مقياس تدفق حمض الفوسفوريك

تستطيع عدادات التدفق الكهرومغناطيسية قياس حمض الفوسفوريك شديد التآكل. كما تتضمن معلومات تقنية مفيدة مثل اختيار عداد تدفق الحمض، وتعليمات التركيب، وما إلى ذلك .

ما هو حمض الفوسفوريك؟

تتطلب التطبيقات الواسعة لحمض الفوسفوريك قياس التدفق

حمض الفوسفوريك له الصيغة الكيميائية HPO₄. وهو حمض بالغ الأهمية وغير عضوي. سائل شفاف عديم اللون ذو مذاق غير مستساغ وقد يكون ضارًا. يتميز حمض الفوسفوريك بثباته النسبي في درجة حرارة الغرفة، ولكنه قد يتفاعل بسرعة مع المعادن. وبحسب تركيزه، يُصنع حمض الفوسفوريك بتركيزات مخففة وقوية. ويُستخدم حمض الفوسفوريك عادةً في الصناعة بتركيز يصل إلى 85%.

يُستخدم حمض الفوسفوريك في الصناعة بطرقٍ عديدة ومتنوعة. فهو يُستخدم عادةً في تصنيع الأسمدة الفوسفاتية، مثل السوبر فوسفات وفوسفات ثنائي الأمونيوم، والتي تُعدّ ضروريةً لإنتاج المحاصيل. كما يُستخدم حمض الفوسفوريك كمنظم شائع للطعم الحامض ومادة حافظة في صناعة الأغذية. ويُستخدم أيضًا لإزالة الصدأ وفوسفاتة الأسطح المعدنية. ويُستخدم كذلك في صناعة عدد من الأدوية الفوسفاتية في القطاع الصيدلاني.

أين يُستخدم حمض الفوسفوريك؟

تُستخدم حمض الفوسفوريك في العديد من التطبيقات، ولكن أكثرها شيوعاً هي:

تطبيقات واسعة لعدادات تدفق حمض الفوسفوريك

يُستخدم أكثر من 80% من حمض الفوسفوريك في صناعة الأسمدة. ويُستخدم هذا الحمض في تصنيع مجموعة متنوعة من الأسمدة الفوسفاتية، بما في ذلك السوبر فوسفات، وفوسفات أحادي الأمونيوم، وفوسفات ثنائي الأمونيوم. تُزوّد هذه الأسمدة المحاصيل بالفوسفور اللازم لنموها وازدهارها، وهي بالغة الأهمية لزيادة الإنتاج الزراعي.

في صناعة الأغذية، يُستخدم حمض الفوسفوريك عادةً لخفض درجة الحموضة، والحفاظ على نضارة الطعام، وزيادة حموضته. يوجد حمض الفوسفوريك في العديد من المشروبات الغازية التي نشربها، مثل الكولا، حيث يُضفي عليها مذاقًا لاذعًا. كما يُستخدم أيضًا لتحسين مذاق اللحوم وزيادة احتفاظها بالماء.

يُستخدم حمض الفوسفوريك عادةً في صناعة المعادن لإزالة الصدأ وتكوين طبقة فوسفاتية واقية على سطح المعدن، مما يجعله أقل عرضةً للتآكل. وتستخدمه العديد من الشركات، مثل شركات تصنيع السيارات والأجهزة المنزلية، بكثرة.

في صناعة الأدوية، يُستخدم حمض الفوسفوريك في تصنيع عدد من الأدوية الفوسفاتية، مثل فوسفات الكلوروكين وفوسفات الكودايين. وتُعد هذه الأدوية بالغة الأهمية للشفاء.

مشاكل في قياس معدل تدفق حمض الفوسفوريك

لطالما كان الحصول على نتائج قياس تدفق حمض الفوسفوريك بشكل صحيح في مجال الأتمتة الصناعية أمراً صعباً للأسباب التالية:

مادة شديدة التآكل: حمض الفوسفوريك مادة شديدة التآكل، خاصةً للفولاذ العادي وبعض السبائك. يمكن أن يؤدي هذا التآكل إلى تلف سريع لمستشعر التدفق في عدادات التدفق القياسية، مما يقلل من دقة القراءات ويقصر عمر الجهاز. يستطيع حمض الفوسفوريك تآكل معظم المعادن بدرجات متفاوتة.

تتغير لزوجة حمض الفوسفوريك بشكل كبير تبعًا لدرجة الحرارة والتركيز. تزداد لزوجة المادة كلما انخفضت درجة الحرارة وزاد التركيز. هذا التغير في اللزوجة قد يُقلل من دقة عدادات التدفق، خاصةً تلك التي تستخدم ديناميكيات الموائع لقياس التدفق.

