闪蒸槽液位计问题分析与改进

张林茂

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，河南濮阳457004）

中原大化公司的三聚氰胺装置采用欧技高压法工艺，具有运行周期长、产品质量好等优点，在市场上具有较高的竞争力。然而，在运行过程中，多次出现产品质量问题，造成了较大的经济损失。在历次产品质量事故中，闪蒸槽液位计指示漂移造成气相带液是事故的主要原因之一。为避免事故的再次发生，公司对液位计进行多次改进，解决了液位计指示漂移的问题，保证了装置的稳定运行。

1 工艺流程

欧技三聚氰胺工艺采用无催化剂高压法生产技术，99.8%以上的尿素溶液在压力8.0 MPa、温度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的二氧化碳，再经过汽提脱除CO2，在水解塔中与加入的质量分数为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，在结晶器中冷却，使三聚氰胺于温度45℃下结晶，经过离心分离、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将氨回收，循环利用；氨精馏塔釜液进入闪蒸槽闪蒸出低压蒸气返回CO2汽提塔作为汽提气，以回收部分热量。一旦闪蒸槽液位计故障，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 问题分析及处理

在原始设计中，为增加仪表指示的可靠性，闪蒸槽采用了双液位计指示，分别选用了雷达液位计和差压式液位计。但是在使用过程中都出现了液位指示不准的现象，我们对出现的问题进行了分析，并进行了相应的改造，最终解决了液位计指示的问题。

2.1 雷达液位计

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仪表输出一直位于最大值，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，检查发现进液口对面的器壁有明显的冲刷痕迹，液位计上有部分白色结晶物。

雷达天线周期性地发射微波脉冲，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，并据此计算物位，其工作原理图如图1所示。

图1 脉冲雷达液位计的工作原理图

图1中，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

式中，c表示光速。

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，我们将闪蒸槽液位控制偏低，在进料口以下，而且进料口无挡板，氨汽提塔底部送入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，表面的泡沫可能会吸收或反射雷达波，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，会导致测量误差较大或无法测量；

（2）物料中为易结晶的OAT介质且黏度较大，飞溅的物料黏结在天线上，形成虚假回波，导致液位指示偏高。

2.1.2 问题处理

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，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。但投入运行不久后又再次出现指示满量程的问题。为彻底解决问题，对设备及操作要求进行了以下改进：闪蒸槽液位控制由30%提高至50%，并在物料入口处增加挡板。该方法减少了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

2.2.1 故障现象及原因分析

设备运行一段时间之后，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。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，负向压力偏高，造成液位指示偏低。

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。

则ΔP=P-PS=ρgH

ΔP表示压差，压差与液位高度H成正比。通常被测介质的密度是已知的，测出压差就能够计算出被测液位高度，所以正负向的压力指示是影响液位测量的重要因素。

2.2.2 问题处理

对差压式液位计进行后期改造，见图2虚线部分。

图2 闪蒸槽差压式液位计简图

将液位计正、负向隔离，增加负向冲洗水，保持两向同时冲洗，避免导压管出现堵塞。目前差压式液位计运行稳定，几年来未出现因液位计指示原因造成的产品质量问题，为公司减少经济损失几百万元。

3 结语

液位计是化工生产中非常重要的仪表，要根据介质类型及工况进行选型和设计，这样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，仪表需要考虑防堵和防结晶的问题。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的产品质量事故问题，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。

10.13752/j.issn.1007-2217.2017.02.006

2017-03-13