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閃蒸槽液位計問題分析與改進

  某公司三聚氰胺裝置采用歐技高壓法工藝,具有運行周期長、產品質量好等優點,在市場上具有較高的競爭力。然而,在運行過程中,多次出現產品質量問題,造成了較大的經濟損失。在歷次產品質量事故中,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技術,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,再經過汽提脫除 CO2,在水解塔中與加入的質量分數為13% ~14%的氨反應,使縮聚物水解為三聚氰胺,通過凈化系統的雜質過濾、吸附脫色,在結晶器中冷卻,使三聚氰胺于溫度 45 ℃下結晶,經過離心分離、干燥得到成品三聚氰胺。含有氨及副產物 OAT(三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺)的母液經過氨回收系統將氨回收,循環利用;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,將會造成副產物 OAT 進入 CO2汽提塔,***終造成前系統 OAT 含量超標,結晶進入產品中,造成產品濁度超標。

2、問題分析及處理:
  在原始設計中,為增加儀表指示的可靠性,閃蒸槽采用了雙液位計指示,分別選用了雷達液位計和差壓式液位計。但是在使用過程中都出現了液位指示不準的現象,我們對出現的問題進行了分析,并進行了相應的改造,***終解決了液位計指示的問題。

2.1、雷達液位計:
2.1.1、故障現象及原因分析:
  在使用過程中,發現雷達液位計 LT-86005 儀表輸出一直位于***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,檢查發現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晶物。
  雷達天線周期性地發射微波脈沖,在被測物料表面產生反射,并被雷達系統所接收。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生的回波,并據此計算物位,其工作原理圖如圖 1 所示。
圖 1 脈沖雷達液位計的工作原理圖

圖 1 脈沖雷達液位計的工作原理圖
  圖 1 中,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)與天線發射的微波脈沖的時間行程 t 成正比,則H = ct/2式中,c 表示光速。
  根據測量原理及天線有結晶的情況,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波,濕泡沫表面會反射微波信號;當介質表面為稠而厚的泡沫時,會導致測量誤差較大或無法測量;
(2)物料中為易結晶的 OAT 介質且黏度較大,飛濺的物料黏結在天線上,形成虛假回波,導致液位指示偏高。

2.1.2、問題處理:
  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,***后將石英玻璃擦干凈,儀表指示恢復正常。但投入運行不久后又再次出現指示滿量程的問題。為徹底解決問題,對設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,避免了物料在雷達天線上結晶形成虛假回波,解決了液位指示異常的問題。

2.2、差壓式液位計:
2.2.1、故障現象及原因分析:
  設備運行一段時間之后,液位指示出現偏低情況,導致閃蒸槽漫液,出現產品質量事故,使公司直接損失近百萬元。后期檢修時發現,氣相導壓管有物料結晶堵塞。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晶堵塞,負向壓力偏高,造成液位指示偏低。
  差壓式液位計是利用容器內的液位改變時,由液柱產生的靜壓也相應變化的原理工作的。
  對密閉貯槽,設底部壓力為 P,液面上的壓力為PS,液位高度為 H,則有:P=PS+ ρg H式中:ρ 為介質密度,g 為重力加速度。
  則 ΔP=P-PS= ρg HΔP 表示壓差,壓差與液位高度 H 成正比。通常被測介質的密度是已知的,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
圖 2 閃蒸槽差壓式液位計簡圖
  將液位計正、負向隔離,增加負向沖洗水,保持兩向同時沖洗,避免導壓管出現堵塞。目前差壓式液位計運行穩定,幾年來未出現因液位計指示原因造成的產品質量問題,為公司減少經濟損失幾百萬元。

 3、結語:
  液位計是化工生產中非常重要的儀表,要根據介質類型及工況進行選型和設計,這樣才能保證儀表正常工作。三聚氰胺裝置由于其介質易結晶的特性,儀表需要考慮防堵和防結晶的問題。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品質量事故問題,保證了裝置的穩定運行,為公司減少了數百萬元的直接經濟損失,也為其他同類儀表問題的分析及處理提供了借鑒。

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