Dans le processus de production chimique, la pression affecte non seulement l'équilibre et la vitesse de réaction, mais aussi des paramètres importants du bilan matière du système. Dans le processus de production industrielle, certains procédés nécessitent une pression bien supérieure à la pression atmosphérique, comme le polyéthylène haute pression. La polymérisation s'effectue à une pression élevée de 150 MPA, tandis que d'autres nécessitent une pression négative bien inférieure à la pression atmosphérique, comme la distillation sous vide dans les raffineries de pétrole. La pression de vapeur haute pression de l'usine chimique PTA est de 8 MPA et la pression d'alimentation en oxygène d'environ 9 MPAG. La mesure de la pression est si complexe que l'opérateur doit respecter scrupuleusement les règles d'utilisation des différents instruments de mesure de pression, renforcer la maintenance quotidienne et éviter toute négligence. Tous ces procédés peuvent entraîner des dommages et des pertes considérables, empêchant ainsi d'atteindre les objectifs de haute qualité, de rendement élevé, de faible consommation et de production sûre.
La première section présente le concept de base de la mesure de pression
- Définition du stress
En production industrielle, la pression désigne la force qui agit uniformément et verticalement sur une surface donnée. Son intensité est déterminée par la surface d'appui et l'intensité de la force verticale. Son expression mathématique est la suivante :
P=F/S où P est la pression, F est la force verticale et S est la surface de force
- Unité de pression
En ingénierie, mon pays utilise le Système international d'unités (SI). L'unité de calcul de la pression est le Pa (Pa). 1 Pa correspond à la pression générée par une force de 1 Newton (N) agissant verticalement et uniformément sur une surface de 1 mètre carré (m²), exprimée en N/m² (Newton/mètre carré). Outre le Pa, l'unité de pression peut également être le kilopascal et le mégapascal. La relation de conversion entre ces unités est : 1 MPA = 103 kPa = 106 Pa.
Grâce à de nombreuses années d'expérience, la pression atmosphérique est toujours utilisée en ingénierie. Afin de faciliter la conversion mutuelle, les relations de conversion entre plusieurs unités de mesure de pression couramment utilisées sont répertoriées en 2-1.
| Unité de pression | Atmosphère d'ingénierie Kg/cm2 | mmHg | mmH2O | ATM | Pa | bar | 1b/in2 |
| Kgf/cm2 | 1 | 0,73×103 | 104 | 0,9678 | 0,99 × 105 | 0,99 × 105 | 14.22 |
| MmHg | 1,36×10-3 | 1 | 13.6 | 1,32 × 102 | 1,33 × 102 | 1,33×10-3 | 1,93×10-2 |
| MmH2o | 10-4 | 0,74×10-2 | 1 | 0,96×10-4 | 0,98 × 10 | 0,93×10-4 | 1,42×10-3 |
| ATM | 1.03 | 760 | 1,03 × 104 | 1 | 1,01 × 105 | 1.01 | 14,69 |
| Pa | 1,02×10-5 | 0,75×10-2 | 1,02×10-2 | 0,98×10-5 | 1 | 1×10-5 | 1,45×10-4 |
| Bar | 1.019 | 0,75 | 1,02 × 104 | 0,98 | 1×105 | 1 | 14,50 |
| Ib/po2 | 0,70×10-2 | 51,72 | 0,70×103 | 0,68×10-2 | 0,68 × 104 | 0,68×10-2 | 1 |
- Façons d'exprimer le stress
Il existe trois façons d'exprimer la pression : la pression absolue, la pression manométrique, la pression négative ou le vide.
La pression sous vide absolu est appelée pression zéro absolu, et la pression exprimée sur la base de la pression zéro absolu est appelée pression absolue
La pression manométrique est la pression exprimée sur la base de la pression atmosphérique, elle est donc exactement à une atmosphère (0,01 Mp) de la pression absolue.
C'est-à-dire : P table = P absolument-P grand (2-2)
La pression négative est souvent appelée vide.
On peut voir à partir de la formule (2-2) que la pression négative est la pression manométrique lorsque la pression absolue est inférieure à la pression atmosphérique.
