脱单塔液位波动的分析与处理

脱单塔液位波动的分析与处理

1保证脱单塔的液位稳定腈罗部复合装置有四个生产能力，每条生产线都有一个脱轨系统。由于脱轨塔的液位控制，它对正常生产非常重要。如果液位失控，可以立即准确评估和处理，塔架上的聚合物将直接进入塔架和系统，注射聚合物和未分离聚合物将对后续腈伦生产产生重大影响。而生产过程中令工艺操作人员困扰的一个主要因素是脱单塔的液位波动;因此,保证脱单塔的液位稳定很关键。因为引起塔内液位波动的原因有很多,所以本文仅对脱单过程中引起液位波动的常见原因进行分析。2单体冷凝器+膜过滤器脱单的目的是脱去聚合反应中未反应的单体,并回收再利用,如图1所示聚合物自上而下流经金属填料到达塔底,与此同时自控系统FIC4812提供0.4MPa的低压蒸汽也进入到塔的下部,使流过的浆液被加热到单体的沸点以上,从而将未反应的单体和部分水汽化后由塔顶引入回收单体冷凝器。整个脱单塔是在约200mmHg(1mmHg=133.32Pa)的绝压下操作的,因为在绝压条件下可以降低单体沸点,不仅有利于脱除单体,而且可以改善后续工段的纤维色泽,该压力主要由PIC4819控制。脱单塔的液位是由LIC4804实现分程调节进行控制,将LV4804B设置在出料泵的回流线上的目的是保证浆液始终具有流动性,防止结块。此外,塔顶还设有温度检测TE4806和绝压检测PI4810,塔底安装了温度检测TE4807。3脱单塔液位变化的简要说明和评价方法3.1负压室接平衡管脱单塔塔高约13m,直径0.3m,液位表LT4804上、下两个检测点之间距离约为12m,选用单法兰液位检测仪,负压室接平衡管以抵消塔内的负压。在脱单塔的生产过程中,其液位控制在60%,但是液位检测LT4804时常出现起伏较大的波动,有时是液位的真实反应,有时则是假液位,给工艺人员的操作带来了极大的不便,也给仪表维护人员故障的准确判断和处理带来一定难度,因而,该液位波动对聚合装置的稳定生产有较大的影响。3.2故障判断流程(1)脱单塔生产中一旦发生液位波动,尤其是高液位时,仪表维护人员的判断方法十分关键。为了便于分析,特提供下面的故障判断流程图,如图2所示。(2)判断脱单塔是否是高液位,尤其是它是否是超量程的一个直观而有效的方法:去现场检查脱单塔的使用状况,如果发现塔体在晃动,说明液位已高过0.4MPa蒸汽入口,即实际已超量程。4脱单系统液位波动的原因分析引起系统液位波动原因主要来自三个方面:①仪表检测故障分析;②脱单塔出料不畅通,甚至堵塞;③系统真空不稳定。4.1液位偏高时导致塔线冲塔(1)如图3所示,浆液在蒸汽加热过程中难免会在塔壁的上部形成聚合物堆积,使少量的聚合物在平衡管的根部(图3中A点)不断地聚集,致使其局部或完全堵塞,导致液位表的负压室(平衡管内)真空变小或丧失,造成仪表液位指示偏低,偏低的最大幅度达到3720mmH2O(200mmHg×13.6g/cm3)(1mmH2O=9.8Pa),但实际上,液位是偏高的,其一旦超过0.4MPa的入口蒸汽,就会引起塔内液位波动。此时,沸腾的浆液使整个脱单塔都在晃动,如不能及时发现并处理,随着液位的进一步上升会产生严重的冲塔事故。(2)由于少量的单体和水蒸汽一点点地在平衡管聚集,当管内液面高到法兰(图3中E点)之上时,平衡管内有多高的液柱就会抵消同样高度的塔内实际液位,使仪表指示偏低,当高过蒸汽入口时,则会引起与上述(1)同样的后果。(3)平衡管线某处连接不牢,管线密封不好,使得负压室漏气,亦会造成仪表指示偏低和不稳定的现象。(4)由于脱单塔是在负压及高温下操作,仪表长周期使用,致使静压误差增大,出现在负压下仪表指示明显偏高甚至最大,而塔内实际液位已空。4.2脱单塔的准备不足由于出料不畅通造成脱单塔实际液位偏高而引起的波动,有两个方面的原因:①仪表原因;②工艺原因。