尿素高壓設(shè)備雷達液位計失真操作優(yōu)化與處理

摘? 要：介紹了池式冷凝液新工藝尿素裝置池式反應(yīng)器及汽提塔液位計失真的案例，提供了在液位計失真時的不同現(xiàn)象及在液位計失真情況下的處理方法。

關(guān)鍵詞：池式反應(yīng)器;汽提塔;雷達液位計;處理

一、前言

雷達液位計所應(yīng)用的尿素生產(chǎn)工藝涉及介質(zhì)為多個氣、液相反應(yīng)和分離過程，使用了較多的液位控制儀表，在某些情況下，容易出現(xiàn)液位指示失真故障，造成生產(chǎn)波動乃至更嚴重的后果。筆者以下介紹中海石油華鶴煤化有限公司 CO2 氣體法尿素裝置中典型的液位失真案例及相應(yīng)的處理措施。

雷達液位計是通過天線向被測介質(zhì)物位發(fā)射微波，然后測出微波發(fā)射和反射回來的時間而得容器內(nèi)液位的一種儀表。雷達液位計因無位移、無傳動部件、非接觸式測量，不受溫度、壓力、蒸汽、氣霧和粉塵的限制，適用于粘度大、有毒、有腐蝕性介質(zhì)的測量，并且性能穩(wěn)定、測量準確，而被廣泛用于化工行業(yè)液位測量。尿素裝置C02汽提塔的液位測量使用的是Stamicarbon和Vega公司合作開發(fā)的VEGA PULS66雷達液位計。

二、池式反應(yīng)器雷達液位計的故障現(xiàn)象及工藝優(yōu)化措施

1.液位計失真情況描述

池式反應(yīng)器作為尿素裝置高壓圈的核心設(shè)備，NH3和CO2在其中進行化學反應(yīng)。池式反應(yīng)器采用雷達液位計，2017年2月，此液位計開始出現(xiàn)失真的狀態(tài)，開始表現(xiàn)為由60%突漲至85%，開大或者關(guān)小出液調(diào)節(jié)閥，液位計度數(shù)均無明顯變化，后期液位計度數(shù)由85%直接變成NaN無顯示，判斷液位計失真。

2.液位計故障的工藝優(yōu)化措施

2.1池式反應(yīng)器滿液的現(xiàn)象

2.1.1池式反應(yīng)器氣相溫度（池式反應(yīng)器安全閥前，位置很高）上升;

2.1.2低壓吸收塔液位上升或自動狀態(tài)下閥位開大，低壓吸收塔下液溫度下降;

2.1.3高壓洗滌器進池式反應(yīng)器液相溫度上升;

2.1.4高壓系統(tǒng)壓力上升;

2.1.5高壓洗滌器氣相溫度上升。

2.2池式反應(yīng)器液位滿液的處理措施

2.2.1根據(jù)池式反應(yīng)器氣相溫度開始突升，說明合成反應(yīng)液已經(jīng)漫液至池式反應(yīng)器安全閥前處，高壓洗滌器已經(jīng)進液，高壓系統(tǒng)池式反應(yīng)器已經(jīng)沒有氣相空間，立刻開大池式反應(yīng)器出液調(diào)節(jié)閥放液位，同時注意調(diào)整高壓汽包蒸汽壓力和流量，以及低壓系統(tǒng)壓力。（此過程出現(xiàn)過并處理及時未造成安全閥起跳情況的發(fā)生）

2.2.2如果高壓安全閥起跳，按緊急停車按鈕高壓封塔，處理液位后，重新組織開車。（此過程未出現(xiàn)，如出現(xiàn)可按此方法處理）

2.3池式反應(yīng)器液位拉空（竄氣）的現(xiàn)象

2.3.1高壓汽包壓力上升很快會超壓，高壓蒸汽流量下降;

2.3.2汽提塔液位下降或自控狀態(tài)下閥位關(guān)小;

2.3.3高壓系統(tǒng)產(chǎn)汽量下降，低壓氣包壓力降低;

2.3.4高壓系統(tǒng)壓力突漲;

2.3.5池式反應(yīng)器液相溫度下降;

2.3.6汽提塔氣相溫度下降，氣提塔液相溫度下降。

2.4池式反應(yīng)器液位拉空（竄氣）的處理措施

2.4.1池式反應(yīng)器只是液位低未發(fā)生串氣，上述前三條描述的現(xiàn)象較為明顯，只需要關(guān)小池式反應(yīng)器出液調(diào)節(jié)閥到對應(yīng)負荷閥位，提高池式反應(yīng)器液位，同時注意蒸汽系統(tǒng)的穩(wěn)定即可;（此過程出現(xiàn)過并處理及時未造成竄氣現(xiàn)象的發(fā)生）