La relation entre la pression absolue, la pression manométrique, la pression négative ou le vide est illustrée dans la figure ci-dessous :
La plupart des valeurs d'indication de pression utilisées dans l'industrie sont des pressions manométriques, c'est-à-dire que la valeur d'indication du manomètre est la différence entre la pression absolue et la pression atmosphérique, donc la pression absolue est la somme de la pression manométrique et de la pression atmosphérique.
Section 2 Classification des instruments de mesure de pression
La plage de pression à mesurer dans la production chimique est très large, et chaque pression présente ses particularités selon les conditions de procédé. Cela nécessite l'utilisation d'instruments de mesure de pression aux structures et aux principes de fonctionnement variés pour répondre aux différentes exigences de production. Des exigences différentes.
Selon différents principes de conversion, les instruments de mesure de pression peuvent être grossièrement divisés en quatre catégories : manomètres à colonne de liquide ; manomètres élastiques ; manomètres électriques ; manomètres à piston.
- Manomètre à colonne de liquide
Le principe de fonctionnement du manomètre à colonne de liquide repose sur le principe hydrostatique. Cet instrument de mesure de pression, conçu selon ce principe, présente une structure simple, une grande facilité d'utilisation, une précision de mesure relativement élevée, un prix abordable et une faible capacité de mesure, ce qui le rend largement utilisé en production.
Les manomètres à colonne de liquide peuvent être divisés en manomètres à tube en U, manomètres à tube unique et manomètres à tube incliné en fonction de leurs différentes structures.
- Manomètre élastique
Le manomètre élastique est largement utilisé dans la production chimique grâce à ses avantages : simplicité de conception, robustesse et fiabilité. Il offre une large plage de mesure, une utilisation et une lecture aisées, un prix abordable et une précision suffisante. Il facilite l'envoi d'instructions à distance, l'enregistrement automatique, etc.
Le manomètre élastique est fabriqué à partir de divers éléments élastiques de formes variées, produisant une déformation élastique sous l'effet de la pression à mesurer. Dans la limite élastique, le déplacement de sortie de l'élément élastique est linéaire avec la pression à mesurer. Son échelle est donc uniforme, les composants élastiques étant différents, la plage de mesure de pression l'est également. Par exemple, les composants à membrane ondulée et à soufflet sont généralement utilisés pour les mesures de basse pression. Le tube à ressort simple et le tube à ressort multiple sont utilisés pour les mesures de haute, moyenne pression ou sous vide. Parmi ces derniers, le tube à ressort simple offre une plage de mesure de pression relativement large, ce qui en fait le plus utilisé en chimie.
- Transmetteurs de pression
Actuellement, les transmetteurs de pression électriques et pneumatiques sont largement utilisés dans les usines chimiques. Ces instruments mesurent en continu la pression mesurée et la convertissent en signaux normalisés (pression d'air et courant). Ils peuvent être transmis sur de longues distances et la pression peut être affichée, enregistrée ou réglée depuis la salle de contrôle centrale. Ils sont classés en basse pression, moyenne pression, haute pression et pression absolue selon différentes plages de mesure.
Section 3 Introduction aux instruments de pression dans les usines chimiques
Dans les usines chimiques, les manomètres à tube de Bourdon sont généralement utilisés. Cependant, des manomètres à membrane, à membrane ondulée et à spirale sont également utilisés, selon les exigences du travail et des matériaux.
Le diamètre nominal du manomètre sur site est de 100 mm et est fabriqué en acier inoxydable. Il est adapté à toutes les conditions météorologiques. Ce manomètre est équipé d'un joint à cône positif 1/2HNPT, d'un verre de sécurité et d'une membrane d'aération. L'affichage et le contrôle sur site sont pneumatiques. Sa précision est de ± 0,5 % de la pleine échelle.
Le transmetteur de pression électrique est utilisé pour la transmission de signaux à distance. Il se caractérise par une grande précision, de bonnes performances et une grande fiabilité. Sa précision est de ± 0,25 % de la pleine échelle.
Le système d’alarme ou de verrouillage utilise un pressostat.
Section 4 Installation, utilisation et entretien des manomètres
La précision de la mesure de la pression n'est pas seulement liée à la précision du manomètre lui-même, mais également à son installation raisonnable, à son exactitude ou non, et à la manière dont il est utilisé et entretenu.
