Débitmètre d'acide phosphorique

Les débitmètres électromagnétiques permettent de mesurer l'acide phosphorique, un produit extrêmement corrosif. Ils contiennent également des informations techniques utiles, telles que le choix du débitmètre adapté à l'acide, les instructions d'installation, etc.

Qu'est-ce que l'acide phosphorique ?

Les nombreuses applications de l'acide phosphorique nécessitent une mesure de débit

L'acide phosphorique, de formule chimique HPO₄, est un acide très important qui n'est pas organique. C'est un liquide clair et incolore au goût désagréable et potentiellement dangereux. L'acide phosphorique est relativement stable à température ambiante, mais il peut corroder rapidement les métaux. Selon sa concentration, il existe des acides phosphoriques faibles et forts. On l'utilise couramment dans l'industrie à une concentration d'environ 85 %.

L'acide phosphorique est utilisé dans de nombreux secteurs industriels. Il sert notamment à la fabrication d'engrais phosphatés, comme le superphosphate et le phosphate diammonique, essentiels à la production agricole. Dans l'industrie alimentaire, il est également employé comme correcteur d'acidité et conservateur. Il permet aussi d'éliminer la rouille et de phosphater les surfaces métalliques. Enfin, dans l'industrie pharmaceutique, il entre dans la composition de plusieurs médicaments à base de phosphate.

Où utiliser l'acide phosphorique ?

L'acide phosphorique a de nombreuses utilisations, mais les plus courantes sont :

Larges applications des débitmètres à acide phosphorique

Plus de 80 % de l'acide phosphorique est utilisé par l'industrie des engrais. Il sert à fabriquer divers engrais phosphatés, notamment le superphosphate, le phosphate monoammonique et le phosphate diammonique. Ces engrais apportent aux cultures le phosphore nécessaire à leur croissance et sont essentiels à l'augmentation des rendements agricoles.

Dans l'industrie alimentaire, l'acide phosphorique est généralement utilisé pour abaisser le pH, préserver la fraîcheur des aliments et les rendre plus acides. On le trouve notamment dans de nombreuses boissons gazeuses, comme le cola, auxquelles il confère un goût acidulé. L'acide phosphorique est également utilisé pour améliorer la saveur de la viande et augmenter sa teneur en eau.

L'acide phosphorique est couramment utilisé dans la métallurgie pour éliminer la rouille et phosphater les métaux. Il permet de décaper la rouille et de former une couche protectrice de phosphate à la surface du métal, le rendant ainsi moins sensible à la corrosion. De nombreuses entreprises, notamment celles qui fabriquent des véhicules et des appareils électroménagers, y ont largement recours.

Dans l'industrie pharmaceutique, l'acide phosphorique est utilisé pour fabriquer de nombreux médicaments à base de phosphate, comme le phosphate de chloroquine et le phosphate de codéine. Ces médicaments sont essentiels à la guérison.

Problèmes liés à la mesure du débit d'acide phosphorique

Il a toujours été difficile d'obtenir des résultats précis en matière de mesure du débit d'acide phosphorique dans l'automatisation industrielle pour les raisons suivantes :

Très corrosif : L’acide phosphorique est très corrosif, notamment pour l’acier courant et certains alliages. Cette corrosivité peut endommager rapidement le capteur de débit des débitmètres standard, ce qui peut réduire la précision des mesures et la durée de vie de l’appareil. L’acide phosphorique peut ronger la plupart des métaux à des degrés divers.

La viscosité de l'acide phosphorique varie considérablement en fonction de la température et de sa concentration. Elle augmente avec la température et la concentration. Cette variation de viscosité peut réduire la précision des débitmètres, notamment ceux qui utilisent la dynamique des fluides pour mesurer le débit.

Variation de la conductivité : La conductivité de l’acide phosphorique varie en fonction de sa concentration, ce qui peut avoir une incidence sur certains débitmètres. L’acide phosphorique conduit l’électricité dans une certaine mesure, mais il convient de tenir compte de cette variation de conductivité lors du choix d’un débitmètre.

Les problèmes liés aux débitmètres obsolètes

Les débitmètres traditionnels rencontrent parfois d'énormes problèmes lorsqu'ils entrent en contact avec des produits chimiques particulièrement corrosifs comme l'acide phosphorique.

L'acide phosphorique entre en contact direct avec les pièces mobiles des débitmètres mécaniques, tels que les débitmètres à turbine et les débitmètres à engrenages ovales. Cela les rend vulnérables à la corrosion et à la casse. L'augmentation de la viscosité de l'acide phosphorique peut également modifier le fonctionnement de ces pièces mobiles, ce qui peut engendrer des erreurs de mesure supplémentaires.

× Débitmètre à pression différentielle : le choix de matériaux résistants à la corrosion contribue à atténuer les problèmes de corrosion ; mais le prix du capteur de débit sera très élevé si vous optez pour du tantale.