تغير الموصلية: تتغير موصلية حمض الفوسفوريك بتغير تركيزه، مما قد يؤثر على بعض عدادات التدفق. صحيح أن حمض الفوسفوريك ينقل الكهرباء إلى حد ما، إلا أنه ينبغي مراعاة هذا الاختلاف في الموصلية عند اختيار عداد التدفق.

مشاكل عدادات التدفق القديمة

تواجه عدادات التدفق التقليدية أحيانًا مشاكل كبيرة عندما تتلامس مع مواد كيميائية أكالة بشكل خاص مثل حمض الفوسفوريك.

يتلامس حمض الفوسفوريك مباشرةً مع الأجزاء المتحركة في عدادات التدفق الميكانيكية، مثل عدادات التدفق التوربينية وعدادات التدفق ذات التروس البيضاوية، مما يجعلها عرضةً للتآكل والكسر. كما أن زيادة لزوجة حمض الفوسفوريك قد تؤثر على أداء هذه الأجزاء المتحركة، مما قد يؤدي إلى أخطاء إضافية في القياسات.

× مقياس التدفق التفاضلي للضغط: يساعد اختيار المواد المقاومة للتآكل في التخفيف من مشاكل التآكل؛ ولكن سيؤدي ذلك إلى ارتفاع سعر مستشعر التدفق بشكل كبير إذا اخترت مادة التنتالوم.

يمكن أيضًا أن يتآكل مقياس تدفق التروس البيضاوي بفعل الأحماض.

مقياس تدفق التروس البيضاوية: هو نوع من مقاييس التدفق ذات الإزاحة الموجبة، وتُصنع الأجزاء المبللة من المستشعر من الحديد الزهر أو الفولاذ المصبوب أو الفولاذ المقاوم للصدأ. على الرغم من دقته العالية في قياس تدفق الأحماض، إلا أن التروس البيضاوية عرضة للتآكل بسهولة.

مقياس تدفق التوربين: يمكن لمقياس تدفق التوربين قياس سائل نقي واحد، لكن محلول حمض الفوسفوريك مادة أكالة وقد يتسبب في تآكل المروحة، مما يقلل من عمر مقياس تدفق التوربين بشكل كبير. لذلك، لا يُنصح باستخدامه.

كيف يعمل مقياس التدفق المغناطيسي لحمض الفوسفوريك؟

يعمل مقياس المغناطيسية وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. فعندما يمر سائل موصل، مثل محلول حمض الفوسفوريك، عبر مجال مغناطيسي، فإنه يُولّد قوة دافعة كهربائية مستحثة. وتتناسب سرعة تدفق السائل طرديًا مع قوة هذه القوة الدافعة الكهربائية.

كيف يعمل مقياس التدفق المغناطيسي لحمض الفوسفوريك

لإنتاج مجال مغناطيسي عمودي على محور الأنبوب، يضع مقياس التدفق المغناطيسي من سلسلة SHD زوجًا من ملفات الإثارة على أنبوب القياس. تؤثر قوة لورنتز على الأيونات في سائل موصل، مثل حمض الفوسفوريك، عند تدفقه عبر هذا المجال المغناطيسي. يؤدي ذلك إلى هجرة الأيونات الموجبة والسالبة نحو طرفي الأنبوب، مما يُحدث فرقًا في الجهد على الأقطاب الكهربائية في كلا الطرفين. هذا الفرق في الجهد هو ما يُسبب القوة الدافعة الكهربائية المستحثة، وترتبط قيمته ارتباطًا مباشرًا بسرعة تدفق السائل.

لحساب معدل التدفق الحجمي للسائل، يمكنك قياس القوة الدافعة الكهربائية المستحثة وضربها في مساحة المقطع العرضي للأنبوب. ولن يتأثر السائل المقاس بطبيعته المسببة للتآكل لعدم وجود أجزاء ميكانيكية متحركة تلامسه.

تتميز مقاييس التدفق المغناطيسية من سلسلة SHD بدقة فائقة، حيث يمكنها قياس تدفقات حمض الفوسفوريك من التدفقات الصغيرة جدًا إلى التدفقات الكبيرة جدًا. كما أن فقدان الضغط فيها يكاد يكون معدومًا، لذا لن يعيق عملية المعالجة.