- Installation d'un manomètre
Lors de l'installation du manomètre, il convient de vérifier si la méthode de pression et l'emplacement sélectionnés sont appropriés, ce qui a un impact direct sur sa durée de vie, la précision de la mesure et la qualité du contrôle.
Concernant les points de mesure de pression, outre le choix judicieux de l'emplacement de mesure sur l'équipement de production, il est impératif, lors de l'installation, que la surface intérieure de la conduite de pression insérée dans l'équipement soit maintenue au même niveau que la paroi intérieure du point de raccordement. L'absence de saillies ou de bavures est essentielle pour garantir une pression statique correcte.
L'emplacement d'installation est facile à observer et s'efforce d'éviter l'influence des vibrations et des températures élevées.
Lors de la mesure de la pression de vapeur, un tuyau de condensation doit être installé afin d'éviter tout contact direct entre la vapeur à haute température et les composants. Ce tuyau doit également être isolé. Pour les fluides corrosifs, des réservoirs d'isolation remplis de fluide neutre doivent être installés. En résumé, selon les différentes propriétés du fluide mesuré (haute température, basse température, corrosion, impuretés, cristallisation, précipitation, viscosité, etc.), il convient de prendre les mesures anticorrosion, antigel et antiblocage appropriées. Une vanne d'arrêt doit également être installée entre l'orifice de prise de pression et le manomètre. Ainsi, lors de la révision du manomètre, la vanne d'arrêt doit être installée à proximité de l'orifice de prise de pression.
En cas de vérification sur site et de rinçage fréquent du tube d'impulsion, la vanne d'arrêt peut être un interrupteur à trois voies.
Le cathéter de guidage de pression ne doit pas être trop long pour réduire la lenteur de l'indication de pression.
- Utilisation et entretien du manomètre
Dans la production chimique, les manomètres sont souvent affectés par le milieu mesuré, comme la corrosion, la solidification, la cristallisation, la viscosité, la poussière, les pressions et températures élevées, ainsi que par de fortes fluctuations, ce qui entraîne souvent des défaillances. Afin de garantir le bon fonctionnement de l'instrument, de réduire les pannes et de prolonger sa durée de vie, il est nécessaire d'effectuer des inspections de maintenance et des opérations de maintenance régulières avant le démarrage de la production.
1. Maintenance et inspection avant le démarrage de la production :
Avant le démarrage de la production, des essais de pression sont généralement effectués sur les équipements de traitement, les canalisations, etc. La pression d'essai est généralement d'environ 1,5 fois la pression de service. La vanne connectée à l'instrument doit être fermée pendant l'essai de pression. Ouvrir la vanne du dispositif de prise de pression et vérifier l'absence de fuites au niveau des joints et des soudures. Toute fuite détectée doit être éliminée rapidement.
Une fois l'essai de pression terminé, avant de lancer la production, vérifiez que les spécifications et le modèle du manomètre installé correspondent à la pression du fluide mesuré requise par le procédé ; vérifiez que le manomètre étalonné est certifié ; toute erreur doit être corrigée à temps. Le manomètre à liquide doit être rempli de fluide de travail et le point zéro doit être corrigé. Le manomètre équipé d'un dispositif d'isolement doit être rempli de liquide d'isolement.
2. Entretien et contrôle du manomètre pendant la conduite :
Lors du démarrage de la production, la mesure de la pression du fluide pulsé, afin d'éviter d'endommager le manomètre en raison d'un impact instantané et d'une surpression, la vanne doit être ouverte lentement et les conditions de fonctionnement doivent être respectées.
Pour les manomètres mesurant la vapeur ou l'eau chaude, le condenseur doit être rempli d'eau froide avant d'ouvrir la vanne du manomètre. En cas de fuite dans l'instrument ou la canalisation, la vanne du dispositif de prise de pression doit être fermée à temps et la solution doit être trouvée.
3. Entretien quotidien du manomètre :
L'instrument en fonctionnement doit être inspecté régulièrement chaque jour afin de maintenir le compteur propre et de vérifier son intégrité. Si un problème est détecté, il doit être résolu à temps.
Date de publication : 15 décembre 2021