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)

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#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。

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。

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。