كيف تختار مقياس تدفق كهرومغناطيسي يمكنه قياس تدفق حمض الفوسفوريك؟

عند اختيار عدادات التدفق الكهرومغناطيسية لاختبار حمض الفوسفوريك، يجب مراعاة ما يلي:

بطانات وأقطاب عدادات التدفق المغناطيسية

الأهم هو اختيار المواد المناسبة للأقطاب الكهربائية. لا يتآكل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، وهاستيلوي سي، ومعدن التنتالوم، وغيرها من المواد عند ملامستها لحمض الفوسفوريك. معظم كميات السائل مناسبة لأقطاب الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. ولكن إذا كنت بحاجة إلى مقاومة أعلى للتآكل أو كنت تعمل بتركيزات عالية من حمض الفوسفوريك، يُنصح باستخدام أقطاب مصنوعة من معدن التنتالوم.

اختيار مادة التبطين: تُعدّ مادة التبطين الداخلية لأنبوب القياس بالغة الأهمية. يُعتبر البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE أو التفلون) الخيار الأمثل لأنه لا يُغيّر من موصلية حمض الفوسفوريك، كما أنه مقاوم للتآكل، بالإضافة إلى انخفاض سعره. مع ذلك، يُمكن لموقع silverinstruments.com توفير مواد تبطين أكثر متانة مثل PFA وF46، والتي تتحمّل درجات حرارة أعلى تصل إلى 150-160 درجة مئوية.

فيما يلي قائمة بمواد بطانة المقياس المغناطيسي والأقطاب الكهربائية لدرجات حرارة مختلفة وتركيزات مختلفة من حمض الفوسفوريك.

مخطط اختيار مواد الأقطاب الكهربائية والبطانة لمقاييس التدفق الكهرومغناطيسية

التوافق مع حمض الفوسفوريك

أ - مناسب/موصى به | ب - قابل للاستخدام/مقبول | ج - غير موصى به | ن - غير مناسب | س - مقاوم للتآكل (في بعض الظروف) | ر - درجة حرارة الغرفة | مشبع - مشبع | (و) - أعلى درجة حرارة موصى بها لهذه المادة

تُصنع شفة وغلاف مقياس التدفق المغناطيسي من سلسلة SHD من الفولاذ الكربوني في الظروف العادية، ويتوفر خيار الفولاذ المقاوم للصدأ.

اختيار مادة غلاف مقياس التدفق المغناطيسي: يجب ألا تتلامس مادة غلاف مقياس التدفق وشفته مع حمض الفوسفوريك. في الظروف العادية، يكفي غلاف من الفولاذ الكربوني. مع ذلك، قد تكون البيئة التي يُستخدم فيها مقياس التدفق مُسببة للتآكل، ويخشى المستخدمون من تآكل غلاف المقياس بعد الاستخدام طويل الأمد. يوفر موقع silverinstruments.com خيارات أغلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316، حيث يتميز غلاف الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومته العالية للبيئات المُسببة للتآكل.

حمض الفوسفوريك موصل للكهرباء بدرجة معينة، ولكن من الضروري تحديد الحد الأدنى لموصلية حمض الفوسفوريك المراد اختباره قبل استخدام مقياس التدفق الكهرومغناطيسي. في معظم الأحيان، تتوافق موصلية حمض الفوسفوريك مع جميع معايير مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية. ولكن يجب اختبار ذلك لكل حمض فوسفوريك مخفف على حدة.

تصنيف درجة الحرارة والضغط: اختر تصنيف درجة الحرارة والضغط المناسبين لظروف العملية. عند درجات الحرارة المرتفعة، يتفاعل حمض الفوسفوريك مع المواد بشكل أسرع. لذا، عند العمل في درجات حرارة عالية، يُنصح باستخدام مواد أقل عرضة للصدأ.

مستوى الحماية: نظرًا لأن المكان الذي يتم فيه توليد حمض الفوسفوريك يمكن أن يكون قاسيًا، فمن المستحسن اختيار عدادات التدفق الكهرومغناطيسية ذات مستويات حماية أعلى، مثل IP67 أو IP68، للتأكد من أنها تعمل بشكل جيد في هذه البيئات.

اختر مستوى الدقة والنطاق المناسبين بناءً على احتياجاتك الفعلية. يمكنك استخدام مقياس تدفق كهرومغناطيسي عالي الدقة يصل إلى ± 0.2% إذا كنت بحاجة إلى قياسات دقيقة للغاية.

كيفية تركيب مقياس التدفق الكهرومغناطيسي بشكل صحيح لحمض الفوسفوريك؟

عند قياس أشياء مثل حمض الفوسفوريك التي يصعب العثور عليها، من الضروري جداً تركيب عدادات التدفق الكهرومغناطيسية بالطريقة الصحيحة حتى تقدم قيماً دقيقة.

