應用背景

        在丙烯酸甲酯生產過程中，丙烯酸甲酯萃取塔 C 一330 的界面測量是一個非常重要的控制指標。界面過高過低都會對 甲酯產品質量和原料消耗以及生產周期長短產生重要影響。

 

        吉林石化公司 1992 年投產的丙烯酸及酯裝置引進 日本三菱技術，丙烯酸甲酯萃取塔 c 一330 采用變浮力式液位計測量界面，是當時界面測量應用比較普遍的方法。但是變浮力式液位計用于界面測量有一定的局限性，主要原因是這種方法要求兩種介質的比重差不能過小。而丙烯酸甲酯和水的比重差設計值只有 0．03 g／cm ，此測量方法在我單位實際生產應用甲，甲酯萃取塔 c ·330界面的測量基本處于癱瘓狀態。

 

二、變浮力液位計測量原理

 

        變浮力液位計測量界面是浮筒侵在不同比重的介質中，由于界面高低發生變化浮筒所受的浮力發生變化，通過扭力管將此浮力變化的信號由表頭轉換成標準信號輸出。

 

        由圖 1 所示可以看出，浮筒所受的浮力變化的大小，在浮筒體積恒定的情況下，主要取決于兩種介質比重差的大小。根據阿基米得定律，浮筒所受浮力變化的大小為：

△ F = (r2 一r1) ×g ×1／4~R2 ×(hl+ h2)

在現場實際應用中，甲酯與水的比重差為 30 Kg／m3，浮筒的直徑為 108 m m ，浮筒全長 1米，可以得出△F 269 gf。

 

當裝鬣在生產過程中發生一些變化時，如物料的溫度變化、水中含醇量的變化等，都會引起物料密度的變化。如果實際物料的密度發生0．O1 g／cm 的變化，會引起浮力的變化為仝F+l= 89 gf，此變化會引起 33％的測量誤差 。

 

在實際的生產應用中，吉林石化分公司電石廠的丙烯酸及酯裝置從開車以來甲酯單元 C 一330 塔的界面基本指示不正常，C 一330 萃取塔界面的調節始終處于手動狀態，而且操作人員要定時到現場實際觀察玻璃

板液面計進行操作。

 

經過吉化分公司電石廠多年的摸索和實際改造，已經將 C 一330 塔的界面測量儀表改為射頻導鈉液位計。現 C 一330 塔界面測量值與實際界面最大偏差只有 2％的誤差，而且B 經具備投入自動調節的條件。

 

三 射頻導納液位計的工作原理

射頻導納液位計是近年發展起來的新型液位計。射頻導納是一種從電容式發展起來的、防掛料、更可靠、更準確、適用性更廣的液位控制技術，射頻導納中導納的含義為電學中阻抗的倒數，它由電阻性成分、電容性成分、感性成分綜合而成，而射頻即高頻無線電波譜，所以射頻導納可以理解為用高頻無線電波測量導納值。

 

射頻導納液位計的測量原理：實驗室中，平行板電容器是一個理想型的電容器，其電容量為：C = ￡×S ／D ，其中￡為兩電容極板間介質的介電常數，s 為兩極板間面積，D 為兩極板間距離。對于一個液面，安裝一個測量電極系統，形成一個同軸電容器。容器存在一個電容 C = ￡0 X S ×H 0／D + ￡×S×( H —H0)／D ，其中 ￡()為兩電極間空氣的介電常數，￡0= 1．0006，近似 = 1；￡為兩電極間介質的介電常數，s 為兩極板間等效面積，D 為兩極板間距離，Hn 為空氣段探頭長度，H 為探頭長度。對于一個待測的液面來說，物料的 ￡是固定的，s、D 也是固定的，所以，推導上式可知，測量電容與物料的高度成正比。

利用檢測橋路上的可調電容可以平衡掉初始電容，包括安裝電容和線纜電容等，只剩下探頭物料 電容，該 電容信號經放大后，輸出一個與料位成正比的信號。

 

由以上可以看出電容的大小 C = E0×Sx H  D + 喜x,S ×( H —H 0)／D 主要取決于兩種介質介電常數 、￡和 H  變化。由于甲酯的介電常數為 2 ．2，而水的介電常數為 80．k 所以可以將甲酯忽略不計，只要測量出水的位置，就相當于測量出甲酯與水的界面。

在實際應用中當塔內界面為 0 時，甲酯所帶來的零點誤差為 25％。但是該表零點的調節范圍可達量程的5O％， 完全可以將甲酯帶來的誤差補償掉。

 

吉林石化分公司電 石廠丙烯酸甲酯萃取塔 C 一330 界面測量改造至今運行平穩，指示準確 為工藝平穩運行提供了可靠依據。