闪蒸槽液位计问题分析与改进

作者：张林茂(河南能源化工集团中原大化公司)，转载请注明版权。
摘要 某公司三聚氰胺装置出现多次产品质量事故，闪蒸槽液位计指示失真造成气相带液是事故的主要原因之一，为避免事故的发生，对液位计进行多次改进，解决了液位计指示失真的问题，保证装置的稳定运行。

1 工艺流程
         后欧技三聚氰胺工艺采用无催化剂高压法，99. 8%以上的尿液在 8. 0MPa、380℃的条件下缩合生成三聚氰胺，经过急冷冷却溶解进入液相，并闪蒸出氨和绝大部分二氧化碳，再经过汽提脱除CO 2 ，在水解塔中与加入的 13% ～ 14%的氨反应，使缩聚物水解为三聚氰胺，通过净化系统的杂质过滤、吸附脱色，结晶器中冷却，使三聚氰胺45℃下结晶，离心分离、干燥得到成品三聚氰胺。含有氨及副产物 OAT (三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺) 的母液经过氨回收系统回收氨，循环利用。氨精馏塔釜液进入闪蒸槽闪蒸出低压蒸汽返回 CO 2 汽提塔作为汽提汽，以回收部分热量。一旦闪蒸槽液位计发生故障，将会造成副产物 OAT进入 CO 2 汽提塔，最终造成前系统 OAT 含量超标，结晶进入产品中，造成产品浊度超标。

2 存在问题
         后在原设计中，为增加仪表指示的准确性，在使用过程中能够相互参考，闪蒸槽同时采用了雷达式和差压式两种液位计，但是在使用过程中都出现了不同情况的液位指示失真现象。分析出现的问题，并进行相应的改造，较好解决了影响产品质量的问题。

2. 1 雷达液位计
         后装置采用的液位计型号为 E+H Micropilot MFMＲ230，系统用石英晶体来控制载波脉冲的发射频率，保证频率的稳定性，提高测量精度。石英晶体的振荡频率受温度影响很小 ，所以在一个较大的温度变化范围内，脉冲雷达对温度的稳定性要求不高，测量精度基本不受温度的影响。测量方式采用非接触式测量 ，安全系数高，且不受液体粘度等的限制，更有安装简单、维护方便的特点，设备参数见表 1。

                               
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         后雷达天线周期地发射微波脉冲，在被测物料表面产生反射，并被雷达系统所接收。天线接收反射的微波脉冲并将其传给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波，并据此计算液位，见图 1。雷达液位计与物料表面的距离 H ( 以雷达液位计的过程连接处作为测量参考点) 与天线发射的微波脉冲的时间行程 t 成正比，则
         后H = ct/2
         后式中，c 为光速。
         后根据测量原理，分析影响测量精度的因素:
         后(1) 仪表内部及天线连接处的阻抗跃变。
         后(2) 安装短管内的阻抗跃变。
         后(3) 罐内障碍物的干扰反射。
         后(4) 由罐壁 、罐顶及罐底引起的多次反射。
         后(5) 高频头沾染粘附物。
         后(6) 罐内油气或蒸汽过大，结露或产生过强的反射。

                               
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2. 1. 1 故障现象及原因分析
         后在使用过程中，发现雷达液位计 LT－86005 仪表输出总是在最大值，完全失去了参考价值。利用停车机会，对该液位计进行了检查，发现进液口对面器壁有明显的冲刷痕迹，液位计雷达天线上有部分白色结晶物。

         后根据测量原理及天线有结晶的情况，对问题进行了分析:
         后(1) 为了减少气相带液，将闪蒸槽液位控制在进料口以下，而且进料口无挡板，氨汽提塔底部来物料直接冲击在闪蒸槽器壁上，造成液滴飞溅，而且液面扰动较大，液面湍动有可能引起多径反射，湿泡沫表面会反射微波信号; 当介质表面为稠而厚的泡沫时，测量误差较大或无法测量。
         后(2) 物料中为易结晶的 OAT 介质粘度较大，飞溅的物料粘结在天线上，形成虚假回波，导致液位指示偏高。

2. 1. 2 问题处理
         后利用大修机会，拆下罩子法兰和石英窗法兰，用绸布蘸酒精、汽油等溶剂擦揩石英表面，注意不可用碱性溶剂擦洗，最后将石英玻璃擦干净，仪表指示恢复正常，但投入运行不久又再次出现指示满量程的问题。所以，在易结晶或粘度较大的介质环境下，建议定期清洗天线，采用机械方法或水冲洗的方法时注意不要损坏天线，使用清洗剂时，要注意材料的相容性。

         后为减少天线清洗次数，彻底解决问题，对设备及操作要求进行了改进:

         后闪蒸槽液位控制由 30%提高至 50%，并在物料入口处增加挡板，减少液位扰动对液位指示的影响，避免了物料在雷达天线上结晶形成虚假回波，解决了液位指示异常的问题。

2. 2 差压式液位计
         后差压式液位计是利用容器内的液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理工作的，对密闭贮槽，设底部压力为 P，液面上的压力为 P S ，液位高度为 H，则有:
         后P=Ps+ ρgH
         后式中，ρ 为介质密度; g 为重力加速度。
         后△P=P－P S = ρgH
         后通常被测介质的密度是已知的，正相与负相的压差△P 与液位高度 H 成正比，测出压差就知道被测液位高度，所以正负向的压力指示是影响液位测量的重要因素。

         后公司采用的差压式液位计采用正、负向导压管联通，正向加冲洗水防堵的设计方案，见图 2。

                               
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2. 2. 1 故障现象及原因分析
         后运行一段时间后，液位指示出现偏低情况，导致闪蒸槽漫液，出现产品质量事故，使公司直接损失近百万元。后期检修时发现，气相导压管有物料结晶堵塞。

         后而根据液位计的测量原理，分析原因为由于闪蒸槽液位控制偏低，导致进液口高于液面，液滴飞溅逐渐导致气相导压管根部物料结晶堵塞，负向与设备气相隔离，压力随着液位的增长而上涨，造成测量压差变小，液位指示偏低。

2. 2. 2 问题处理
         后期经过改造，在液位计导压管正、负向隔离，并增加负向冲洗水，保持正、负向同时冲洗(如图 3)，避免导压管负向出现堵塞，目前液位计运行稳定。

                               
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3 结语
       液位计是化工生产中非常重要的仪表，要根据不同介质类型及工况进行选型和设计，才能保证仪表正常工作。三聚氰胺装置由于其介质易结晶的特性，仪表需要考虑防堵、防结晶。通过对闪蒸槽液位计的分析及改造，不但彻底解决了漫液造成产品质量事故的问题，保证了装置的稳定运行，为公司减少了数百万元的直接经济损失，也为其他同类仪表问题的分析及处理提供了借鉴。

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