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聚酯装置现场仪表选型及安装探讨
来源: | 作者: | 发布时间: 286天前 | 761 次浏览 | 分享到:

目前**的聚酯生产工艺是以精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)为原料,生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔体和切片,从反应器数量上来划分有三釜流程、四釜流程和五釜流程。本公司拥有自主知识产权的聚酯生产工艺和成套装备技术,总体技术水平处于国际**行列,采用本公司聚酯技术已建成100多套生产装置,占国内外新增产能的75%以上。聚酯装置由浆料配制、酯化、缩聚、真空系统、熔体输送和切片生产等几个主要工序组成。该公司聚酯装置四釜流程示意图如图1所示。

图1 聚酯装置四釜流程示意图

随着国内仪器仪表行业的发展,聚酯装置中大部分的温度、压力、流量、液位测量仪表和多数控制阀门已能满足装置安全、稳定、长期运行的需要,都可采用国内制造的产品,个别重要位置的测量仪表从国外引进。本文简要介绍聚酯装置现场仪表的选型及其安装。

1 温度仪表

现场温度指示选用双金属温度计。需远传的温度仪表选用三线制Pt100铂热电阻,其精度等级为ClassA。对于熔体输送系统夹套管道的温度测量应选用特殊的高温熔体温度传感器,其伸入管道内传感器部分非常精小,减少了流体死角,提高了测量的灵敏度。

2 压力仪表

就地压力指示仪表选用全不锈钢压力表。远传信号压力测量一般选用压力变送器或绝对压力变送器。对于PTA浆料、消光剂TiO2、预缩聚和缩聚熔体等粘度高、易结晶、含大量悬浮液的介质应选用管道式化学密封件或特殊法兰隔膜密封件。

3 流量仪表

根据装置内不同介质的不同工况分别选用转子流量计、涡街流量计、电磁流量计和质量流量计等。

(1)转子流量计:对于HTM泵水冷的循环冷却水、EG等管径在4"以内,测量精度要求不高的清洁介质且所需量程比不大于10:1时,宜选用金属转子流量计。测量精度不低于±1.6%。

(2)涡街流量计:对于N2、压缩空气、蒸汽和除盐水等气体、蒸汽和清洁介质的测量,宜选用涡街流量计。测量气体和蒸汽时精度不得低于±1.5%,测量液体时精度不得低于±1.0%。

(3)电磁流量计:对于回用EG(含有水和其它杂质)、生产水和废水等含悬浮物的介质的测量,宜选用电磁流量计。测量精度不得低于±0.5%。

(4)质量流量计:对于参与主物料反应的EG、二甘醇、催化剂、消光剂TiO2和PTA浆料等介质的测量,宜选用质量流量计。测量精度不得低于±0.2%。

4 液位仪表

根据装置内不同介质的不同工况分别选用磁翻板液位计,法兰式液位变送器、电浮筒液位计、雷达液位计、振动式液位开关、浮球液位开关、放射性液位计等。其中放射性液位计不直接接触介质,不受介质物料特性(温度、粘度、结晶、腐蚀、状态、沉淀或挂料等)的影响,不受容器压力、材质、壁厚、形状的制约,其测量方法具有很高的稳定性,几乎免维护。聚酯装置的缩聚反应器是卧式带夹套的,反应器内部结构复杂,介质粘稠且温度较高、真空度高,所以放射性液位计的工作原理非常符合测量要求。设计此料位测量系统,需要提供以下相关数据:反应器的设备详细的外形和结构尺寸、设备的壁厚和材质、设备所有隔离层厚度和密度、需要测量的介质的液位变化范围、容器中介质的密度和特性、气相介质的密度、容器中是否有搅拌器或其他特殊设施、介质进出容器的位置等。聚酯装置选择的放射性系统配置方案为Co60棒源、点探测器(闪烁晶体计数器)和转换器(19"标准机架安装)。因为棒源是由Co60丝绕制而成的,棒源的强度分布可根据容器的形状做相应的补偿,将探测器收到的信号线性化。棒源/点探测器的安装示意以及相应的标定曲线如图2所示。

图2 棒源配置示意图

放射性液位计的安装维护注意事项:

(1)棒源的安装:聚酯装置的缩聚反应釜采用的是内插式放射源的安装方式。设备内设置一个放射源保护管,放射源通过保护管的低端放入设备内预先设定好的位置。探测器与源的距离短且射线仅穿过设备单侧壁,所以所需的放射源的活度变小。

(2)探测器的安装:探测器的中心点应与棒源的上端点及量程的满度点安装于同一水平线上。探测器的端窗应对准射线方向。探测器的中心点到设备表面或保温层表面的距离大约为100mm,探测器置于安装支架上并用卡套固定,并使辐射窗面向放射源且不被遮挡。探测器固定时应避免机械压力或者震动传递到探测器上,否则会影响探测器的使用寿命。如果环境温度超过50℃,探测器必须配备水冷套。

