尿素高壓設備雷達液位計失真操作優化與處理

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象及在液位計失真情況下的處理方法。

關鍵詞：池式反應器;汽提塔;雷達液位計;處理

一、前言

雷達液位計所應用的尿素生產工藝涉及介質為多個氣、液相反應和分離過程，使用了較多的液位控制儀表，在某些情況下，容易出現液位指示失真故障，造成生產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的處理措施。

雷達液位計是通過天線向被測介質物位發射微波，然后測出微波發射和反射回來的時間而得容器內液位的一種儀表。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、有腐蝕性介質的測量，并且性能穩定、測量準確，而被廣泛用于化工行業液位測量。尿素裝置C02汽提塔的液位測量使用的是Stamicarbon和Vega公司合作開發的VEGA PULS66雷達液位計。

二、池式反應器雷達液位計的故障現象及工藝優化措施

1.液位計失真情況描述

池式反應器作為尿素裝置高壓圈的核心設備，NH3和CO2在其中進行化學反應。池式反應器采用雷達液位計，2017年2月，此液位計開始出現失真的狀態，開始表現為由60%突漲至85%，開大或者關小出液調節閥，液位計度數均無明顯變化，后期液位計度數由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化措施

2.1池式反應器滿液的現象

2.1.1池式反應器氣相溫度（池式反應器安全閥前，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器液相溫度上升;

2.1.4高壓系統壓力上升;

2.1.5高壓洗滌器氣相溫度上升。

2.2池式反應器液位滿液的處理措施

2.2.1根據池式反應器氣相溫度開始突升，說明合成反應液已經漫液至池式反應器安全閥前處，高壓洗滌器已經進液，高壓系統池式反應器已經沒有氣相空間，立刻開大池式反應器出液調節閥放液位，同時注意調整高壓汽包蒸汽壓力和流量，以及低壓系統壓力。（此過程出現過并處理及時未造成安全閥起跳情況的發生）

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，如出現可按此方法處理）

2.3池式反應器液位拉空（竄氣）的現象

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下閥位關小;

2.3.3高壓系統產汽量下降，低壓氣包壓力降低;

2.3.4高壓系統壓力突漲;

2.3.5池式反應器液相溫度下降;

2.3.6汽提塔氣相溫度下降，氣提塔液相溫度下降。

2.4池式反應器液位拉空（竄氣）的處理措施

2.4.1池式反應器只是液位低未發生串氣，上述前三條描述的現象較為明顯，只需要關小池式反應器出液調節閥到對應負荷閥位，提高池式反應器液位，同時注意蒸汽系統的穩定即可;（此過程出現過并處理及時未造成竄氣現象的發生）

2.4.2如果池式反應器已經串氣，上述描述的現象都出現，立刻關閉池式反應器出液調節閥一段時間（建議20S），再打開放料;（此過程并未出現過）

2.4.3重新打開池式反應器出液調節閥放料時，速度不要太慢，池式反應器液位室很小防止漫液，引起更大的系統波動;

2.4.4池式反應器出液調節閥大幅度操作，注意蒸汽系統、低壓系統壓力、低壓甲銨冷凝器液位的同步調整;

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，并調整機組，防止機組喘振跳車;

2.4.6在正常生產中負荷一定，池式反應器出液調節閥、汽提塔出液調節閥位一定，汽提塔出液溫度一定，低壓系統負荷一定，蒸發系統負荷一定。

三、池式反應器雷達液位計的故障現象及工藝優化措施

1.液位計失真情況描述

由于尿素的生產反應不能完全進行，沒有轉化的氨、二氧化碳和甲銨必須從尿素溶液中移走，大部分未反應物在系統壓力下在汽提塔中汽提出來，并循環到池式反應器中。2017年3月，此液位計開始出現失真的狀態，表現為由50%直接變成NaN無顯示，開大或者關小出液調節閥，液位計度數均無明顯變化，判斷液位計失真。此時池式反應器與汽提塔液位都以失真。

2.液位計故障的工藝優化措施

2.1汽提塔液位滿液的現象

2.1.1汽提塔出液溫度由169℃漲至180℃;

2.1.2汽提塔殼側蒸汽流量下降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節閥關小或波動變大;

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開大氣提塔下液調節閥放汽提塔液位;

2.2.2低壓循環系統超壓，現場可開低壓甲銨冷凝器去煙筒放空泄壓;

2.2.3調整高壓汽包壓力，防止汽包和抽汽管網超壓;

2.2.4提高進料氨量穩定高壓系統氨碳比;

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

2.3汽提塔液位拉空（竄氣）的現象

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關小氣提塔下液提高汽提塔液位;

2.4.2低壓循環系統超壓，現場可開低壓甲銨冷凝器去煙筒放空泄壓;

2.4.3減少進料氨量穩定高壓系統氨碳比;

2.4.4如果調節幅度適中，系統很快好轉：汽提塔底部出液溫度恢復，尿液罐液位逐漸恢復，精餾塔液位和閃蒸槽液位波動恢復，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，微調閥位開關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汽提塔殼側蒸汽量也是汽提塔液位變化的重要參數，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，要及時調整氨量，防止N/C失調;

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備。（此過程出現過并處理及時）

四、不確定池式反應器液位計與汽提塔液位計失真情況時的處理

1.對池式反應器液位的處理

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

1.2如果不清楚池式反應器液位是液位高，還是液位偏低的情況，應選擇將池式反應器液位調節閥緩慢開大（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，應選擇將汽提塔液位調節閥緩慢開大（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液位計天線或導波管內壁粘附尿液

當天線或者導波管水平段粘附尿液時，雷達液位計發射的電磁波會在該位罝發生反射，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波動。由于導波管水平段有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為不正常狀態，導致信號衰弱，顯示失真，經過現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現，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，導致雷達液位計顯示失真，在系統停車期間，按照如圖6方式進行改造后，雷達液位計顯示恢復至正常狀態，自伴熱方式改造完成后，尿素裝置雷達液位計顯示未出現過雙雙失真的情況。

六、結語

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器、汽提塔液位計雙雙失靈，堅持運行了3個月有余，未發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，對液位計失真的現象及處理措施做出總結，為新型CO2汽提法池式反應器技術提供了高壓池式反應器、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].化學工業出版社，2013.

[2]于少鋒.VEGAPLUS 66雷達液位計在CO2汽提塔上的應用 [J].化工設計通訊.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。