4.2.1设备主要原因分析(1)由于开口故障，无法正常调整开口，导致液位波动常见故障有:①阀芯损坏(针对隔膜式调节阀);②执行机构刚度变差;③阀杆与填料的摩擦力增大;④膜片因老化而漏气等。(2)仪表指针失败，仪器误差，输出信号不稳定常见故障有:①放大器球阀因受脏物污染关不严;②反馈杆松动;③放大器线圈老化等。(3)已开误件,发生情况即如:PID参数设置不合理、DCS卡件故障使输出电流不稳定、气源过滤器漏气使输出力不足、仪表接线不牢或线路多点接地、输入/输出气源管线漏气等。4.2.2局部凝结产生的后果(1)由于加热的蒸汽量过大、致使聚合物浆液在脱单过程中因温度过高使水分损失过多,引起聚合物局部凝结,此时会产生两种后果:①脱单塔出料不畅通甚至堵塞;②严重的会导致脱单塔填料堵塞,浆液不能顺利到达塔底,液位居高不下,使生产无法正常进行。(2)出料泵性能变差,无法正常出料。(3)工艺操作上的失误,如出料管线上的截止阀未全开、因工艺手动调节未达到输出所需开度等。4.3脱单塔系统的液位检测波动脱单塔的真空度是由水环式真空泵产生的,其真空有PIC4819(如图1所示)控制。由于液位检测仪表LT4804负压室的平衡管较细(ϕ18×2cm),所以一旦脱单塔真空系统波动时,仪表的正、负压室对真空的反应必然不同步,自然造成脱单塔的液位检测波动。其真空系统不稳定常见原因同样归纳为:①仪表原因;②工艺原因。4.3.1设备原因(1)检测部分的故障主要是因为PT4819的导压管因聚合物堵塞导致。(2)系统输出调节部分的故障请参考4.2.1小节。4.3.2定量对比分析(1)如图1所示,由于部分冷凝器、真空泵冷凝器因蒸发的聚合物堵塞,尽管PIC4819控制参数不变,可脱单塔内真空度变小,PI4810显示的绝压增大,脱单效果变差,同时塔顶的温度(TI4806)升高,塔底的温度(TI4807)变化不大。定量对比分析结果参考表1所示。(2)真空泵性能变差,导致抽真空效果不好。(3)脱单塔的加热蒸汽过大或不稳定,对真空系统和脱单效果也有一定的影响,并增大了聚合物和水分的蒸发,不利于脱单的后续工段。脱单塔液位系统技术改进以及故障的预防和处理措施。5单塔萃取系统技术的改进以及故障预防和处理措施5.1操作液位的高度如图3所示,在装置刚开工时,LT4804液位表在实际操作中稍有不慎就会导致液位波动,引发脱单塔塔体晃动。后来经过仔细分析找到了问题所在,原来该表的原设计量程是2800mmH2O,工艺控制参数是60%,即操作液位的高度是1680mmH2O(2800×60%=1680);而0.4MPa蒸汽的入口即C点距离最低液位D点为1.7m,由于介质的密度是102kg/m3,所以C与D点的压力差近似为1730mmH2O(1.7m×1020×9.8=1730mmH2O),即正常操作的液位高度离C点只有5cm,所以经常液体在塔内沸腾,形成煮塔现象,引起液位波动。显然,原来设计的液位检测的量程有误,后来根据实际情况将液位表量程设定在1700mmH2O,就解决了脱单塔的液位频繁波动现象。5.2平衡管的冲洗针对脱单塔周期性的检修特点,在检修时,仪表维护人员做好如下工作:(1)对LT4804的平衡管的根部阀进行疏通,用水冲洗整个平衡管。(2)清洗平衡管下部的冷凝罐,以保证其有足够的体积空间。(3)分别冲洗PT4819、PI4810的导压管,以清除管内的聚合物,从而保持畅通。(4)调校LV4804A/B、PV4819以及FV4812调节阀,使其动作自如。5.3仪表检修人员(1)如果平衡管或导压管堵塞或积液,一般不需停止生产,工艺操作人员可将液位控制LIC4804及真空系统PIC4819手动控制,仪表检修人员即可进行相应的疏通处理。(2)调节阀、定位器或其它仪表发生故障时,仪表人员可在工艺走副线