目前尿素新建裝置生產(chǎn)工藝主要有 CO 2 汽提法和氨汽提法和水溶液全循環(huán)溶液法工藝，其中 CO 2 汽提法和氨汽提法工藝比較xianjin，東洋的 ACES21 工藝也有其特點(diǎn)。尿素中分離設(shè)備及儲(chǔ)罐眾多，相對(duì)應(yīng)在液位計(jì)選型上面也有很多特點(diǎn)。考慮到尿素裝置的高溫、高壓及介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)，易結(jié)晶，介質(zhì)密度波動(dòng)大的運(yùn)行特點(diǎn)，液位計(jì)選型必須考慮尿素裝置工藝本身特點(diǎn)進(jìn)行選取，主要有以下類型:

 

1 射線液位計(jì)

        在尿素裝置中，合成塔，汽提塔，高壓甲銨冷凝器，高壓分離器(Snam 氨汽提工藝)都是屬于核心設(shè)備，CO 2 汽提法工藝，射線液位計(jì)選擇為合成塔和汽提塔;氨汽提法工藝中，射線液位計(jì)選擇為高壓分離器和汽提塔;而在日本東洋的 ACES21 工藝中，射線液位計(jì)安裝在高壓甲銨分離器和汽提塔。設(shè)備內(nèi)均為高溫、高壓、易結(jié)晶，并帶有強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)。更為重要的是，設(shè)備中尿素的反應(yīng)和逆反應(yīng)都同時(shí)在進(jìn)行，屬于氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三相共存的狀態(tài)，常規(guī)液位測(cè)量很難精確，所以一般都采用放射性液位計(jì)。

 

        放射性液位計(jì)的測(cè)量是非接觸式的，安裝十分方便。放射性液位計(jì)一般有兩種，分別為同位素 Cs137 和 Co60。Cs137 半衰期為 30． 2 年，穿透性差一些;Co60 半衰期為 5． 3 年，穿透性強(qiáng)。要求強(qiáng)度大的或被測(cè)介質(zhì)密度低、測(cè)量范圍小的可選用Cs137，大直徑厚壁容器要求穿透能力強(qiáng)的可選用 Co60。放射源有點(diǎn)狀源和棒狀源之分。Cs137 一般為點(diǎn)源，也很難做成連續(xù)的棒狀源，而 Co60 既可做點(diǎn)源又可做棒狀源。作為汽提塔，一般射線液位計(jì)設(shè)置在汽提塔底部，由于汽提塔底部出料側(cè)直徑較小，一般都選用 Cs137 為點(diǎn)源進(jìn)行測(cè)量。安裝的位置和測(cè)量見圖 1:而不管上述三種工藝，合成塔，高壓分離器或者高壓甲銨冷凝器則由于在測(cè)量端設(shè)備直徑較大，需要穿透力強(qiáng)的射源，一般選用 Co60。并且一般選擇非連續(xù)的棒狀源。安裝的位置和測(cè)量見圖 2:

2 電容式液位計(jì)

        電容式液位計(jì)一般用于尿素裝置中低壓分解器，以及蒸發(fā)的液位測(cè)量。在此階段，隨著尿素濃度的增加，結(jié)晶的可能性變大。目前尿素裝置在這些設(shè)備的液位測(cè)量一般選擇有電容式液位計(jì)和隔膜式雙法蘭液位計(jì)。

 

        電容式液位計(jì)是采用測(cè)量電容的變化來測(cè)量液面的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內(nèi)，金屬棒作為電容的一個(gè)極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數(shù) ε1 和液面上的介電常數(shù) ε2不同，比如:ε1 ＞ ε2，則當(dāng)液位升高時(shí)，電容式液位計(jì)兩電極間總的介電常數(shù)值隨之加大因而電容量增大。反之當(dāng)液位下降，ε 值減小，電容量也減小。所以，電容式液位計(jì)可通過兩電極間的電容量的變化來測(cè)量液位的高低。電容液位計(jì)的靈敏度主要取決于兩種介電常數(shù)的差值，而且，只有 ε1 和 ε2 的恒定才能保證液位測(cè)量準(zhǔn)確，因被測(cè)介質(zhì)具有導(dǎo)電性，所以金屬棒電極都有絕緣層覆蓋。電容液位計(jì)體積小，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)，適用于具有腐蝕性和高壓的介質(zhì)的液位測(cè)量。