2.4.2如果池式反應(yīng)器已經(jīng)串氣，上述描述的現(xiàn)象都出現(xiàn)，立刻關(guān)閉池式反應(yīng)器出液調(diào)節(jié)閥一段時間（建議20S），再打開放料;（此過程并未出現(xiàn)過）

2.4.3重新打開池式反應(yīng)器出液調(diào)節(jié)閥放料時，速度不要太慢，池式反應(yīng)器液位室很小防止漫液，引起更大的系統(tǒng)波動;

2.4.4池式反應(yīng)器出液調(diào)節(jié)閥大幅度操作，注意蒸汽系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)壓力、低壓甲銨冷凝器液位的同步調(diào)整;

2.4.5串氣后CO2走短路，高壓壓力快速上升時，提醒CO2機組操作員，注意及時放空CO2，并調(diào)整機組，防止機組喘振跳車;

2.4.6在正常生產(chǎn)中負荷一定，池式反應(yīng)器出液調(diào)節(jié)閥、汽提塔出液調(diào)節(jié)閥位一定，汽提塔出液溫度一定，低壓系統(tǒng)負荷一定，蒸發(fā)系統(tǒng)負荷一定。

三、池式反應(yīng)器雷達液位計的故障現(xiàn)象及工藝優(yōu)化措施

1.液位計失真情況描述

由于尿素的生產(chǎn)反應(yīng)不能完全進行，沒有轉(zhuǎn)化的氨、二氧化碳和甲銨必須從尿素溶液中移走，大部分未反應(yīng)物在系統(tǒng)壓力下在汽提塔中汽提出來，并循環(huán)到池式反應(yīng)器中。2017年3月，此液位計開始出現(xiàn)失真的狀態(tài)，表現(xiàn)為由50%直接變成NaN無顯示，開大或者關(guān)小出液調(diào)節(jié)閥，液位計度數(shù)均無明顯變化，判斷液位計失真。此時池式反應(yīng)器與汽提塔液位都以失真。

2.液位計故障的工藝優(yōu)化措施

2.1汽提塔液位滿液的現(xiàn)象

2.1.1汽提塔出液溫度由169℃漲至180℃;

2.1.2汽提塔殼側(cè)蒸汽流量下降5-10t/h，高壓汽包壓力上升，抽氣壓力上升;

2.1.3汽提塔滿液汽提效率下降引起低壓壓力突升;

2.1.4尿液罐液位下降（汽提效率低，精餾塔負荷重，尿液進入尿液儲槽變少）;

2.1.5精餾塔液位和閃蒸槽液位調(diào)節(jié)閥關(guān)小或波動變大;

2.1.6因汽提塔汽提汽減少，氨碳比下降。

2.2汽提塔液位滿液的處理措施

2.2.1開大氣提塔下液調(diào)節(jié)閥放汽提塔液位;

2.2.2低壓循環(huán)系統(tǒng)超壓，現(xiàn)場可開低壓甲銨冷凝器去煙筒放空泄壓;

2.2.3調(diào)整高壓汽包壓力，防止汽包和抽汽管網(wǎng)超壓;

2.2.4提高進料氨量穩(wěn)定高壓系統(tǒng)氨碳比;

2.2.5如果調(diào)節(jié)幅度適中，系統(tǒng)很快好轉(zhuǎn)：汽提塔底部出液溫度恢復(fù)，汽提塔耗汽量逐漸恢復(fù)，尿液罐A液位逐漸恢復(fù)，低壓壓力下降。（此過程出現(xiàn)過并處理及時）

2.3汽提塔液位拉空（竄氣）的現(xiàn)象

2.3.1汽提塔出液溫度由169℃下降

2.3.2液位空汽提塔汽提效率下降，低壓壓力有波動，不會突升;

2.3.3尿液罐液位下降（汽提塔出液少）;

2.3.4精餾塔液位和閃蒸槽液位波動大;

2.3.5汽提塔殼側(cè)蒸汽流量、高壓汽包壓力、抽氣壓力無大幅度波動;

2.3.6因汽提塔汽提CO2串氣至低壓，高壓系統(tǒng)氨碳比上升。

2.4汽提塔液位拉空（竄氣）的處理措施

2.4.1關(guān)小氣提塔下液提高汽提塔液位;

2.4.2低壓循環(huán)系統(tǒng)超壓，現(xiàn)場可開低壓甲銨冷凝器去煙筒放空泄壓;

2.4.3減少進料氨量穩(wěn)定高壓系統(tǒng)氨碳比;

2.4.4如果調(diào)節(jié)幅度適中，系統(tǒng)很快好轉(zhuǎn)：汽提塔底部出液溫度恢復(fù)，尿液罐液位逐漸恢復(fù)，精餾塔液位和閃蒸槽液位波動恢復(fù)，低壓壓力下降;

2.4.5汽提塔液位正常前，低壓壓力高高2/3封塔聯(lián)鎖旁路，防止意外停車;

