尿素高压设备雷达液位计失真操作优化与处理

摘  要：介绍了池式冷凝液新工艺尿素装置池式反应器及汽提塔液位计失真的案例，提供了在液位计失真时的不同现象及在液位计失真情况下的处理方法。

关键词：池式反应器;汽提塔;雷达液位计;处理

一、前言

雷达液位计所应用的尿素生产工艺涉及介质为多个气、液相反应和分离过程，使用了较多的液位控制仪表，在某些情况下，容易出现液位指示失真故障，造成生产波动乃至更严重的后果。笔者以下介绍中海石油华鹤煤化有限公司 CO2 气体法尿素装置中典型的液位失真案例及相应的处理措施。

雷达液位计是通过天线向被测介质物位发射微波，然后测出微波发射和反射回来的时间而得容器内液位的一种仪表。雷达液位计因无位移、无传动部件、非接触式测量，不受温度、压力、蒸汽、气雾和粉尘的限制，适用于粘度大、有毒、有腐蚀性介质的测量，并且性能稳定、测量准确，而被广泛用于化工行业液位测量。尿素装置C02汽提塔的液位测量使用的是Stamicarbon和Vega公司合作开发的VEGA PULS66雷达液位计。

二、池式反应器雷达液位计的故障现象及工艺优化措施

1.液位计失真情况描述

池式反应器作为尿素装置高压圈的核心设备，NH3和CO2在其中进行化学反应。池式反应器采用雷达液位计，2017年2月，此液位计开始出现失真的状态，开始表现为由60%突涨至85%，开大或者关小出液调节阀，液位计度数均无明显变化，后期液位计度数由85%直接变成NaN无显示，判断液位计失真。

2.液位计故障的工艺优化措施

2.1池式反应器满液的现象

2.1.1池式反应器气相温度（池式反应器安全阀前，位置很高）上升;

2.1.2低压吸收塔液位上升或自动状态下阀位开大，低压吸收塔下液温度下降;

2.1.3高压洗涤器进池式反应器液相温度上升;

2.1.4高压系统压力上升;

2.1.5高压洗涤器气相温度上升。

2.2池式反应器液位满液的处理措施

2.2.1根据池式反应器气相温度开始突升，说明合成反应液已经漫液至池式反应器安全阀前处，高压洗涤器已经进液，高压系统池式反应器已经没有气相空间，立刻开大池式反应器出液调节阀放液位，同时注意调整高压汽包蒸汽压力和流量，以及低压系统压力。（此过程出现过并处理及时未造成安全阀起跳情况的发生）

2.2.2如果高压安全阀起跳，按紧急停车按钮高压封塔，处理液位后，重新组织开车。（此过程未出现，如出现可按此方法处理）

2.3池式反应器液位拉空（窜气）的现象

2.3.1高压汽包压力上升很快会超压，高压蒸汽流量下降;

2.3.2汽提塔液位下降或自控状态下阀位关小;

2.3.3高压系统产汽量下降，低压气包压力降低;

2.3.4高压系统压力突涨;

2.3.5池式反应器液相温度下降;

2.3.6汽提塔气相温度下降，气提塔液相温度下降。

2.4池式反应器液位拉空（窜气）的处理措施

2.4.1池式反应器只是液位低未发生串气，上述前三条描述的现象较为明显，只需要关小池式反应器出液调节阀到对应负荷阀位，提高池式反应器液位，同时注意蒸汽系统的稳定即可;（此过程出现过并处理及时未造成窜气现象的发生）

2.4.2如果池式反应器已经串气，上述描述的现象都出现，立刻关闭池式反应器出液调节阀一段时间（建议20S），再打开放料;（此过程并未出现过）

2.4.3重新打开池式反应器出液调节阀放料时，速度不要太慢，池式反应器液位室很小防止漫液，引起更大的系统波动;

2.4.4池式反应器出液调节阀大幅度操作，注意蒸汽系统、低压系统压力、低压甲铵冷凝器液位的同步调整;

2.4.5串气后CO2走短路，高压压力快速上升时，提醒CO2机组操作员，注意及时放空CO2，并调整机组，防止机组喘振跳车;

2.4.6在正常生产中负荷一定，池式反應器出液调节阀、汽提塔出液调节阀位一定，汽提塔出液温度一定，低压系统负荷一定，蒸发系统负荷一定。

三、池式反应器雷达液位计的故障现象及工艺优化措施

1.液位计失真情况描述

由于尿素的生产反应不能完全进行，没有转化的氨、二氧化碳和甲铵必须从尿素溶液中移走，大部分未反应物在系统压力下在汽提塔中汽提出来，并循环到池式反应器中。2017年3月，此液位计开始出现失真的状态，表现为由50%直接变成NaN无显示，开大或者关小出液调节阀，液位计度数均无明显变化，判断液位计失真。此时池式反应器与汽提塔液位都以失真。

2.液位计故障的工艺优化措施

2.1汽提塔液位满液的现象

2.1.1汽提塔出液温度由169℃涨至180℃;

2.1.2汽提塔壳侧蒸汽流量下降5-10t/h，高压汽包压力上升，抽气压力上升;

2.1.3汽提塔满液汽提效率下降引起低压压力突升;

2.1.4尿液罐液位下降（汽提效率低，精馏塔负荷重，尿液进入尿液储槽变少）;

2.1.5精馏塔液位和闪蒸槽液位调节阀关小或波动变大;

2.1.6因汽提塔汽提汽减少，氨碳比下降。

2.2汽提塔液位满液的处理措施

2.2.1开大气提塔下液调节阀放汽提塔液位;

2.2.2低压循环系统超压，现场可开低压甲铵冷凝器去烟筒放空泄压;

