液位计在树脂沉降罐上的应用与测量原理

摘要：脂沉降罐是间戊二烯石油树脂生产过程中的重要设备, 它起到将树脂的聚合液分离沉淀的作用, 有效的测量沉降罐的液位能提高后续工序的稳定和效率, 减少污染物的排放。本文通过对应用过的几种液位计的测量原理及使用情况分析, 总结了不同液位计在树脂沉降罐应用的优缺点, 为化工企业在测量、选型同类产品时提供参考。

  急冷沉降罐是间戊树脂生产过程中的重要设备, 它起到将树脂的聚合液分离沉淀的作用, 分离出的油相进入精馏塔进一步处理, 分离出的水相则排入污水处理系统。对油水分离界位的测量关系到后续工序的稳定和效率, 显得尤为重要。而树脂聚合液不仅粘度大、腐蚀性高, 还有溶剂洗涤产生的油沫层及悬浮层, 这样的介质条件, 使得油水分离的界位测量比较困难, 精度不高。实际应用中经常会出现油相误排入污水, 导致污水超标, 难以处理的情况。

  针对现场的实际工况, 先后尝试了不同类型的液位计进行测量。

  现场使用侧装式磁性翻板液位计, 配带远传变送器, 将信号传送至中央控制室。但由于介质的粘性很强, 使得浮子在筒体内相对运动困难, 测量滞后较大, 虽然配备了热水冲洗装置, 定期对浮筒进行反冲洗, 防止筒体内介质凝结堵塞, 但由于冲洗时液位无法显示, 冲洗后液位缓慢平衡过程中液位也不准确。相对而言故障率高、维护工作量大。

射频导纳液位计：

  急冷沉降罐也可考虑使用顶装的射频导纳液位计。该液位计器的核心部分是***内核的波导管, 它是由一定的磁致伸缩物质构成, 可以由防腐蚀材料制成, 用于测量腐蚀性介质。由表头的电子部分产生一个低电流的询问脉冲, 该脉冲同时产生一个磁场, 并沿波导管向下传播。当该磁场和波导管上的浮子内的永磁体所产生的磁场相交时, 就会产生一个应变脉冲, 或叫波导扭曲。应变脉冲沿波导管返回并被电子单元所接收, 通过测量询问脉冲和返回脉冲之间的时间间隔, 可获得高精度、高重复性的液位值。该种类型液位计的测量精度很高, 但是在实际应用时却发现液位存在较大偏差。经过拆检后分析, 液位计探杆外配活动浮子与探杆间存在一个细小间隙, 在一段时间使用后, 间隙内的介质会附着在波导管上, 极大滞后和影响了浮子的上下滑动, 从而造成测量偏差。同时由于物料为侧面进料, 对导杆和浮子也会造成一定的冲刷, 增大了浮子卡住的可能。由于顶装仪表没有一次阀, 一但发生卡死, 必须将设备切出, 泄压排空物料后才能检修清洗, 对工艺生产影响极大。

超声波液位计：

  超声液位计的工作原理决定了在发射和接收过程中, 衰减较大, 抗干扰能力较差, 遇到溶剂洗涤产生的油沫层导致信号不能被准确的反射, 无法区分测量与干扰信号。同时, 超声波探头的耐温性也比较差, 使用寿命受到一定影响。

双法兰液位计：

  相对而言, 静压式液位计能够较为准确的反映界位的实际变化, 受介质粘度和泡沫的影响也很小。但是, 实现准确测量的前提是介质的密度相对恒定。而在实际应用过程中, 因为不同牌号的树脂配方不同, 会导致介质密度产生差异, 从而影响到测量的准确性, 使用受到一定局限。

  通过对存在问题的分析与实际使用情况的比对, ***终将液位计更换成了罗斯蒙特5300系列导波雷达液位计。

  导波雷达料位计利用时域反射测量 (TDR) 技术为基础, 通过浸入过程介质的导波杆将一束低功率雷达脉冲波通过传导杆 (钢杆或钢缆) 的导向向下发射, 雷达波以光速沿导体向下传播, 先和油沫相遇, 但几乎没有雷达波被反射。雷达波继续向下传播至浮油层, 油层的介电常数较低 (e=2~4) , 部分雷达波 (B) 被反射外, 其余波将继续在介质中传播, 直至遇到水的分界面。水的介电常数比油大很多 (e=70~80) , 几乎为全反射的介质, 雷达波几乎全部被反射 (C) 。介质的介电常数愈高, 雷达反射效果愈显著, 所以信号C比B要强得多。通过信号过滤处理, 发射脉冲与反射脉冲之间的时间差被换算成距离, 由此计算出总体液位或界面位置。

  导波雷达料位计具有比接触式液位计和同类非接触液位计有着更加优良的性能。

(1) 雷达信号沿传导杆传导, 发射和反射能量集中, 几乎无任何衰减, 使反射信号强, 不受泡沫等外界因素的干扰;

(2) 雷达信号沿传导杆传导, 由于导向作用, 不存在发射角问题, 不受因被测容器形状引起的干涉反射的影响, 对现场安装环境要求低, 可适用于复杂的安装条件;

(3) 雷达信号沿传导杆传导, 雷达波在介质中传输不依赖于空气, 因此, 不受压力和温度、密度变化的影响;

(4) 抗油污黏附, 测量可靠;

(5) 精度和稳定性都较高, 介质的介电常数改变或偏离对液位测量没有影响;对界位测量影响也很小。

(7) 无移动部件, 传导杆完全固定, 没有任何集成电子元件。日常维护工作量几乎为零, 量程调校也很方便, 可进行“干式”调试

  罗斯蒙特5300系列可以选用不同类型的导波杆:同轴 (穿孔型和非穿孔型) 、刚性双管和刚性单管、挠性双管和挠性单管。针对不同介质也有多种材质导波杆可供选择, 其中刚性PTFE涂层的单管导波杆适用于在易积聚的液体中进行界面测量

(6) 表头和传导杆可分开, 当表头电子部件需要替换时, 容器中传导杆不必拆卸, 可防止介质的泄漏, 保证生产的连续性;

注:仅用于液体测量

  为了更好的满足工况的需要, 应当在使用时注意以下几点

(1) 当测量液态物料时, 传感器的轴线和介质表面保持垂直;

(2) 尽量避开进料口, 以免产生虚假反射。

(3) 要避免安装在有很强涡流的地方。对杆或导缆与管壁发生碰撞, 可以加装定中环。

(4) 避免使液位、界位运行于盲区

  盲区是指不能直接到达 (非线性) 测量或用导波管或旁通管测量;此时, 为了避免导不可避免的一些特定场合, 如搅拌场合, 可以采测量精度较低的区域。

  一般依据介电常数和导缆形式的不同, 上部盲区在11-18cm不等, 下部盲区在0-14cm不等。

  经过对不同种类液位计在间戊树脂急冷沉降罐上应用效果的比对来看, 导波雷达液位计即能做到测量准确可靠, 又大幅减少了日常维护的工作量。自改造完成一年多以来, 基本实现了”零维护”, 不论是使用人员还是维护人员对这些液位计的工作情况都感到满意。