Le débitmètre à engrenages ovales peut également être corrodé par l'acide.

Débitmètre à engrenages ovales : ce type de débitmètre volumétrique possède des pièces en contact avec le fluide en fonte, en acier moulé ou en acier inoxydable. Malgré sa grande précision pour la mesure des débits d'acide, les engrenages ovales sont sensibles à la corrosion.

Débitmètre à turbine : Ce type de débitmètre est conçu pour mesurer un seul liquide pur, mais les solutions d’acide phosphorique sont corrosives et peuvent endommager la turbine, réduisant ainsi considérablement sa durée de vie. Son utilisation est donc déconseillée.

Comment fonctionne un débitmètre magnétique pour l'acide phosphorique ?

Un magnétomètre fonctionne grâce à la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique. Lorsqu'un liquide conducteur, comme une solution d'acide phosphorique, traverse un champ magnétique, il crée une force électromotrice induite. La vitesse d'écoulement du liquide est directement proportionnelle à l'intensité de cette force électromotrice.

Comment fonctionne un débitmètre magnétique pour l'acide phosphorique ?

Pour générer un champ magnétique perpendiculaire à l'axe de la canalisation, le débitmètre magnétique de la série SHD utilise deux bobines d'excitation placées sur le tube de mesure. La force de Lorentz agit sur les ions présents dans un liquide conducteur, tel que l'acide phosphorique, lors de son passage dans ce champ magnétique. Ceci provoque la migration des ions positifs et négatifs vers les extrémités de la canalisation, induisant une différence de potentiel aux bornes des électrodes. Cette différence de potentiel est à l'origine de la force électromotrice induite, dont l'intensité est directement liée au débit moyen du liquide.

Pour déterminer le débit volumique du liquide, on mesure la force électromotrice induite et on la multiplie par la section transversale de la canalisation. Le liquide mesuré ne sera pas endommagé par sa nature corrosive, car aucune pièce mécanique mobile n'est en contact avec lui.

Les débitmètres magnétiques de la série SHD sont d'une précision remarquable et permettent de mesurer des débits d'acide phosphorique allant de très faibles à très élevés. Leur perte de charge étant quasi nulle, ils ne perturbent pas le traitement.

Comment choisir un débitmètre électromagnétique capable de mesurer le débit d'acide phosphorique ?

Lors du choix de débitmètres électromagnétiques pour tester l'acide phosphorique, il convient de tenir compte des points suivants :

Revêtements et électrodes des débitmètres magnétiques

Le choix des matériaux pour les électrodes est primordial. L'acier inoxydable 316L, l'Hastelloy C, le tantale et d'autres matériaux résistent à la corrosion au contact de l'acide phosphorique. La plupart des concentrations de liquide sont compatibles avec les électrodes en acier inoxydable 316L. Toutefois, pour une résistance à la corrosion accrue ou en cas de forte concentration d'acide phosphorique, il est recommandé d'utiliser des électrodes en tantale.

Choix du revêtement : Le revêtement intérieur du tube de mesure est tout aussi important. Le polytétrafluoroéthylène (PTFE ou Téflon) est le meilleur choix car il ne modifie pas la conductivité de l'acide phosphorique et est particulièrement résistant à la corrosion. De plus, le PTFE (Téflon) est abordable. Cependant, silverinstruments.com propose également des revêtements plus robustes comme le PFA et le F46, capables de supporter des températures plus élevées, de l'ordre de 150 à 160 °C.

Vous trouverez ci-dessous la liste des matériaux utilisés pour le revêtement et les électrodes du magnétomètre en fonction de la température et de la concentration d'acide phosphorique.

Tableau de sélection des matériaux d'électrodes et de revêtement pour débitmètres électromagnétiques

Compatibilité avec l'acide phosphorique

A - Convient/Recommandé | B - Utilisable/Acceptable | C - Non recommandé | N - Ne convient pas | X - Résistant à la corrosion (dans certaines conditions) | R - Température ambiante | Sat - Saturé | (W) - Température maximale recommandée pour ce matériau

La bride et le boîtier du débitmètre magnétique de la série SHD sont en acier au carbone dans des conditions normales ; une option en acier inoxydable est disponible.

Choix du matériau du boîtier d'un débitmètre magnétique : Le matériau du boîtier et de la bride du débitmètre ne doit pas être en contact avec l'acide phosphorique. En règle générale, un boîtier en acier au carbone est suffisant. Cependant, l'environnement d'utilisation du débitmètre peut parfois être corrosif, et les utilisateurs craignent que le boîtier ne se corrode après une utilisation prolongée. silverinstruments.com propose des boîtiers en acier inoxydable 304 et 316, ce dernier étant plus résistant à la corrosion.

L'acide phosphorique est conducteur d'électricité, mais il est essentiel de déterminer sa conductivité minimale avant d'utiliser un débitmètre électromagnétique. Généralement, la conductivité de l'acide phosphorique est conforme aux normes des débitmètres électromagnétiques. Cependant, il est nécessaire de vérifier la conductivité de chaque solution diluée.