2.2.3调整高压汽包压力，防止汽包和抽汽管网超压;

2.2.4提高进料氨量稳定高压系统氨碳比;

2.2.5如果调节幅度适中，系统很快好转：汽提塔底部出液温度恢复，汽提塔耗汽量逐渐恢复，尿液罐A液位逐渐恢复，低压压力下降。（此过程出现过并处理及时）

2.3汽提塔液位拉空（窜气）的现象

2.3.1汽提塔出液温度由169℃下降

2.3.2液位空汽提塔汽提效率下降，低压压力有波动，不会突升;

2.3.3尿液罐液位下降（汽提塔出液少）;

2.3.4精馏塔液位和闪蒸槽液位波动大;

2.3.5汽提塔壳侧蒸汽流量、高压汽包压力、抽气压力无大幅度波动;

2.3.6因汽提塔汽提CO2串气至低压，高压系统氨碳比上升。

2.4汽提塔液位拉空（窜气）的处理措施

2.4.1关小气提塔下液提高汽提塔液位;

2.4.2低压循环系统超压，现场可开低压甲铵冷凝器去烟筒放空泄压;

2.4.3减少进料氨量稳定高压系统氨碳比;

2.4.4如果调节幅度适中，系统很快好转：汽提塔底部出液温度恢复，尿液罐液位逐渐恢复，精馏塔液位和闪蒸槽液位波动恢复，低压压力下降;

2.4.5汽提塔液位正常前，低压压力高高2/3封塔联锁旁路，防止意外停车;

2.4.6日常操作中，汽提塔出液温度控制168～173℃之间，微调阀位开关0.5%观察，避免大幅度操作，温度上升说明液位上涨，温度下降说明液位在下降;

2.4.7汽提塔壳侧蒸汽量也是汽提塔液位变化的重要参数，液位满蒸汽量下降;

2.4.8低压甲铵冷凝器放空后液位会下降很快，及时补水监控液位防止甲铵泵跳车;

2.4.9汽提塔满液、汽提塔串气、都会引起氨碳比高压波动，要及时调整氨量，防止N/C失调;

2.4.10低压甲铵冷凝器放空时氨气会进入泵房，保持排气扇全开，置换氨味，人员进入佩戴气防设备。（此过程出现过并处理及时）

四、不确定池式反应器液位计与汽提塔液位计失真情况时的处理

1.对池式反应器液位的处理

1.1由于池式反应器满液后涨至气相管线没有气相空间后，高压系统很容易超压联锁停车，安全阀起跳，因此池式反应器液位绝对不能满液操作;

1.2如果不清楚池式反应器液位是液位高，还是液位偏低的情况，应选择将池式反应器液位调节阀缓慢开大（阀位可比对表1中的阀位），直至液位拉空为止。

2.对汽提塔液位的处理

2.1由于汽提塔液位室偏小，如果满液，汽提效率会严重下降，汽提塔出液超温，汽提管腐蚀加剧，因此气汽提塔液位决不能满液时间过长;

2.2如果不清楚汽提塔液位是液位高，还是液位偏低的情况，应选择将汽提塔液位调节阀缓慢开大（阀位可比对表1中的阀位），直至液位拉空为止。

五、液位計故障的原因分析

1.雷达液位计失真的原因

1.1液位计天线或导波管内壁粘附尿液

当天线或者导波管水平段粘附尿液时，雷达液位计发射的电磁波会在该位罝发生反射，形成干扰波，当干扰波强度高于实际液面反射回波强度，并且干扰波未被抑制时，雷达液位汁就会显示干扰波代表时液位值，当干扰波强度与实际液面反射回波强度相近并切换时，雷达液位计的显示就会由现波动。由于导波管水平段有2°倾斜，且气相温度较高，一般情況下粘在天线和导波管上的尿液会慢慢回流到液相，从而雷达液位的显示值也会趋于芷常，但一般需要一、两天时间。显然此次两台雷达液位计失真不是此原因造成的。

1.2雷达液位计伴热安裝方式不当

雷达液位计小法兰工作温度不能超过120℃，顶部电子配件的温度不超过80℃，伴热安装不当，电子元件的工作状态为不正常状态，导致信号衰弱，显示失真，经过现场实测小法兰温度为170℃、电子元件温度为85℃，都超过要求的工作温度，检查伴热的安装方式发现，实际安装方式与正确的安装方式存在差异，小法兰、电子元件超温的原因。

2.雷达液位计失真的处理措施

经过上述的原因分析，确认雷达液位失真的原因为伴热的安装方式不正确，导致雷达液位计显示失真，在系统停车期间，按照如图6方式进行改造后，雷达液位计显示恢复至正常状态，自伴热方式改造完成后，尿素装置雷达液位计显示未出现过双双失真的情况。

六、结语

液位计是工艺控制的眼睛，液位计失真，操作人员就要进行所谓的“盲操”，2017年上半年，华鹤公司尿素装置高压池式反应器、汽提塔液位计双双失灵，坚持运行了3个月有余，未发生停车事故并保住了华鹤公司尿素装置的首个100天长周期，对液位计失真的现象及处理措施做出总结，为新型CO2汽提法池式反应器技术提供了高压池式反应器、汽提塔液位计失灵提供了参考。

参考文献

[1]王文善.尿素工学 [M].化学工业出版社，2013.

[2]于少锋.VEGAPLUS 66雷达液位计在CO2汽提塔上的应用 [J].化工设计通讯.2019.

作者简介：

袁彪（1991-），男，汉，辽宁朝阳人，本科，化肥工程师，研究方向：化学工程与工艺、尿素专业。