淺談苯乙烯裝置精苯乙烯塔液位計的技術改造

熊杰 殷浩

摘 要：對精苯乙烯塔差壓式液位計頻繁出現聚合物堵塞現象進行分析，解析液位計堵塞為引壓管管徑太小，反吹風氮氣壓力、流量不穩定，造成吹掃效果不明顯，吹掃存在死角，差壓式液位計五閥組易被聚合物堵塞，給正常生產帶來了困惑。分析了法蘭差壓式液位計的工作原理以及在對于粘度大易聚合這類物料上的應用優勢，提出對現有差壓式液位計進行改造，改用雙法蘭差壓式液位計。原設計差壓式液位計因聚合物經常堵塞而顯示不準的問題得到有效解決，同時在處理精苯乙烯塔的回流罐液位計同樣類似問題上得到了應用推廣，并取得了良好測量效果。

關鍵詞：苯乙烯;雙法蘭差壓式液位計;差壓式液位計;聚合物堵塞

隨著現代化工業設備規模的擴大和集中管理，特別是應用了先進的計算機集散控制系統運行后，液位的測量控制顯得更為重要。目前，在石油化工生產中，對重要生產設備液位的監控，一般均采取現場指示液位計和遠傳液位計檢測相配套的監測方式。

苯乙烯是石油化工的基礎產品，廣泛用于涂料、醫藥、制藥、染料、汽車工業和日用輕工產品等行業。隨著苯乙烯裝置產能的不斷擴大，對裝置穩定性生產提出了更高的要求，同時也對液位測量要求非常準確，要能迅速正確反應某一特定水準面上的物料相對變化，用以連續控制生產工藝過程，即需利用液位儀表進行監視和控制。

苯乙烯的生產來自精苯乙烯塔，是苯乙烯濃度最高的設備。苯乙烯的物理特性屬于高溫易聚合類物質，據研究表明，苯乙烯熱聚合速率與單體濃度的2.5次方成正比;溫度每升高10℃，聚合速率大約加快一倍，苯乙烯在高溫的塔釜停留時間越長，聚合的速率就越快。在測量液位的部位若出現苯乙烯流動過緩、停滯時間過長的情況，局部區域形成死角，很容易導致聚合物的產生。特別是對于苯乙烯這類易發生聚合反應的工業生產裝置，苯乙烯生產設備的液位計是指導裝置平穩生產的重要液位監控手段，液位測量的準確性就顯得特別的重要。

1 聚合物堵塞差壓式液位計現象介紹

某苯乙烯裝置精苯乙烯塔（T-403）的液位測量采取的是現場磁翻板液位計和差壓式液位計二者相互獨立的測量方式。為了液位計在工作時不發生堵塞的現象，在兩套液位計的引壓接口處分別增設了DN8的粗苯乙烯沖洗線和氮氣吹掃線。但在裝置運行期間，現場磁翻板液位計能實時反映被測介質的實際液位，很少有聚合物堵塞引壓管現象的發生。而差壓式液位計卻頻繁出現聚合物堵塞引壓管的現象，造成差壓式液位計顯示錯誤值，磁翻板液位卻顯示出滿液位測量情況，使T-4003處于生產不正常的淹塔工況條件下運行，給裝置生產造成了很大的安全隱患，最終迫使產品改線至不合格產品線，造成了嚴重的經濟損失。

2 堵塞原因分析

引壓管管徑太小。根據吹氣法液位測量原理，在T-403的差壓式液位計上采用的是DN8的氮氣吹掃管線對差壓變送器的正、負測量室引壓部位保持一定流量的吹掃，引壓管采用的為DN15的管徑。在實際的生產中，當氮氣壓力、流量出現較大波動時，會使小部分的被測介質苯乙烯進入到變送器的正、負測量室，形成一小段液柱，造成液位測量不準，給工藝正常操作帶來不利影響。通過將氮氣流量調至大流量后，但吹掃效果仍不理想，苯乙烯在差壓式變送器正、負測量室附近停滯時間依然過長，致使在測量接口處出現了聚合物，堵塞了引壓管線，儀表維修人員需經常拆檢變送器及導壓管，維護工作量大而且又影響正常的生產。