2.4.6日常操作中，汽提塔出液溫度控制168～173℃之間，微調(diào)閥位開關(guān)0.5%觀察，避免大幅度操作，溫度上升說明液位上漲，溫度下降說明液位在下降;

2.4.7汽提塔殼側(cè)蒸汽量也是汽提塔液位變化的重要參數(shù)，液位滿蒸汽量下降;

2.4.8低壓甲銨冷凝器放空后液位會下降很快，及時補水監(jiān)控液位防止甲銨泵跳車;

2.4.9汽提塔滿液、汽提塔串氣、都會引起氨碳比高壓波動，要及時調(diào)整氨量，防止N/C失調(diào);

2.4.10低壓甲銨冷凝器放空時氨氣會進入泵房，保持排氣扇全開，置換氨味，人員進入佩戴氣防設(shè)備。（此過程出現(xiàn)過并處理及時）

四、不確定池式反應(yīng)器液位計與汽提塔液位計失真情況時的處理

1.對池式反應(yīng)器液位的處理

1.1由于池式反應(yīng)器滿液后漲至氣相管線沒有氣相空間后，高壓系統(tǒng)很容易超壓聯(lián)鎖停車，安全閥起跳，因此池式反應(yīng)器液位絕對不能滿液操作;

1.2如果不清楚池式反應(yīng)器液位是液位高，還是液位偏低的情況，應(yīng)選擇將池式反應(yīng)器液位調(diào)節(jié)閥緩慢開大（閥位可比對表1中的閥位），直至液位拉空為止。

2.對汽提塔液位的處理

2.1由于汽提塔液位室偏小，如果滿液，汽提效率會嚴重下降，汽提塔出液超溫，汽提管腐蝕加劇，因此氣汽提塔液位決不能滿液時間過長;

2.2如果不清楚汽提塔液位是液位高，還是液位偏低的情況，應(yīng)選擇將汽提塔液位調(diào)節(jié)閥緩慢開大（閥位可比對表1中的閥位），直至液位拉空為止。

五、液位計故障的原因分析

1.雷達液位計失真的原因

1.1液位計天線或?qū)Рü軆?nèi)壁粘附尿液

當天線或者導(dǎo)波管水平段粘附尿液時，雷達液位計發(fā)射的電磁波會在該位罝發(fā)生反射，形成干擾波，當干擾波強度高于實際液面反射回波強度，并且干擾波未被抑制時，雷達液位汁就會顯示干擾波代表時液位值，當干擾波強度與實際液面反射回波強度相近并切換時，雷達液位計的顯示就會由現(xiàn)波動。由于導(dǎo)波管水平段有2°傾斜，且氣相溫度較高，一般情況下粘在天線和導(dǎo)波管上的尿液會慢慢回流到液相，從而雷達液位的顯示值也會趨于芷常，但一般需要一、兩天時間。顯然此次兩臺雷達液位計失真不是此原因造成的。

1.2雷達液位計伴熱安裝方式不當

雷達液位計小法蘭工作溫度不能超過120℃，頂部電子配件的溫度不超過80℃，伴熱安裝不當，電子元件的工作狀態(tài)為不正常狀態(tài)，導(dǎo)致信號衰弱，顯示失真，經(jīng)過現(xiàn)場實測小法蘭溫度為170℃、電子元件溫度為85℃，都超過要求的工作溫度，檢查伴熱的安裝方式發(fā)現(xiàn)，實際安裝方式與正確的安裝方式存在差異，小法蘭、電子元件超溫的原因。

2.雷達液位計失真的處理措施

經(jīng)過上述的原因分析，確認雷達液位失真的原因為伴熱的安裝方式不正確，導(dǎo)致雷達液位計顯示失真，在系統(tǒng)停車期間，按照如圖6方式進行改造后，雷達液位計顯示恢復(fù)至正常狀態(tài)，自伴熱方式改造完成后，尿素裝置雷達液位計顯示未出現(xiàn)過雙雙失真的情況。

六、結(jié)語

液位計是工藝控制的眼睛，液位計失真，操作人員就要進行所謂的“盲操”，2017年上半年，華鶴公司尿素裝置高壓池式反應(yīng)器、汽提塔液位計雙雙失靈，堅持運行了3個月有余，未發(fā)生停車事故并保住了華鶴公司尿素裝置的首個100天長周期，對液位計失真的現(xiàn)象及處理措施做出總結(jié)，為新型CO2汽提法池式反應(yīng)器技術(shù)提供了高壓池式反應(yīng)器、汽提塔液位計失靈提供了參考。

參考文獻

[1]王文善.尿素工學 [M].化學工業(yè)出版社，2013.

[2]于少鋒.VEGAPLUS 66雷達液位計在CO2汽提塔上的應(yīng)用 [J].化工設(shè)計通訊.2019.

作者簡介：

袁彪（1991-），男，漢，遼寧朝陽人，本科，化肥工程師，研究方向：化學工程與工藝、尿素專業(yè)。