(3)转换器的安装:转换器安装在中央控制室内的机柜内。仪表柜内装有19"标准机架,1个机架可放置4个转换器。

(4)放射源属于国家安全与环境部门严格管控的物质。放射源的运输、安装、拆卸应由受过专门训练,并持有放射源操作许可证的专业人员承担。放射源的安装一般在装置开车前进行,并应在安装、拆卸前制定详细的实施计划,设置危险区域警示牌,避免不必要的人员进入危险区域。在装置停车检修期间,射源需要处于关闭状态,或运至安全储存场所、妥善保管。

5 控制阀

控制阀作为自动控制系统终端的执行部件,接受计算机的控制信号,调整被调介质的流量,实现对工艺过程参数如温度、压力、流量、液位等的控制,从而达到生产过程的自动化。控制阀的选择是非常细致的工作,不仅要有扎实的专业理论知识,还要有丰富实践经验。选择得当,不仅利于调节控制回路PID参数的整定,使被调参数得到较好的控制效果,也可使控制阀的使用寿命延长。

聚酯装置由于其介质的多样性和工作温度区域较宽,装置中应用的阀门种类较为多样,其中常见的几种类型如下。

5.1 直通单座阀

调节性能优越、泄漏量小且结构较为简单,所以在装置中广泛应用于空气、氮气、水、乙二醇、二甘醇和催化剂等这些介质为洁净的气体或液体。阀门填料优先选择PTFE,不能满足时再选择石墨或混合填料。波纹管密封型单座阀在装置中主要用于热媒HTM(易挥发且渗透性强)介质和真空系统,可以避免介质外泄引起环境污染、影响人员健康和防止泄露等事故。

5.2 角形阀

流路简单、阻力小,阀体内侧流线型通路有助于防止固体在内壁堆积,特别适用于高粘度、含有悬浮物和颗粒状物质流体的调节。在装置中主要用于酯化物和熔体,安装在各反应器的主物料入口管线上,其阀体为夹套结构,阀体连接方式选用焊接。

5.3 蝶阀

结构较为简单,特别适合于大口径、大流量、低差压的工况。在装置中主要应用于大口径放空管线、冷却水、除盐水等管线上。

5.4 球阀

流路阻力小、流量系数较大、密封好、泄漏量小、可调范围大,适用于高粘度、含纤维、含固体颗粒和污秽流体介质的工况。在装置中主要应用于消光剂TIO2系统。

6 在线粘度计

熔体粘度在聚酯工艺生产中是一项十分重要的参数,它对于稳定生产运行,保证产品质量都有着非常重要的作用。在聚酯装置中通常在熔体泵的出口安装在线粘度检测。美国MANSCO公司生产的TOV粘度计由于运行稳定可靠,检测灵敏准确,日常维护工作量少等优点在聚酯装置中普遍采用。TOV粘度计是由带法兰的探头和转换器2大部分组成。探头直接安装在熔体管线上,球形的探头浸在工艺介质中,以其谐振频率等幅振荡,由转换器供给探头的电源以启动并维持其等幅振荡,当粘性介质流过探头时,由于介质的粘性而使探头振幅衰减,介质粘度越高,阻力越大,其结果使得为了维持探头等幅振荡所加的电能越多,粘度计转换器检测到系统中补充电能的变化,并将其转换成与介质粘度成比例的信号(4~20mA)至DCS。当工艺稳定,粘度控制*佳时,由分析人员通过实验室的分析确定产品质量为优级品时,此时将人为调整粘度计的输出,使它在DCS上的指示为50%,当粘度变化1%时,通过调整粘度计增益的大小,使它在DCS上指示的变化也为1%。熔体的粘度与其温度和压力关系密切,为了反应粘度的真实变化,粘度计采用压力和温度双补偿。

粘度计安装维护注意事项:

(1)装置试运行时,探头先不装到专用弯头上,而将随粘度计一起带来的专用盲法兰装在弯头上,当工艺管线和专用弯头温度达到正常工作温度时,方可将TOV粘度计探头安装到专用弯头上。

(2)从探头接线盒到转换器之间的连线采用随仪表提供的专用电缆。有3根电缆,每根电缆里又有3根导线。由于粘度计对电磁干扰敏感,其电缆线要求单独穿管,电缆的屏蔽层在现场接线盒侧浮空,在转换器侧接地。

(3)当工艺停车时,必须及时把粘度计电源关掉。当工艺再次开车后,必须待聚合物完全熔化后再把粘度计电源接通,否则工艺停车后,如果管道内熔体没有排空,熔体冷却凝固,而粘度计探头仍在振荡,仪表电路仍企图维持其等幅振荡,容易损坏探头。

7 结束语

聚酯装置现场仪表选型及安装的若干问题是在该公司聚酯工艺技术的基础上进行总结的,不同聚酯技术**商的现场仪表选型会略有不同,但物性特点相近,可供参考。