苯乙烯装置流量计仪表选型与应用
摘 要 以某苯乙烯装置仪表选型及安装实例为背景,针对苯乙烯介质易聚合,易堵,粘度大等特点,分析和探讨了苯乙烯装置仪表选型和应用。并对不同参数的测量解决方案(如:采用带吹扫差压变送器和伽玛射线液位计测量液位,采用科里奥利质量流量计和热式质量流量计检测流量等)进行了分析比较。
图 1 靠壁弹簧机构示意图
本装置烃化尾气、燃料气的测量计量,从计量精度,价格等方面考虑,选用了可直接测量气体质量流量的热式质量流量计。
热式质量流量计利用热传导原理,即流动中的流体与热源之间热量交换关系来测量流量,采用恒温差或恒功率法,对气体测量。热式质量流量计只能用在气体,利用各种气体对热的传导和吸收能力的不同,测量从发热到感应之间的热量传递或者热能损失来对应流速。恒温差法热式质量流量计工作原理参见图 2 。
图 2 恒温差法热式质量流量计工作原理
该流量计精度高,灵敏度高,量程比较宽,价格低、尤其适合用于大管径(直径可为十多米)燃料气体的贸易计量。其压力损失极小,可在线插拔清洗,传感器不易堵塞,安装维护量小。缺点是响应时间通常为 2~5 s,若应用于控制系统不能选用响应时间长的仪表。
科里奥利流量计与恒温差原理热式质量流量计在气体流量测量的比较见表 1。
4、选择合理的检测方案,解决易堵问题:
由于苯乙烯易聚合为不可溶苯乙烯,为防止因聚合而堵塞管道,对苯乙烯等易聚合介质的测量一般采用以下解决方案 [3]:
(1)在压力检测上,对苯乙烯塔、储罐顶部等气相压力的测量,采用膜片密封法兰式压力表和压力变送器,带吹扫和冲洗环的方案。苯乙烯塔釜的压力测量,引压管采用氮气吹扫的方式,以防止管线因聚合堵塞而影响测量。
表 1 科里奥利流量计与热式质量流量计比较 | ||||
仪表类型 | 科里奥利质量流量计 | 热式质量流量计恒温差原理 | ||
精度 | 测量液体:±0.1% FS | 测量气体:±1% FS | ||
测量气体:±1% FS | ||||
重复性 | 较高 | ±0.2% FS | ||
量程比 | 测量气体:20:1 | 测量气体:100:1 | ||
压损 | 较大 | DN50 以上管径可忽略不计 | ||
零点稳定性 | 不稳定 | 稳定 | ||
流体标定 | 用水标定 | 气体标定 | ||
性能可靠性 | 可靠 | 可靠 | ||
响应时间 | 快 | 较快,1 s 到 63% FS | ||
可测***大流速 | 170 Nm/s | 344 Nm/s | ||
0℃ 1ATM 工况 | ||||
可测较低流速 | 与气体压力相关 | 0.1 Nm/s | ||
0℃ 1ATM 工况 | ||||
可测***大压力 | 40 MPa(高压可定制) | 3.5 MPa | ||
耐腐蚀性 | 接液材质可选 | 探针材质可选 | ||
可测温度范围 | -240~426℃ | -50~450℃ | ||
前后直管段 | 无需前后直管段 | 插入式需要前后直管段 | ||
管道式只需 1D 直管段 | ||||
水分影响 | 无影响 | 管道内壁没有凝结水均可使用 | ||
安装维护简易程度 | 必须停气破管安装,按照规程做好减震措施 | 可不停气开孔安装,不停气在线插拔不泄露维护,金属卡套安装,很方便 | ||
价格 | 不同管径价格相差较大,非常昂贵 | 管径大小与价格关系不大,DN40 以上价格优势明显 |
图 3 差压液位变送器带反吹气 / 液示意图
方法的优点是:测量较稳定、可靠,价格便宜。
另有一解决方案是采用非接触式的伽马射线液位计(见图 4)。伽马射线液位计 [4] 是利用能量衰减来测量液位。发射源(钴 60 或者铯 137)放在一个注铅的钢制密封源罐内,源罐放在容器的一侧,一个棒状的闪烁式探头装在容器的另一侧。伽马能量从源罐射出,穿过容器壁和物料上层空间到达探头。当物料的液位增加时,到达探头的能量减少。此种测量方案其独特的优点是不接触测量,降低自聚可能。它能对高温、高压密封容器或管道内的腐蚀、高粘度、剧毒性的固、液态介质进行料位测量,采用放射源,标定好以后几乎可以做到免维护,无移动组件,测量稳定,精度高,运行可靠。但是这种仪表使用时应在仪表周围采用防护措施,以防止射线对人体的伤害,且价格较贵。
图 4 伽玛射线液位计安装示意图
目前,苯乙烯塔釜易聚合介质液位的测量,以上两种方法都分别有采用。用户可综合考虑投资合理、运行稳定、维护方便等因素,选用合适的测量方案。本装置采用普通差压液位变送器带吹扫方式来测量液位。
5 、结束语:
一套装置的自控设计是一项系统工程。仪表、控制系统及安全保护系统的可靠性和先进性都与装置产品的质量、产量、能耗以及装置的安全生产有着密不可分的联系。但实际应用中***容易出问题的是仪表,因此,仪表选型显得尤为重要。仪表选型首先要考虑到测量的准确性、合理性、可靠性,其次要考虑用户使用、维护的方便。各种仪表选型方案各有利弊,合理选用可以稳定、可靠地监控整个装置的生产运行。并为优化装置操作、消除生产隐患、降低能耗、提高生产效率,长周期安全稳定运行提供保证。