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射頻導納液位計在丙烯酸甲酯界面測量中的應用
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射頻導納液位計在丙烯酸甲酯界面測量中的應用

時間:2018-04-08

        介紹了變浮力液位計測量原理和射頻導納液位計的工作原理。在吉化分公司丙烯酸生產裝置的運行過程中,經多年的摸索和實際改造,已經將丙烯酸甲酯萃取塔(C 一330 塔)的界面測量儀表改為射頻導鈉液位計,FC 一330塔界面測量值與實際界面非常大偏差只有 2%的誤差,已經具備投入 自動調節觸條件。6FX壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
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)
變浮力液位計原理
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,F C 一330 塔界面測量值與實際界面非常大偏差只有 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。
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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。
射頻導納液位計測量原理
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。
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