張林茂

河南能源化工集團中原大化公司 濮陽 457000

閃蒸槽液位計問題分析與改進

張林茂*

河南能源化工集團中原大化公司 濮陽 457000

某公司三聚氰胺裝置出現(xiàn)多次產(chǎn)品質(zhì)量事故，閃蒸槽液位計指示失真造成氣相帶液是事故的主要原因之一，為避免事故的發(fā)生，對液位計進行多次改進，解決了液位計指示失真的問題，保證裝置的穩(wěn)定運行。

三聚氰胺 閃蒸槽 液位計

1 工藝流程

歐技三聚氰胺工藝采用無催化劑高壓法，99.8%以上的尿液在8.0MPa、380℃的條件下縮合生成三聚氰胺，經(jīng)過急冷冷卻溶解進入液相，并閃蒸出氨和絕大部分二氧化碳，再經(jīng)過汽提脫除CO2，在水解塔中與加入的13%～14%的氨反應(yīng)，使縮聚物水解為三聚氰胺，通過凈化系統(tǒng)的雜質(zhì)過濾、吸附脫色，結(jié)晶器中冷卻，使三聚氰胺45℃下結(jié)晶，離心分離、干燥得到成品三聚氰胺。含有氨及副產(chǎn)物OAT(三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺)的母液經(jīng)過氨回收系統(tǒng)回收氨，循環(huán)利用。氨精餾塔釜液進入閃蒸槽閃蒸出低壓蒸汽返回CO2汽提塔作為汽提汽，以回收部分熱量。一旦閃蒸槽液位計發(fā)生故障，將會造成副產(chǎn)物OAT進入CO2汽提塔，最終造成前系統(tǒng)OAT含量超標，結(jié)晶進入產(chǎn)品中，造成產(chǎn)品濁度超標。

2 存在問題

在原設(shè)計中，為增加儀表指示的準確性,在使用過程中能夠相互參考,閃蒸槽同時采用了雷達式和差壓式兩種液位計,但是在使用過程中都出現(xiàn)了不同情況的液位指示失真現(xiàn)象。分析出現(xiàn)的問題，并進行相應(yīng)的改造，較好解決了影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題。

2.1 雷達液位計

裝置采用的液位計型號為E+H Micropilot M FMR230，系統(tǒng)用石英晶體來控制載波脈沖的發(fā)射頻率,保證頻率的穩(wěn)定性,提高測量精度。石英晶體的振蕩頻率受溫度影響很小 ,所以在一個較大的溫度變化范圍內(nèi),脈沖雷達對溫度的穩(wěn)定性要求不高，測量精度基本不受溫度的影響。測量方式采用非接觸式測量 ,安全系數(shù)高,且不受液體粘度等的限制，更有安裝簡單、維護方便的特點，設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 設(shè)備參數(shù)

雷達天線周期地發(fā)射微波脈沖，在被測物料表面產(chǎn)生反射，并被雷達系統(tǒng)所接收。天線接收反射的微波脈沖并將其傳給電子線路，微處理器對此信號進行處理，識別出微波脈沖在物料表面所產(chǎn)生的回波，并據(jù)此計算液位，見圖1。

雷達液位計與物料表面的距離H( 以雷達液位計的過程連接處作為測量參考點) 與天線發(fā)射的微波脈沖的時間行程 t 成正比，則

H=ct/2

式中， c為光速。

根據(jù)測量原理，分析影響測量精度的因素:

(1) 儀表內(nèi)部及天線連接處的阻抗躍變。

(2) 安裝短管內(nèi)的阻抗躍變。

(3) 罐內(nèi)障礙物的干擾反射。

(4) 由罐壁 、罐頂及罐底引起的多次反射。

圖1 脈沖雷達液位計的工作原理

(5) 高頻頭沾染粘附物。

(6) 罐內(nèi)油氣或蒸汽過大，結(jié)露或產(chǎn)生過強的反射。

2.1.1 故障現(xiàn)象及原因分析

在使用過程中,發(fā)現(xiàn)雷達液位計LT-86005儀表輸出總是在最大值，完全失去了參考價值。利用停車機會，對該液位計進行了檢查，發(fā)現(xiàn)進液口對面器壁有明顯的沖刷痕跡，液位計雷達天線上有部分白色結(jié)晶物。

