浅谈苯乙烯装置精苯乙烯塔液位计的技术改造

熊杰 殷浩

摘 要：对精苯乙烯塔差压式液位计频繁出现聚合物堵塞现象进行分析，解析液位计堵塞为引压管管径太小，反吹风氮气压力、流量不稳定，造成吹扫效果不明显，吹扫存在死角，差压式液位计五阀组易被聚合物堵塞，给正常生产带来了困惑。分析了法兰差压式液位计的工作原理以及在对于粘度大易聚合这类物料上的应用优势，提出对现有差压式液位计进行改造，改用双法兰差压式液位计。原设计差压式液位计因聚合物经常堵塞而显示不准的问题得到有效解决，同时在处理精苯乙烯塔的回流罐液位计同样类似问题上得到了应用推广，并取得了良好测量效果。

关键词：苯乙烯;双法兰差压式液位计;差压式液位计;聚合物堵塞

随着现代化工业设备规模的扩大和集中管理，特别是应用了先进的计算机集散控制系统运行后，液位的测量控制显得更为重要。目前，在石油化工生产中，对重要生产设备液位的监控，一般均采取现场指示液位计和远传液位计检测相配套的监测方式。

苯乙烯是石油化工的基础产品，广泛用于涂料、医药、制药、染料、汽车工业和日用轻工产品等行业。随着苯乙烯装置产能的不断扩大，对装置稳定性生产提出了更高的要求，同时也对液位测量要求非常准确，要能迅速正确反应某一特定水准面上的物料相对变化，用以连续控制生产工艺过程，即需利用液位仪表进行监视和控制。

苯乙烯的生产来自精苯乙烯塔，是苯乙烯浓度最高的设备。苯乙烯的物理特性属于高温易聚合类物质，据研究表明，苯乙烯热聚合速率与单体浓度的2.5次方成正比;温度每升高10℃，聚合速率大约加快一倍，苯乙烯在高温的塔釜停留时间越长，聚合的速率就越快。在测量液位的部位若出现苯乙烯流动过缓、停滞时间过长的情况，局部区域形成死角，很容易导致聚合物的产生。特别是对于苯乙烯这类易发生聚合反应的工业生产装置，苯乙烯生產设备的液位计是指导装置平稳生产的重要液位监控手段，液位测量的准确性就显得特别的重要。

1 聚合物堵塞差压式液位计现象介绍

某苯乙烯装置精苯乙烯塔（T-403）的液位测量采取的是现场磁翻板液位计和差压式液位计二者相互独立的测量方式。为了液位计在工作时不发生堵塞的现象，在两套液位计的引压接口处分别增设了DN8的粗苯乙烯冲洗线和氮气吹扫线。但在装置运行期间，现场磁翻板液位计能实时反映被测介质的实际液位，很少有聚合物堵塞引压管现象的发生。而差压式液位计却频繁出现聚合物堵塞引压管的现象，造成差压式液位计显示错误值，磁翻板液位却显示出满液位测量情况，使T-4003处于生产不正常的淹塔工况条件下运行，给装置生产造成了很大的安全隐患，最终迫使产品改线至不合格产品线，造成了严重的经济损失。

2 堵塞原因分析

引压管管径太小。根据吹气法液位测量原理，在T-403的差压式液位计上采用的是DN8的氮气吹扫管线对差压变送器的正、负测量室引压部位保持一定流量的吹扫，引压管采用的为DN15的管径。在实际的生产中，当氮气压力、流量出现较大波动时，会使小部分的被测介质苯乙烯进入到变送器的正、负测量室，形成一小段液柱，造成液位测量不准，给工艺正常操作带来不利影响。通过将氮气流量调至大流量后，但吹扫效果仍不理想，苯乙烯在差压式变送器正、负测量室附近停滞时间依然过长，致使在测量接口处出现了聚合物，堵塞了引压管线，仪表维修人员需经常拆检变送器及导压管，维护工作量大而且又影响正常的生产。