Caractéristiques de température et de pression : Choisissez les caractéristiques de température et de pression adaptées aux conditions du procédé. À haute température, l’acide phosphorique corrode les matériaux plus rapidement. Par conséquent, lors de travaux à haute température, il est conseillé d’utiliser des matériaux moins susceptibles de rouiller.

Niveau de protection : Étant donné que l'endroit où l'acide phosphorique est généré peut être difficile, il est recommandé de choisir des débitmètres électromagnétiques avec des niveaux de protection plus élevés, tels que IP67 ou IP68, pour s'assurer qu'ils fonctionnent bien dans ces environnements.

Choisissez le niveau de précision et la plage de mesure adaptés à vos besoins. Pour des mesures très précises, vous pouvez utiliser un débitmètre électromagnétique de haute précision (± 0,2 %).

Comment installer correctement un débitmètre électromagnétique pour l'acide phosphorique ?

Lorsqu'il s'agit de mesurer des substances difficiles à trouver comme l'acide phosphorique, il est essentiel d'installer correctement les débitmètres électromagnétiques afin d'obtenir des valeurs précises.

Installez correctement le débitmètre d'acide pour obtenir les meilleurs résultats de mesure.

Choix de l'emplacement d'installation : Placez le débitmètre électromagnétique dans la partie du réseau de canalisations où le fluide la remplit. Pour éviter la formation de bulles, ne le placez pas près du haut de la canalisation. Évitez également de l'installer dans des zones de dépression, car cela pourrait endommager le revêtement.

Pour garantir la précision des mesures, il est nécessaire de prévoir suffisamment de tronçons de tuyau droit avant et après le débitmètre électromagnétique. Le tronçon de tuyau droit en amont doit avoir un diamètre 5 à 10 fois supérieur à celui du tuyau, et celui en aval, 2 à 3 fois supérieur. La longueur du tronçon droit doit être augmentée en cas de coudes ou de vannes en amont susceptibles d'obstruer le flux.

Exigences de mise à la terre : Les débitmètres électromagnétiques doivent être correctement mis à la terre pour fonctionner correctement. Assurez-vous que l’équipement et le système de canalisation sont correctement mis à la terre. Des anneaux de mise à la terre spécifiques sont nécessaires si la canalisation n’est pas en métal ou est recouverte de matériaux non conducteurs d’électricité. En général, les canalisations d’acide phosphorique peuvent être en plastique plutôt qu’en fer, comme c’est souvent le cas, en raison de la forte corrosivité des solutions d’acide phosphorique. Lors de l’installation de débitmètres électromagnétiques sur des canalisations en plastique, un anneau de mise à la terre est requis ; il convient de choisir un anneau de mise à la terre du même matériau que l’électrode.

Supports de tuyauterie : Les débitmètres magnétiques sont parfois très lourds, notamment les capteurs de grand diamètre, comme les débitmètres d’acide de 4 ou 6 pouces. Afin de minimiser les contraintes exercées sur le corps du débitmètre par les tuyauteries, des supports doivent être installés à proximité des capteurs.

Bornes électriques du débitmètre magnétique

Raccordement électrique : Suivez les instructions du manuel fourni avec le débitmètre magnétique de la série SHD pour le raccorder à l’alimentation. Veuillez noter la plaque signalétique du débitmètre : 24 V CC ou 220 V CA. Portez une attention particulière à la mise à la terre et au transfert du signal. En cas de fortes interférences électromagnétiques, la compatibilité électromagnétique doit être prise en compte avec la plus grande attention.

Portez attention à la plaque signalétique du débitmètre d'acide.

Maintenance : Lors de l'installation du débitmètre électromagnétique de silverinstrument.com, il est important de réfléchir à sa maintenance future et de prévoir un espace suffisant autour de celui-ci pour permettre l'inspection par un technicien et les opérations de maintenance courantes.

De par son fonctionnement et sa conception, le débitmètre électromagnétique est la méthode idéale pour mesurer le débit d'acide phosphorique. Dépourvu de pièces mobiles, il est insensible à la corrosion par l'acide phosphorique. Très stable et présentant une faible perte de charge, il offre de nombreuses applications.

Lors du choix et de l'utilisation d'un débitmètre électromagnétique pour la mesure de l'acide phosphorique, il est primordial de sélectionner les matériaux appropriés, notamment pour le revêtement et les électrodes. Une installation et un entretien corrects sont également essentiels pour garantir le bon fonctionnement et la stabilité de l'appareil dans le temps.

Les débitmètres électromagnétiques deviendront de plus en plus performants pour la mesure des milieux corrosifs grâce aux progrès technologiques. Ils constitueront ainsi un meilleur outil pour quantifier des substances chimiques comme l'acide phosphorique.