張林茂

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，河南濮陽457004）

中原大化公司的三聚氰胺裝置采用歐技高壓法工藝，具有運行周期長、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點，在市場上具有較高的競爭力。然而，在運行過程中，多次出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題，造成了較大的經(jīng)濟損失。在歷次產(chǎn)品質(zhì)量事故中，閃蒸槽液位計指示漂移造成氣相帶液是事故的主要原因之一。為避免事故的再次發(fā)生，公司對液位計進行多次改進，解決了液位計指示漂移的問題，保證了裝置的穩(wěn)定運行。

1 工藝流程

歐技三聚氰胺工藝采用無催化劑高壓法生產(chǎn)技術(shù)，99.8%以上的尿素溶液在壓力8.0 MPa、溫度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的二氧化碳，再經(jīng)過汽提脫除CO2，在水解塔中與加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為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，在結(jié)晶器中冷卻，使三聚氰胺于溫度45℃下結(jié)晶，經(jīng)過離心分離、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)將氨回收，循環(huán)利用；氨精餾塔釜液進入閃蒸槽閃蒸出低壓蒸氣返回CO2汽提塔作為汽提氣，以回收部分熱量。一旦閃蒸槽液位計故障，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(biāo)，結(jié)晶進入產(chǎn)品中，造成產(chǎn)品濁度超標(biāo)。

2 問題分析及處理

在原始設(shè)計中，為增加儀表指示的可靠性，閃蒸槽采用了雙液位計指示，分別選用了雷達(dá)液位計和差壓式液位計。但是在使用過程中都出現(xiàn)了液位指示不準(zhǔn)的現(xiàn)象，我們對出現(xiàn)的問題進行了分析，并進行了相應(yīng)的改造，最終解決了液位計指示的問題。

2.1 雷達(dá)液位計

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(dá)液位計LT-86005儀表輸出一直位于最大值，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，檢查發(fā)現(xiàn)進液口對面的器壁有明顯的沖刷痕跡，液位計上有部分白色結(jié)晶物。

雷達(dá)天線周期性地發(fā)射微波脈沖，在被測物料表面產(chǎn)生反射，并被雷達(dá)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)此計算物位，其工作原理圖如圖1所示。

圖1 脈沖雷達(dá)液位計的工作原理圖

圖1中，雷達(dá)液位計與物料表面的距離H（以雷達(dá)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

式中，c表示光速。

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，我們將閃蒸槽液位控制偏低，在進料口以下，而且進料口無擋板，氨汽提塔底部送入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，表面的泡沫可能會吸收或反射雷達(dá)波，濕泡沫表面會反射微波信號；當(dāng)介質(zhì)表面為稠而厚的泡沫時，會導(dǎo)致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)且黏度較大，飛濺的物料黏結(jié)在天線上，形成虛假回波，導(dǎo)致液位指示偏高。

2.1.2 問題處理

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，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(fù)正常。但投入運行不久后又再次出現(xiàn)指示滿量程的問題。為徹底解決問題，對設(shè)備及操作要求進行了以下改進：閃蒸槽液位控制由30%提高至50%，并在物料入口處增加擋板。該方法減少了液位擾動對液位指示的影響，避免了物料在雷達(dá)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

2.2.1 故障現(xiàn)象及原因分析

設(shè)備運行一段時間之后，液位指示出現(xiàn)偏低情況，導(dǎo)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(dǎo)壓管有物料結(jié)晶堵塞。分析原因為：由于閃蒸槽液位控制偏低，導(dǎo)致進液口高于液面，液滴飛濺逐漸導(dǎo)致氣相導(dǎo)壓管根部物料結(jié)晶堵塞，負(fù)向壓力偏高，造成液位指示偏低。

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。

則ΔP=P-PS=ρgH

ΔP表示壓差，壓差與液位高度H成正比。通常被測介質(zhì)的密度是已知的，測出壓差就能夠計算出被測液位高度，所以正負(fù)向的壓力指示是影響液位測量的重要因素。

2.2.2 問題處理

對差壓式液位計進行后期改造，見圖2虛線部分。

圖2 閃蒸槽差壓式液位計簡圖

將液位計正、負(fù)向隔離，增加負(fù)向沖洗水，保持兩向同時沖洗，避免導(dǎo)壓管出現(xiàn)堵塞。目前差壓式液位計運行穩(wěn)定，幾年來未出現(xiàn)因液位計指示原因造成的產(chǎn)品質(zhì)量問題，為公司減少經(jīng)濟損失幾百萬元。

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)介質(zhì)類型及工況進行選型和設(shè)計，這樣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，儀表需要考慮防堵和防結(jié)晶的問題。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的產(chǎn)品質(zhì)量事故問題，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。

10.13752/j.issn.1007-2217.2017.02.006

2017-03-13