張林茂

河南能源化工集團(tuán)中原大化公司 濮陽(yáng) 457000

閃蒸槽液位計(jì)問(wèn)題分析與改進(jìn)

張林茂*

河南能源化工集團(tuán)中原大化公司 濮陽(yáng) 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(jì)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(duì)液位計(jì)進(jìn)行多次改進(jìn)，解決了液位計(jì)指示失真的問(wèn)題，保證裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

三聚氰胺 閃蒸槽 液位計(jì)

1 工藝流程

歐技三聚氰胺工藝采用無(wú)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(guò)急冷冷卻溶解進(jìn)入液相，并閃蒸出氨和絕大部分二氧化碳，再經(jīng)過(guò)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(guò)凈化系統(tǒng)的雜質(zhì)過(guò)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(guò)氨回收系統(tǒng)回收氨，循環(huán)利用。氨精餾塔釜液進(jìn)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(jì)發(fā)生故障，將會(huì)造成副產(chǎn)物OAT進(jìn)入CO2汽提塔，最終造成前系統(tǒng)OAT含量超標(biāo)，結(jié)晶進(jìn)入產(chǎn)品中，造成產(chǎn)品濁度超標(biāo)。

2 存在問(wèn)題

在原設(shè)計(jì)中，為增加儀表指示的準(zhǔn)確性,在使用過(guò)程中能夠相互參考,閃蒸槽同時(shí)采用了雷達(dá)式和差壓式兩種液位計(jì),但是在使用過(guò)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(wèn)題，并進(jìn)行相應(yīng)的改造，較好解決了影響產(chǎn)品質(zhì)量的問(wèn)題。

2.1 雷達(dá)液位計(jì)

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

表1 設(shè)備參數(shù)

雷達(dá)天線周期地發(fā)射微波脈沖，在被測(cè)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(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，識(shí)別出微波脈沖在物料表面所產(chǎn)生的回波，并據(jù)此計(jì)算液位，見(jiàn)圖1。

雷達(dá)液位計(jì)與物料表面的距離H( 以雷達(dá)液位計(jì)的過(guò)程連接處作為測(cè)量參考點(diǎn)) 與天線發(fā)射的微波脈沖的時(shí)間行程 t 成正比，則

H=ct/2

式中， c為光速。

根據(jù)測(cè)量原理，分析影響測(cè)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(dá)液位計(jì)的工作原理

(5) 高頻頭沾染粘附物。

(6) 罐內(nèi)油氣或蒸汽過(guò)大，結(jié)露或產(chǎn)生過(guò)強(qiáng)的反射。

2.1.1 故障現(xiàn)象及原因分析

在使用過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)雷達(dá)液位計(jì)LT-86005儀表輸出總是在最大值，完全失去了參考價(jià)值。利用停車(chē)機(jī)會(huì)，對(duì)該液位計(jì)進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)液口對(duì)面器壁有明顯的沖刷痕跡，液位計(jì)雷達(dá)天線上有部分白色結(jié)晶物。

根據(jù)測(cè)量原理及天線有結(jié)晶的情況，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行了分析：

(1)為了減少氣相帶液，將閃蒸槽液位控制在進(jìn)料口以下，而且進(jìn)料口無(wú)擋板，氨汽提塔底部來(lái)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(dòng)較大，液面湍動(dòng)有可能引起多徑反射，濕泡沫表面會(huì)反射微波信號(hào)；當(dāng)介質(zhì)表面為稠而厚的泡沫時(shí)，測(cè)量誤差較大或無(wú)法測(cè)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(dǎo)致液位指示偏高。

2.1.2 問(wèn)題處理

利用大修機(jī)會(huì),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(fù)正常，但投入運(yùn)行不久又再次出現(xiàn)指示滿(mǎn)量程的問(wèn)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(jī)械方法或水沖洗的方法時(shí)注意不要損壞天線，使用清洗劑時(shí)，要注意材料的相容性。

為減少天線清洗次數(shù)，徹底解決問(wèn)題，對(duì)設(shè)備及操作要求進(jìn)行了改進(jìn)：

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(dòng)對(duì)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(wèn)題。

2.2 差壓式液位計(jì)

差壓式液位計(jì)是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理工作的，對(duì)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(cè)介質(zhì)的密度是已知的，正相與負(fù)相的壓差△P與液位高度H成正比，測(cè)出壓差就知道被測(cè)液位高度，所以正負(fù)向的壓力指示是影響液位測(cè)量的重要因素。

公司采用的差壓式液位計(jì)采用正、負(fù)向?qū)汗苈?lián)通，正向加沖洗水防堵的設(shè)計(jì)方案，見(jiàn)圖2。

圖2 差壓式液位計(jì)原始結(jié)構(gòu)

2.2.1 故障現(xiàn)象及原因分析

運(yùn)行一段時(shí)間后，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(wàn)元。后期檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，氣相導(dǎo)壓管有物料結(jié)晶堵塞。

而根據(jù)液位計(jì)的測(cè)量原理，分析原因?yàn)橛捎陂W蒸槽液位控制偏低，導(dǎo)致進(jìn)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)向與設(shè)備氣相隔離，壓力隨著液位的增長(zhǎng)而上漲，造成測(cè)量壓差變小，液位指示偏低。

2.2.2 問(wèn)題處理

后期經(jīng)過(guò)改造，在液位計(jì)導(dǎo)壓管正、負(fù)向隔離，并增加負(fù)向沖洗水，保持正、負(fù)向同時(shí)沖洗(如圖3)，避免導(dǎo)壓管負(fù)向出現(xiàn)堵塞，目前液位計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定。

圖3 差壓式液位計(jì)改造結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語(yǔ)

液位計(jì)是化工生產(chǎn)中非常重要的儀表，要根據(jù)不同介質(zhì)類(lèi)型及工況進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)，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(guò)對(duì)閃蒸槽液位計(jì)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(wèn)題，保證了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，為公司減少了數(shù)百萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)損失，也為其他同類(lèi)儀表問(wèn)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(xué)化工工藝專(zhuān)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。