3 差壓式液位計改造

針對差壓式液位計在T-403上發生聚合物堵塞引壓管現象，提出對現有的差壓式液位計進行改造，改用DN80雙法蘭差壓式液位計。

3.1 雙方法蘭差壓式液位計測量優勢

3.1.1 對于測量粘度大、易聚合類介質應用性強

在測量有粘度大的液體的液位時，為解決引壓管被堵塞的問題，在導壓管入口處加隔離膜片的法蘭式差壓變送器。測量元件的金屬膜片，經毛細管與變送器的正、負測量室相連通。在膜片、毛細管和測量室所組成的封閉系統內充有傳壓介質硅油，使被測介質不進入毛細管與變送器;很好的處理了被測介質苯乙烯與毛細管和變送器之間如何避免堵塞問題的發生。獨特的測量原理從源頭上解決了苯乙烯引壓管堵塞問題，在處理這類粘度大、易聚合的介質上在實際的生產有很強的應用性。

3.1.2 金屬膜片測量表面積大，性能穩定

法蘭差壓式液位計應用在T-403的液位測量時，金屬膜片被測介質苯乙烯的接觸面，由于物料的物理特性，金屬膜片底部仍會出現局部、少量的聚合物。法蘭差壓式液位計的金屬膜片測量面采用DN80口徑的法蘭面，測量表面積大，即使出現了小量的聚合物，只要膜片不被全堵塞，就不會影響膜片上部對液位測量結果的準確性。

3.1.3調校簡便

當要對法蘭差壓式液位計進行校驗時，只需將雙法蘭液位計的一次閥關閉，打開法蘭沖洗環上的排放閥，用475現場通訊器檢查、調校方便簡潔。帶氮氣吹掃管的差壓液位計需要拉滿液位標定程量，再排空液位標定零點，校驗措施相對雙法蘭液位計繁瑣。

3.2 改用粗苯乙烯溶劑作為沖洗介質

采用雙法蘭式差液位計后很大程度上解決了引壓管及變送器被苯乙烯堵塞的問題，但在與苯乙烯接觸的測量金屬膜片測量面仍然會有聚合物現象的出現，長時間的積累也會影響測量值的準確性。為解決金屬膜片測量面與被測介質苯乙烯接觸面出現聚合物的問題，根據相似相溶的原理，在隔離膜盒的導壓管入口處注入粗苯乙烯作為沖洗介質。粗苯乙烯與T-403高濃度的苯乙烯具有良好的互溶性能，同時也起到了稀釋和增強流動性能的作用，從而更好的降低了在膜片測量面處苯乙烯形成聚合物的可能性，使測量值更加的準確。

3.3 差壓式液位計在T-403上的具體改造措施

為了不影響遠傳液位測量的準確性，準備在原有的差壓式液位計正、負取壓法蘭口的設置位置上進行改造。將原有設計的DN20差壓式液位計正、負取壓法蘭口擴大為DN80的法蘭取壓口，接觸面大不易全堵塞，保證了壓力全傳遞。

為了使雙法蘭差壓式液位計正常穩定地工作，減少膜片測量面苯乙烯聚合物的產生，在隔離膜片的導壓管入口處增設兩條DN8的粗苯乙烯線。利用粗苯乙烯溶劑作為沖洗介質對膜片測量面進行沖洗，避免聚合物聚集在膜片測量面現象的發生。

4 雙法蘭差壓式液位計應用效果

將現有的差壓式液位計改為雙法蘭差壓式液位計后，T-403的遠傳液位檢測數據的準確性取得很大幅度的提高，基本上和磁翻板液位計檢測數據做到同步相一致。通過裝置后來的幾次大檢修驗證，對改造后的液位計進行現場拆下檢查發現，雙法蘭差壓式液位計正、負測量膜片法蘭面很少再出現過苯乙烯聚合物堵塞檢測面的現象。對比之前采用的差壓式液位計測量液位時，頻繁出現苯乙烯聚合物堵塞引壓管現象得到了有效解決，遠傳液位測量的精確度使T-403的穩定生產得到了有效保障，避免了因差壓式液位計的堵塞，造成產品改線甚至裝置停工等生產事故的發生。

5 結語

對于具有易聚合、粘度大的被測介質，使用一般導壓管差壓式液位計進行測量時，在工業生產上仍具有一定的局限性;通過對一般導壓管差壓式液位計的改造，采用雙法蘭差壓式液位計測量液位，使得液位的測量精度得到了很大的提高。這對于同類生產裝置的物料檢測數據的準確性和穩定性，起到了很強的實際指導作用，同時也給同類生產裝置的液位測量改造提供了很好的實施方案，有著積極的推廣意義。

參考文獻：

[1]陳太生，姚義軍.苯乙烯精餾過程中聚合的控制和處理[J].山東化工，2019，48（013）：115-116.

[2]張根寶.工業自動化儀表與過程控制[M].西安：西北工業大學出版社，2008.

作者簡介：

熊杰（1988- ），男，漢族，本科學歷，中海油東方石化有限責任公司助理工程師。