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射频导纳液位计在丙烯酸甲酯界面测量中的应用

作时间:2018-04-08  来源:  作者:
   

        介绍了变浮力液位计测量原理和射频导纳液位计的工作原理。在吉化分公司丙烯酸生产装置的运行过程中,经多年的摸索和实际改造,已经将丙烯酸甲酯萃取塔(C 一330 塔)的界面测量仪表改为射频导钠液位计。现C 一330塔界面测量值与实际界面最大偏差只有 2%的误差,已经具备投入 自动调节触条件。

 
应用背景
        在丙烯酸甲酯生产过程中,丙烯酸甲酯萃取塔 C 一330 的界面测量是一个非常重要的控制指标。界面过高过低都会对 甲酯产品质量和原料消耗以及生产周期长短产生重要影响。
 
        吉林石化公司 1992 年投产的丙烯酸及酯装置引进 日本三菱技术,丙烯酸甲酯萃取塔 c 一330 采用变浮力式液位计测量界面,是当时界面测量应用比较普遍的方法。但是变浮力式液位计用于界面测量有一定的局限性,主要原因是这种方法要求两种介质的比重差不能过小。而丙烯酸甲酯和水的比重差设计值只有 0.03 g/cm ,此测量方法在我单位实际生产应用甲,甲酯萃取塔 c ·330界面的测量基本处于瘫痪状态。
 
二、变浮力液位计测量原理
 
        变浮力液位计测量界面是浮筒侵在不同比重的介质中,由于界面高低发生变化浮筒所受的浮力发生变化,通过扭力管将此浮力变化的信号由表头转换成标准信号输出。
 
        由图 1 所示可以看出,浮筒所受的浮力变化的大小,在浮筒体积恒定的情况下,主要取决于两种介质比重差的大小。根据阿基米得定律,浮筒所受浮力变化的大小为:
△ F = (r2 一r1) ×g ×1/4~R2 ×(hl+ h2)
变浮力液位计原理
在现场实际应用中,甲酯与水的比重差为 30 Kg/m3,浮筒的直径为 108 m m ,浮筒全长 1米,可以得出△F 269 gf。
 
当装鬣在生产过程中发生一些变化时,如物料的温度变化、水中含醇量的变化等,都会引起物料密度的变化。如果实际物料的密度发生0.O1 g/cm 的变化,会引起浮力的变化为仝F+l= 89 gf,此变化会引起 33%的测量误差 。
 
在实际的生产应用中,吉林石化分公司电石厂的丙烯酸及酯装置从开车以来甲酯单元 C 一330 塔的界面基本指示不正常,C 一330 萃取塔界面的调节始终处于手动状态,而且操作人员要定时到现场实际观察玻璃
板液面计进行操作。
 
经过吉化分公司电石厂多年的摸索和实际改造,已经将 C 一330 塔的界面测量仪表改为射频导钠液位计。现 C 一330 塔界面测量值与实际界面最大偏差只有 2%的误差,而且B 经具备投入自动调节的条件。
 
三 射频导纳液位计的工作原理
射频导纳液位计是近年发展起来的新型液位计。射频导纳是一种从电容式发展起来的、防挂料、更可靠、更准确、适用性更广的液位控制技术,射频导纳中导纳的含义为电学中阻抗的倒数,它由电阻性成分、电容性成分、感性成分综合而成,而射频即高频无线电波谱,所以射频导纳可以理解为用高频无线电波测量导纳值。
 
射频导纳液位计的测量原理:实验室中,平行板电容器是一个理想型的电容器,其电容量为:C = £×S /D ,其中£为两电容极板间介质的介电常数,s 为两极板间面积,D 为两极板间距离。对于一个液面,安装一个测量电极系统,形成一个同轴电容器。容器存在一个电容 C = £0 X S ×H 0/D + £×S×( H —H0)/D ,其中 £()为两电极间空气的介电常数,£0= 1.0006,近似 = 1;£为两电极间介质的介电常数,s 为两极板间等效面积,D 为两极板间距离,Hn 为空气段探头长度,H 为探头长度。对于一个待测的液面来说,物料的 £是固定的,s、D 也是固定的,所以,推导上式可知,测量电容与物料的高度成正比。
20180408181155.jpg
利用检测桥路上的可调电容可以平衡掉初始电容,包括安装电容和线缆电容等,只剩下探头物料 电容,该 电容信号经放大后,输出一个与料位成正比的信号。
 
由以上可以看出电容的大小 C = E0×Sx H  D + 喜x,S ×( H —H 0)/D 主要取决于两种介质介电常数 、£和 H  变化。由于甲酯的介电常数为 2 .2,而水的介电常数为 80.k 所以可以将甲酯忽略不计,只要测量出水的位置,就相当于测量出甲酯与水的界面。
射频导纳液位计测量原理
在实际应用中当塔内界面为 0 时,甲酯所带来的零点误差为 25%。但是该表零点的调节范围可达量程的5O%, 完全可以将甲酯带来的误差补偿掉。
 
吉林石化分公司电 石厂丙烯酸甲酯萃取塔 C 一330 界面测量改造至今运行平稳,指示准确 为工艺平稳运行提供了可靠依据。
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