根據(jù)測量原理及天線有結(jié)晶的情況，對問題進行了分析：

(1)為了減少氣相帶液，將閃蒸槽液位控制在進料口以下，而且進料口無擋板，氨汽提塔底部來物料直接沖擊在閃蒸槽器壁上，造成液滴飛濺，而且液面擾動較大，液面湍動有可能引起多徑反射，濕泡沫表面會反射微波信號；當介質(zhì)表面為稠而厚的泡沫時，測量誤差較大或無法測量。

(2)物料中為易結(jié)晶的OAT介質(zhì)粘度較大,飛濺的物料粘結(jié)在天線上，形成虛假回波，導致液位指示偏高。

2.1.2 問題處理

利用大修機會,拆下罩子法蘭和石英窗法蘭，用綢布蘸酒精、汽油等溶劑擦揩石英表面，注意不可用堿性溶劑擦洗，最后將石英玻璃擦干凈，儀表指示恢復正常，但投入運行不久又再次出現(xiàn)指示滿量程的問題。所以,在易結(jié)晶或粘度較大的介質(zhì)環(huán)境下,建議定期清洗天線，采用機械方法或水沖洗的方法時注意不要損壞天線，使用清洗劑時，要注意材料的相容性。

為減少天線清洗次數(shù)，徹底解決問題，對設(shè)備及操作要求進行了改進：

閃蒸槽液位控制由30%提高至50%，并在物料入口處增加擋板，減少液位擾動對液位指示的影響，避免了物料在雷達天線上結(jié)晶形成虛假回波，解決了液位指示異常的問題。

2.2 差壓式液位計

差壓式液位計是利用容器內(nèi)的液位改變時，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理工作的，對密閉貯槽，設(shè)底部壓力為P，液面上的壓力為PS，液位高度為H，則有：

P=Ps+ρgH

式中，ρ為介質(zhì)密度；g為重力加速度。

△P=P-PS=ρgH

通常被測介質(zhì)的密度是已知的，正相與負相的壓差△P與液位高度H成正比，測出壓差就知道被測液位高度，所以正負向的壓力指示是影響液位測量的重要因素。

公司采用的差壓式液位計采用正、負向?qū)汗苈?lián)通，正向加沖洗水防堵的設(shè)計方案，見圖2。

圖2 差壓式液位計原始結(jié)構(gòu)

2.2.1 故障現(xiàn)象及原因分析

運行一段時間后，液位指示出現(xiàn)偏低情況，導致閃蒸槽漫液，出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量事故，使公司直接損失近百萬元。后期檢修時發(fā)現(xiàn)，氣相導壓管有物料結(jié)晶堵塞。

而根據(jù)液位計的測量原理，分析原因為由于閃蒸槽液位控制偏低，導致進液口高于液面，液滴飛濺逐漸導致氣相導壓管根部物料結(jié)晶堵塞，負向與設(shè)備氣相隔離，壓力隨著液位的增長而上漲，造成測量壓差變小，液位指示偏低。

2.2.2 問題處理

后期經(jīng)過改造，在液位計導壓管正、負向隔離，并增加負向沖洗水，保持正、負向同時沖洗(如圖3)，避免導壓管負向出現(xiàn)堵塞，目前液位計運行穩(wěn)定。

圖3 差壓式液位計改造結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語

液位計是化工生產(chǎn)中非常重要的儀表，要根據(jù)不同介質(zhì)類型及工況進行選型和設(shè)計，才能保證儀表正常工作。三聚氰胺裝置由于其介質(zhì)易結(jié)晶的特性，儀表需要考慮防堵、防結(jié)晶。通過對閃蒸槽液位計的分析及改造，不但徹底解決了漫液造成產(chǎn)品質(zhì)量事故的問題，保證了裝置的穩(wěn)定運行，為公司減少了數(shù)百萬元的直接經(jīng)濟損失，也為其他同類儀表問題的分析及處理提供了借鑒。

2017-3-10)

*張林茂:工程師。2008年畢業(yè)于河南工業(yè)大學化工工藝專業(yè)?，F(xiàn)從事三聚氰胺技術(shù)管理工作。聯(lián)系方式：(0393)8953245， E-mail:zlm322@163.com。