قم بتركيب مقياس تدفق الحمض بشكل صحيح للحصول على أفضل نتائج القياس.

اختيار أفضل موقع للتركيب: ضع مقياس التدفق الكهرومغناطيسي في الجزء من نظام الأنابيب الذي يمتلئ فيه بالسائل. ولمنع تكون الفقاعات، يجب عدم وضعه بالقرب من أعلى الأنبوب. كما يجب تجنب وضعه في أماكن يحتمل فيها حدوث ضغط سلبي، لأن ذلك قد يضر بالبطانة الداخلية.

لضمان دقة القياسات، يجب توفير عدد كافٍ من أجزاء الأنابيب المستقيمة قبل وبعد مقياس التدفق الكهرومغناطيسي. يجب أن يكون طول الجزء المستقيم قبل مقياس التدفق من 5 إلى 10 أضعاف قطره، بينما يجب أن يكون طول الجزء المستقيم بعده من 2 إلى 3 أضعاف قطره. يجب زيادة طول الجزء المستقيم إذا كانت هناك وصلات أو صمامات تعيق التدفق في الجزء العلوي من المجرى.

متطلبات التأريض: يجب تأريض عدادات التدفق الكهرومغناطيسية بشكل صحيح لكي تعمل بكفاءة. تأكد من تأريض كل من الجهاز ونظام الأنابيب بشكل سليم. يلزم تركيب حلقات تأريض خاصة إذا لم يكن خط الأنابيب مصنوعًا من المعدن أو كان مغطى بمواد غير موصلة للكهرباء. عمومًا، قد تكون أنابيب حمض الفوسفوريك بلاستيكية وليست حديدية كما هو شائع، نظرًا لقوة تآكل محاليل حمض الفوسفوريك. عند تركيب عدادات التدفق الكهرومغناطيسية على الأنابيب البلاستيكية، يلزم استخدام حلقة تأريض، ويجب اختيار حلقة تأريض مصنوعة من نفس مادة القطب الكهربائي.

دعم خطوط الأنابيب : قد تكون عدادات التدفق المغناطيسي ثقيلة جدًا في بعض الأحيان، لا سيما عدادات التدفق المغناطيسي ذات الأقطار الكبيرة، مثل عدادات تدفق الأحماض بقطر 4 بوصات أو 6 بوصات. ولتقليل الضغط الواقع على جسم عداد التدفق نتيجةً لخطوط الأنابيب، يلزم وضع دعامات بالقرب من حساسات عدادات التدفق.

الأطراف الكهربائية لمقياس التدفق المغناطيسي

التوصيل الكهربائي: اتبع دليل المستخدم المرفق مع مقياس التدفق المغناطيسي من سلسلة SHD لتوصيله بمصدر الطاقة. يرجى الانتباه إلى لوحة البيانات الموجودة على مقياس التدفق، سواء كان 24 فولت تيار مستمر أو 220 فولت تيار متردد. انتبه جيدًا لكيفية تأريض كابل الإشارة ونقله. يجب مراعاة مسائل التوافق الكهرومغناطيسي عند وجود تداخل كهرومغناطيسي كبير.

انتبه إلى لوحة اسم مقياس تدفق الحمض.

الصيانة: عند تركيب مقياس التدفق الكهرومغناطيسي من موقع silverinstrument.com، يجب التفكير في كيفية صيانته مستقبلاً والتأكد من وجود مساحة كافية حوله لفحصه من قبل المهندس وإجراء أعمال الصيانة الدورية.

بفضل آلية عمله وطريقة تصنيعه، يُعدّ مقياس التدفق الكهرومغناطيسي التقنية المثالية لقياس معدل تدفق حمض الفوسفوريك. فهو لا يحتوي على أجزاء متحركة، ولا يتأثر بحمض الفوسفوريك. يتميز بثباته العالي، وانخفاض فقدان الضغط فيه، ويمكن استخدامه في العديد من التطبيقات.

عند اختيار واستخدام مقياس التدفق الكهرومغناطيسي لقياس حمض الفوسفوريك، فإن أهم ما في الأمر هو اختيار المواد المناسبة، وخاصةً للبطانة والأقطاب الكهربائية. كما أن التركيب والصيانة السليمة ضروريان لضمان عمل الجهاز بكفاءة واستقراره على المدى الطويل.

ستتحسن مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية باستمرار في قياس المواد المسببة للتآكل مع تطور التكنولوجيا. وهذا سيجعلها وسيلة أفضل لتحديد كميات مواد كيميائية مثل حمض الفوسفوريك.