闪蒸槽液位计问题分析与改进

张林茂

河南能源化工集团中原大化公司 濮阳 457000

闪蒸槽液位计问题分析与改进

张林茂*

河南能源化工集团中原大化公司 濮阳 457000

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。

三聚氰胺 闪蒸槽 液位计

1 工艺流程

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CO2，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CO2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CO2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

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

装置采用的液位计型号为E+H Micropilot M FMR230，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。

表1 设备参数

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

H=ct/2

式中， c为光速。

根据测量原理，分析影响测量精度的因素:

(1) 仪表内部及天线连接处的阻抗跃变。

(2) 安装短管内的阻抗跃变。

(3) 罐内障碍物的干扰反射。

(4) 由罐壁 、罐顶及罐底引起的多次反射。

图1 脉冲雷达液位计的工作原理

(5) 高频头沾染粘附物。

(6) 罐内油气或蒸汽过大，结露或产生过强的反射。

2.1.1 故障现象及原因分析

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。

根据测量原理及天线有结晶的情况，对问题进行了分析：

(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。

(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

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。

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：

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

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PS，液位高度为H，则有：

P=Ps+ρgH

式中，ρ为介质密度；g为重力加速度。

△P=P-PS=ρgH

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。

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。

图2 差压式液位计原始结构

2.2.1 故障现象及原因分析

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。

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。

图3 差压式液位计改造结构

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。

2017-3-10)

*张林茂:工程师。2008年毕业于河南工业大学化工工艺专业。现从事三聚氰胺技术管理工作。联系方式：(0393)8953245， E-mail:zlm322@163.com。