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导波雷达液位计在烧碱蒸发工序的应用

发布日期:2016-07-07  来源:  编辑:  浏览次数:
【导读】:采用导波雷达液位计测量烧碱蒸发罐液位,阐述了导波雷达液位计的测量原理和优点。通过在蒸发工序的实际应用,证明导波雷达液位计在烧碱蒸发工序应用中的可行性和可靠性。......

【摘要】采用导波雷达液位计测量烧碱蒸发罐液位,阐述了导波雷达液位计的测量原理和优点。通过在蒸发工序的实际应用,证明导波雷达液位计在烧碱蒸发工序应用中的可行性和可靠性。

随着化工物位检测技术的飞速发展,物位检测的自动化程度日益提升,可选择的物位检测仪表类型颇多,其中,导波雷达液位计具有非常强的抗干扰能力,特别适用于测量液位波动大的工况。

蒸发工序是氯碱制碱的一个重要工序,该工序中各个蒸发罐液位的准确测量是实现烧碱蒸发工序自动出碱的关键所在。该工序中的碱液具有高温、高浓度、强腐蚀性和易结晶的特点,在蒸发过程中,蒸发罐内易形成固、液、气三相共存的情况,并且碱液长期处于沸腾状态,极易形成虚假液位,给物位仪表的准确检测带来了极大的困难。

某企业年产15 万t 烧碱装置蒸发工序蒸发罐的液位测量,非常初采用的是双法兰差压式液位变送器,但由于碱液腐蚀性较强、温度高,长期以来液位不能正常测量,不但不能满足生产需要,而且增加了操作工、仪表工的工作量。而后又试用了多种物位检测仪表,效果皆不尽人意。于是该企业引进了E + H FMP40 型导波雷达液位计,经过多次试验和长期使用,取得了非常好的使用效果,实现了烧碱蒸发工序出碱的自动控制。

3 导波雷达液位计在蒸发工序的应用
3. 1 烧碱蒸发工序流程概况
氯碱工业是利用电解饱和盐水制取烧碱( 氢氧化钠) 和氯气并副产氢气的生产过程,其主要工序包括盐水精制、电解、蒸发及产品的精制等。经电解产生的碱液,含有一定量的NaCl 和大量的水,需要经过蒸发浓缩并除去NaCl,才可以制得质量符合商品碱要求的产品。我国烧碱蒸发工序的主流工艺是三效顺流,如图2 所示。三效顺流是将3 个蒸发器串联运行的蒸发操作流程,碱液和蒸汽的流向相同,即都由非常好效顺序流至末效。生蒸汽送入非常好效加热室,蒸发出的二次蒸汽进入第二效的加热室作为加热蒸汽,第二效的二次蒸汽又进入第三效的加热室作为加热蒸汽,第三效的二次蒸汽则送至冷凝器全部冷凝。电解液进入非常好效,浓缩后依次送入后面各效连续不断地被浓缩,直至浓缩到要求的浓度。

三效顺流蒸发流程示意图

3. 2 导波雷达液位计在蒸发罐上的应用
3. 2. 1 导波探头的选择
     蒸发三效顺流工艺中,各效蒸发罐的工况见表2。

各效蒸发罐工况


由于蒸发罐液位测量距离为2m,测量距离较短,因此导波探头宜选择杆式。从表2 可以看出,蒸发罐内工况的特点是: Ⅰ效至Ⅲ效的温度、压力依次递减,碱液浓度依次递增。碱液在高温下对许多金属会产生严重的腐蚀,且浓度越高腐蚀性越强,当浓度高于30%,温度高于80℃时,对金属的腐蚀迅速增加,温度越高腐蚀越严重。因此导波探头的材料不能仅选用常规耐腐蚀的金属材料,如304不锈钢。

聚四氟乙烯对一切浓度的碱液都有良好的耐腐蚀性,温度可达190℃,并且聚四氟乙烯又耐磨损,可以抵御碱液在沸腾时对导波探头的冲刷。因此导波杆的材料选用304 不锈钢外衬聚四氟乙烯,既耐腐蚀又耐磨损,满足工况测量需要,提高了液位计(http://www.huoyumi.com)的使用周期。导波杆易于拆卸,更换简单,一旦导波杆受损,只需更换导波杆,无需更换整台仪表,从而极大地降低了仪表维修费用。

3. 2. 2 导波雷达液位计的安装
导波雷达液位计的安装形式有两种:
a. 顶部直接安装。直接安装在罐直径的1 /6 ~ 1 /4 之间的罐顶,探头与罐壁之间的距离至少100mm,安装方式有螺纹和法兰两种可以选择,一般插入到设备内部的导波杆长度,就是设计要求的测量范围。

b. 旁通管式安装。导波雷达液位计安装在旁通管上端,旁通管再与容器连接,一般旁通管上下侧接口的中心距离就是设计要求的测量范围。导波管内壁要求光滑,旁通管管径40 ~ 100mm。由于蒸发罐是锥形罐,且碱液沸腾,为了避免测量干扰,选择旁通管式安装,旁通管可以聚集反射波使反射信号更强并防止液面波动,因此旁通管式安装测量效果更佳。导波雷达液位计的旁通管式安装如图3 所示。

导波雷达液位计的旁通管式安装示意图

3. 2. 3 导波雷达液位计在蒸发自动控制系统中
的应用

在蒸发工艺中需要监控的主要参数是各进出口碱液温度、液位和流量。蒸发过程的自动控制是将现场检测的液位、温度及压力等信号送入DCS,然后由DCS 中的程序控制系统根据检测信号自动控制阀门的开闭,完成碱液进料、过料、出料和自动出碱的过程。现以蒸发Ⅲ效为例说明通过对液位的自动控制实现自动出碱的过程,Ⅲ效过程控制流程如图4 所示。

Ⅲ效过程控制流程示意图

蒸发过程的自动控制步骤如下:
a. 当Ⅲ效碱液浓度达到设定的出碱浓度值,并且Ⅲ效液位高于设定低限值时,打开Ⅲ效出碱阀LV-1003C,成品碱液流向下一道冷却工序进行冷却; 同时关闭Ⅲ效循环阀LV-1003B 防止碱液回流; 同时关闭Ⅱ效向Ⅲ效过料阀LV-1003A,以避免Ⅲ效同时进料和出料。

b. 当Ⅲ效碱液浓度达到设定的出碱浓度值,并且Ⅲ效液位低于设定低限值时,Ⅱ效必须强制向Ⅲ效过料,打开Ⅱ效过料阀LV-1003A,防止Ⅲ效因无料发生干烧的情况。

c. 在出碱过程中,当Ⅲ效液位低于设定低限值时,停止出碱,即关闭Ⅲ效出碱阀LV-1003C,同时打开Ⅲ效循环阀LV-1003B,再次进料、蒸发、浓缩碱液。

由以上自动控制步骤可见,测得准确的液位值是整个工序能实现自动控制的关键所在。

4、结束语
        导波雷达液位计在许多复杂的工况下都能使用,其综合性能优于其他常规液位仪表。蒸发工序操作工非常初采用观看旁通视镜的原始方法获得蒸发罐的液位高度,在恶劣的现场条件下,给操作工带来许多不安全的因素,而其他液位仪表的使用又不尽人意。在采用导波雷达液位计后,经过多年的使用,证实该类液位仪表不但测量准确而且运行稳定,既减轻了操作工的工作量和仪表工的维护量,又满足了蒸发工序过程自动控制的要求,从而极大地提高了生产技术水平。
 

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