟聚合物,属于氟塑料的一种。PTFE的化学惰性可防止交叉链接,因此无 “记忆”,即不能像弹性体那样恢复到其原始形状,该材质在张力下会产生蠕变和变形,即所谓 “冷流” 现象。

PTFE有着宽广的温度适用范围 (- 200~260℃),具备良好的抗挤压、耐腐蚀、 无老化问题、抗水气及紫外线、无毒性等特性。单纯的PTFE膜片在130℃以上的温度下,会产生较大的变形,造成膜片变形、损坏。

4. EPDM/PTFE复合膜片广泛应用于注射用水或纯蒸汽等高温的卫生级工况

EPDM/PTFE复合膜片,如下图 (图3.135)所示,有效解决了PTFE的耐温和韧性问题,它既具有EPDM 的高弹性,又具有 PTFE的耐腐蚀性。在生物和医药行业,只有EPDM和PTFE(TFMTM)这两种材料是可以选择的,目前只有这两种材料符合FDA认证并且满足这一行业的各类需求。TFMTM是第二代改良的PTFE,它比传统的PTFE拥有更好的扩散性,并且已经作为一些厂家的标准。

 

 

5.膜片与工作介质直接接触,在选择膜片材料之前,都应对每一个应用进行具体分析。在同一设备运作中经常会存在不同的工况,这就导致了需要使用不同材料的各类膜片。介质的化学性质和温度都会导致不同的相互作用,所使用产品的适应性必须通过产品兼容性列表或是质量专家的单独检测。只有通过了这一道程序,设备才能安全、经济、长时间的运作。

 

 

(腐蚀性介质对应选用的膜片材质)

 

经典案例
 

差压变送器故障造成氯碱装置停车

 

基本情况

电解复极槽是江汉油田盐化工总厂氯碱厂第一次投产的强制循环离子膜电解装置,设计能力年产2x10t烧碱。主要设备是北化机生产的两台MBC型离子膜电解槽,工作介质为:盐水、磁、氯气、氢气。装置于2002年1月投入使用。

 

事故所在的工艺单元为电解复极槽A槽。电解复极槽A槽液相压差变送器位号为PDI-SA-230A。变送器型号为北京远东3051型双法兰差压变送器,主要用于测量电解槽阴极室和阳极室的液相压力差,保证液相压差控制在10-15kPa范围内,以避免出现大压差造成离子膜的振动,影响到离子膜的使用寿命。变送器量程设置如图1所示。

 

图1 变送器量程设置画面

 

事故经过及处理过程

(一)事故前运行情况

事故前该装置运行平稳, PDISA-230A运行正常,没有任何异常状况的报警信息。

 

(二)事故现象详细描述

2002年4月5日14时20分至14时23分,电解复极槽A槽液相压差变送器测量数据由12kPa突然升高到35kPa以上,超过高高限报警值(35kPa),DCS联锁动作,A槽跳闸,整套装置停产。

 

(三)影响范围

电解槽事故停车容易造成离子膜损坏,并影响上下游工艺稳定,直接经济损失约为3万元,间接经济损失约为5万元。

 

(四)仪表及系统处理过程

事故发生后,仪表人员到现场检査,拆检差压变送器,发现其低压侧四氟防腐隔离膜片和传感膜片已灼烧出一个小洞,低压侧毛细管内硅油漏出,已不能传导压力。

 

仪表人员拆除故障仪表,更换一台横河EJA118W型双法兰压差变送器,并加装横河差压变送器专用特氟龙防腐隔离膜片,校验合格后投入运行。

 

压差变送器的安装见图2,结构见图3。

图2 安装示意图

图3 变送器结构图

(五)事故性质

仪表设备事故。

 

事故原因分析

(一)事故单元事故前简要评价

事故单元为北京远东罗斯蒙特3051型双法兰差压变送器,此变送器为中外合资企业生产,参数设置简单,维护方便,在一般工艺场合使用可靠性较好。

 

(二)直接原因分析

测量膜片强度和绝缘性不够,被高电流灼烧后损伤,造成硅油泄漏,测量失真。

 

(三)间接原因分析

电解复极槽是高电流电解槽,满负荷时电流高达9kA,仪表金属测量膜片与介质一旦直接接触就会发生电化学反应,并在很短的时间内将金属测量膜片腐蚀并击穿,造成内部硅油泄漏。

 

防范措施

(一)经验教训

这次事故主要是由于仪表设计安装时只考虑了电化学反应对变送器膜片的腐蚀伤害,而未考虑到电解槽高电流对仪表的伤害,安装的是比较薄的普通国产四氟隔离防腐膜片。

 

(二)防范措施

(1)将电解复极槽液相压差变送器更换为横河EJA118W型双法兰压差变送器,同时加装横河专用 Teflon防腐膜片,见图4。

图4  防腐膜片示意图

此隔离膜片与国产隔离膜片的区别主要有:一是厚度增加了,厚度的增加可以有效地提高绝缘性和强度;二是隔离膜片与金属膜片间增加了氟油,使隔离膜片与金属膜片之间没有空气间隙,测量更加精确,并进一步增加了绝缘性。

 

更换后至今没有出现因压差变送器故障造成氯碱装置停车的事故,使用效果显著,将B、C、D槽上的液相压差测量仪表均更换为横河同型号压差变送器。

 

(2)技术措施。加强仪表设备的前期管理,仪表技术人员参与仪表设备的选型工作。并根据仪表使用情况做好分析记录,发现问题及时改进。

 

(3)管理措施。仪表技术人员、操作人员要及时巡检,及时发现问题。定期对液相压差测量仪表进行检查,特别是检查防腐隔离膜片的完好性。发现不正常情况及时更换避免因同样原因造成事故。

 

 

(4)组织措施。建立健全仪表管理组织机构,定期召开仪表技术人员专题会议,解决仪表设备管理的各种问题。在会上有好的经验可以相互推广,取长补短。

 

责任编辑丨小   玉

审核丨任三多

 


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