 

        由于上述結(jié)構(gòu)，電容式液位計(jì)可適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕，易結(jié)晶，防堵塞，防冷凍及固體粉狀、粒狀物料。

 

        電容式液位計(jì)的安裝位置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖 3 和圖 4:

        電容式液位計(jì)的測(cè)量主要就是依賴兩個(gè)電極之間的電容量變化，也就是說電容液位計(jì)的靈敏度是取決于兩個(gè)介質(zhì)，氣體、和液體的介電常數(shù)的差值。電容液位計(jì)的測(cè)量必須保證兩個(gè)介質(zhì)的介電常數(shù)保持一致，否則介電常數(shù)的變化會(huì)直接導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。

 

        電容式液位計(jì)的金屬棒電極都覆蓋有絕緣層，這樣可以避免因被測(cè)量介質(zhì)具有導(dǎo)電性而產(chǎn)生的測(cè)量誤差和安全隱患。但在使用中，有如下問題會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn):

        (1)絕緣層密封性不好，即四氟套管內(nèi)進(jìn)入尿液，造成內(nèi)電極與外容器壁之間短路，使電機(jī)損壞。

        (2)當(dāng)容器內(nèi)溶液的密度波動(dòng)時(shí)，也會(huì)造成液位測(cè)量不準(zhǔn)

        (3)電容外套管之間不流通，形成結(jié)晶層，是的液體介電常數(shù)變大，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)。

 

        所以在選用電容式液位計(jì)時(shí)，必須考慮到設(shè)備與電容套管之間流通性正常，即套管空間內(nèi)的孔洞在安裝時(shí)必須考慮連通口高度設(shè)置是否合理，是否存在尿素結(jié)晶的" 死區(qū)"。如果存在"死區(qū)"的位置，必須設(shè)計(jì)伴熱管線以及停車置換時(shí)的排放口。

 

3 雙法蘭液位計(jì)

        雙法蘭液位計(jì)是另一種在尿素應(yīng)用很廣的液位計(jì)，從中壓分解器、低壓分解器、蒸發(fā)器的液位計(jì)可選用隔膜式雙法蘭液位計(jì)，到工藝?yán)淠夯厥諉卧凸に嚴(yán)淠禾幚韱卧伎梢赃x用雙法蘭液位計(jì)。

 

        作為測(cè)量液位的儀表，雙法蘭比單法蘭更精確，考慮到尿素的易結(jié)晶性，普通的雙法蘭難以滿足液位測(cè)量的要求，所以需要對(duì)雙法蘭進(jìn)行一定的升級(jí)，如帶沖洗水的負(fù)遷移雙法蘭液位計(jì)，見圖 5:

它的目的在于通過在兩端持續(xù)的增加等量的沖洗水來防止負(fù)壓測(cè)結(jié)晶，但同時(shí)伴隨的問題有:

        (1)沖洗水易受操作工況影響，很容易造成兩端沖洗水流量不均，影響實(shí)際液位測(cè)量;

        (2)如果沖洗水不穩(wěn)定，甲銨濃度過高，會(huì)在負(fù)向?qū)汗苄纬山Y(jié)晶，堵塞負(fù)壓管，同樣造成測(cè)量不準(zhǔn);

        3)精確度上，由于兩種沖洗水受槽罐液位的影響，背壓不同。同樣造成兩端的壓力取值點(diǎn)有不同，在液位波動(dòng)時(shí)，兩端沖洗水的背壓也會(huì)變化，造成液位計(jì)的指示誤差更加變大。

 

        針對(duì)以上問題，所以目前新建尿素裝置大量的采用隔膜式雙法蘭液位計(jì)，見圖 6:

        隔膜式雙法蘭液位計(jì)針對(duì)普通的雙法蘭液位計(jì)有如下的優(yōu)點(diǎn):儀表維護(hù)量小、測(cè)量準(zhǔn)確，通過隔膜讓物料同液位計(jì)相隔離，適用于高溫高壓、強(qiáng)腐蝕等介質(zhì)的液位測(cè)量;并且不用加隔離液或者沖洗水等額外措施，降低了因隔離液流失或者沖洗水不穩(wěn)定導(dǎo)致的液位測(cè)量誤差的幾率。但在使用的過程中由于其特性，有如下幾個(gè)問題有注意:

        (1)環(huán)境溫度可能會(huì)影響毛細(xì)管內(nèi)硅油的密度，從而引起測(cè)量誤差;

        (2)毛細(xì)管容易被壓斷、測(cè)量膜盒受外力變形后，影響測(cè)量精度;

        (3)設(shè)計(jì)及安裝時(shí)，配對(duì)法蘭的尺寸不完全一致，導(dǎo)致存在部分波紋管面安裝時(shí)承壓，造成測(cè)量誤差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成波紋面產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致硅油泄漏，液位計(jì)測(cè)量失效。

 

        所以在選用隔膜式雙法蘭液位計(jì)需要注意的有以下因素:防止儀表有"死點(diǎn)"造成波紋管處形成尿素結(jié)晶，影響測(cè)量精度?？紤]到尿液容易結(jié)晶的特點(diǎn)，在選擇儀表尺寸時(shí)應(yīng)注意波紋管的突出面和設(shè)備內(nèi)壁貼合緊密平滑，無凹槽。

 

4 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)

        導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)應(yīng)用于尿素的各個(gè)地下回收槽的液位測(cè)量。同時(shí)由于尿素的地下回收槽濃度波動(dòng)大，易結(jié)晶的特點(diǎn)，一般采用雷達(dá)液位計(jì)，雷達(dá)液位計(jì)有如下優(yōu)勢(shì):

 

        智能雷達(dá)物位計(jì)適用于對(duì)液體、漿料及顆粒料的物位進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量，適用于溫度、壓力變化大;有惰性氣體及揮發(fā)存在的場(chǎng)合。

 

        雷達(dá)液位計(jì)一般分為兩種，一種為非接觸式測(cè)量;另一種導(dǎo)波雷達(dá)為接觸式測(cè)量。接觸式測(cè)量要求高，但是導(dǎo)波雷達(dá)更適用于尿素裝置的運(yùn)行工況。如罐內(nèi)有攪拌，介質(zhì)波動(dòng)大，這樣的工況用底部固定的導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量值要比變通雷達(dá)穩(wěn)定;還有小罐體內(nèi)的物位測(cè)量，由于安裝測(cè)量空間小(或罐內(nèi)干擾物較多)，一般普通雷達(dá)不適用，這時(shí)導(dǎo)波雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來了;再有是低介電常數(shù)的工況，無論雷達(dá)還是導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量原理都是基于介質(zhì)介電常數(shù)差別，由于普通雷達(dá)的發(fā)射的波是發(fā)散的，當(dāng)介質(zhì)介電常數(shù)過低時(shí)，信號(hào)太弱測(cè)量不穩(wěn)定，而導(dǎo)波雷達(dá)波是沿導(dǎo)波桿傳播信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定，另外一般的導(dǎo)波雷達(dá)還有底部探測(cè)功能，可以根據(jù)底部回波信號(hào)能測(cè)量值加以修正，使信號(hào)更為穩(wěn)定準(zhǔn)確。見圖 7 和圖 8:

        由圖可以看出在導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中，若介質(zhì)為低介電常數(shù)，當(dāng)其處于低液位時(shí)，罐底可見，此時(shí)為保證測(cè)量精度，建議將零點(diǎn)定在低高度為 C 的位置。理論上測(cè)量達(dá)到天線尖端的位置是可能的，但是考慮到腐蝕及粘附的影響，測(cè)量范圍的終值應(yīng)距離天線的尖端至少 100mm。對(duì)于過溢保護(hù)，可定義一段安全距離附加在盲區(qū)上。所以導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量范圍應(yīng)該根據(jù)設(shè)備情況來確定。

 

5 結(jié)語

        在尿素裝置的液位計(jì)儀表中，液位的測(cè)量是一種非常重要的參數(shù)，其測(cè)量結(jié)果對(duì)于尿素裝置的高效、穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的作用。液位計(jì)的類型較多，在同種工藝下的選擇也并不是weiyi，在選型和安裝時(shí)，應(yīng)結(jié)合以往的工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及工藝的特點(diǎn)，選擇經(jīng)濟(jì)適用 的液位計(jì)，并充分考慮各類液位計(jì)的特點(diǎn)及安裝要求，保障液位的測(cè)量準(zhǔn)確度。