3 差压式液位计改造

针对差压式液位计在T-403上发生聚合物堵塞引压管现象，提出对现有的差压式液位计进行改造，改用DN80双法兰差压式液位计。

3.1 双方法兰差压式液位计测量优势

3.1.1 对于测量粘度大、易聚合类介质应用性强

在测量有粘度大的液体的液位时，为解决引压管被堵塞的问题，在导压管入口处加隔离膜片的法兰式差压变送器。测量元件的金属膜片，经毛细管与变送器的正、负测量室相连通。在膜片、毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有传压介质硅油，使被测介质不进入毛细管与变送器;很好的处理了被测介质苯乙烯与毛细管和变送器之间如何避免堵塞问题的发生。独特的测量原理从源头上解决了苯乙烯引压管堵塞问题，在处理这类粘度大、易聚合的介质上在实际的生产有很强的应用性。

3.1.2 金属膜片测量表面积大，性能稳定

法兰差压式液位计应用在T-403的液位测量时，金属膜片被测介质苯乙烯的接触面，由于物料的物理特性，金属膜片底部仍会出现局部、少量的聚合物。法兰差压式液位计的金属膜片测量面采用DN80口径的法兰面，测量表面积大，即使出现了小量的聚合物，只要膜片不被全堵塞，就不会影响膜片上部对液位测量结果的准确性。

3.1.3调校简便

当要对法兰差压式液位计进行校验时，只需将双法兰液位计的一次阀关闭，打开法兰冲洗环上的排放阀，用475现场通讯器检查、调校方便简洁。带氮气吹扫管的差压液位计需要拉满液位标定程量，再排空液位标定零点，校验措施相对双法兰液位计繁琐。

3.2 改用粗苯乙烯溶剂作为冲洗介质

采用双法兰式差液位计后很大程度上解决了引压管及变送器被苯乙烯堵塞的问题，但在与苯乙烯接触的测量金属膜片测量面仍然会有聚合物现象的出现，长时间的积累也会影响测量值的准确性。为解决金属膜片测量面与被测介质苯乙烯接触面出现聚合物的问题，根据相似相溶的原理，在隔离膜盒的导压管入口处注入粗苯乙烯作为冲洗介质。粗苯乙烯与T-403高浓度的苯乙烯具有良好的互溶性能，同时也起到了稀释和增强流动性能的作用，从而更好的降低了在膜片测量面处苯乙烯形成聚合物的可能性，使测量值更加的准确。

3.3 差压式液位计在T-403上的具体改造措施

为了不影响远传液位测量的准确性，准备在原有的差压式液位计正、负取压法兰口的设置位置上进行改造。将原有设计的DN20差压式液位计正、负取压法兰口扩大为DN80的法兰取压口，接触面大不易全堵塞，保证了压力全传递。

为了使双法兰差压式液位计正常稳定地工作，减少膜片测量面苯乙烯聚合物的产生，在隔离膜片的导压管入口处增设两条DN8的粗苯乙烯线。利用粗苯乙烯溶剂作为冲洗介质对膜片测量面进行冲洗，避免聚合物聚集在膜片测量面现象的发生。

4 双法兰差压式液位计应用效果

将现有的差压式液位计改为双法兰差压式液位计后，T-403的远传液位检测数据的准确性取得很大幅度的提高，基本上和磁翻板液位计检测数据做到同步相一致。通过装置后来的几次大检修验证，对改造后的液位计进行现场拆下检查发现，双法兰差压式液位计正、负测量膜片法兰面很少再出现过苯乙烯聚合物堵塞检测面的现象。对比之前采用的差压式液位计测量液位时，频繁出现苯乙烯聚合物堵塞引压管现象得到了有效解决，远传液位测量的精确度使T-403的稳定生产得到了有效保障，避免了因差压式液位计的堵塞，造成产品改线甚至装置停工等生产事故的发生。

5 结语

对于具有易聚合、粘度大的被测介质，使用一般导压管差压式液位计进行测量时，在工业生产上仍具有一定的局限性;通过对一般导压管差压式液位计的改造，采用双法兰差压式液位计测量液位，使得液位的测量精度得到了很大的提高。这对于同类生产装置的物料检测数据的准确性和稳定性，起到了很强的实际指导作用，同时也给同类生产装置的液位测量改造提供了很好的实施方案，有着积极的推广意义。

参考文献：

[1]陈太生，姚义军.苯乙烯精馏过程中聚合的控制和处理[J].山东化工，2019，48（013）：115-116.

[2]张根宝.工业自动化仪表与过程控制[M].西安：西北工业大学出版社，2008.

作者简介：

熊杰（1988- ），男，汉族，本科学历，中海油东方石化有限责任公司助理工程师。