摘要：吹氣式法測量 PBAT 裝置酯化反應(yīng)釜的液位更具優(yōu)勢——PTA 與 BDO 發(fā)生的酯化反應(yīng)在240℃、真空狀態(tài)下進(jìn)行，PTA 酯化釜內(nèi)有盤管和攪拌器，當(dāng)溫度低于 200℃，反應(yīng)釜內(nèi)物料容易凝結(jié)，常規(guī)的液位計無法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜液位的精que測量。經(jīng)過多套 PBAT 裝置的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，采用吹氣式法測量酯化反應(yīng)釜的液位，在真空、高溫工作環(huán)境中的物料測量上具有一定的優(yōu)勢，更可靠、更穩(wěn)定。
PBAT 生產(chǎn)裝置由酯化、縮聚、增粘等反應(yīng)組成。在PTA（精對苯二甲酸）和BDO（1,4 丁二醇）發(fā)生的 PTA酯化反應(yīng)中，通過水噴射泵保持真空狀態(tài)，通過內(nèi)盤管進(jìn)行加熱和外伴夾套管進(jìn)行保溫，使操作溫度維持在 230℃～ 240℃，一旦溫度低于 200℃，反應(yīng)釜內(nèi)的物料就容易凝固，反應(yīng)釜內(nèi)又有攪拌器，常用于液位測量的雷達(dá)等一些液位儀表都無法適應(yīng)該工況，不能進(jìn)行準(zhǔn)確測量。液位測量不精準(zhǔn)或失效時，就無法及時反饋反應(yīng)釜內(nèi)液體液面的波動情況，從而導(dǎo)致產(chǎn)品指標(biāo)不合格或者滿罐而發(fā)生安全事故。吹氣式液位計通過吹氣管與被測介質(zhì)接觸，避免出現(xiàn)檢測元件接觸介質(zhì)而被凝固介質(zhì)堵塞的情況，使液位狀態(tài)保持穩(wěn)定。吹氣式液位計適用于真空狀態(tài)下的液位測量，為酯化反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行提供了保障。
吹氣式液位計組成
外形結(jié)構(gòu)圖
吹氣式液位計分為單路式和雙路式。單路式吹氣液位計用于密度不變的敞口容器液位測量；雙路式吹氣液位計用于密閉容器或密度會改變的密閉容器或敞口容器的液位測量。本文主要介紹雙路式吹氣液位計的應(yīng)用，其外形結(jié)構(gòu)，如圖 1 所示。
吹氣液位計的關(guān)鍵設(shè)備為吹氣裝置，吹氣裝置是一種機(jī)械式小流量控制器，通常由金屬管浮子流量計、針形閥、空氣過濾減壓閥、壓力表以及恒流量閥等組合而成。可將其各部件集成在一塊面板上，采用立柱方式就近安裝于差壓變送器取壓管路旁邊，便于安裝和維修。吹氣裝置的外形結(jié)構(gòu)，如圖 2 所示。
測量原理
如圖 1 所示的雙路式吹氣液位計結(jié)構(gòu)，氣體經(jīng)過濾減壓后進(jìn)入吹氣裝置，經(jīng)吹氣管路恒定地由插入被測介質(zhì)中的吹氣管末端鼓泡排出。由于從吹氣管排出的氣體流量非常小，A 處氣體壓力P A與液體介質(zhì)的壓力相等，B 處氣體P B 等于P A 加上 AB 兩處的壓力差△P AB，吹氣管 D 處氣體壓力P D 等于C處氣體壓力P C加上CD兩處的壓力差△P CD。通過差壓變送器測量 BD 兩處的差壓△P BD 即可得到容器的液位高度h。
根據(jù)壓力公式
P=ρ×g×h （1）
可獲得
PA - ρ×g×h=P C （2）
PB=PA+ △PAB （3）
根據(jù)公式（2）和公式（3），可得出：
PB=P C+ △PAB+ρ×g×h （4）
P D=P C+ △P CD （5）
△P BD=ρ×g×h+ △P AB －△P CD（6）
以上公式中：ρ－液體密度 ，g －當(dāng)?shù)刂亓铀俣�，h －液位高度。取壓管路上 AB、CD 之間的壓力差與 A（C）、B（D）兩點(diǎn)之間的取壓管線距離和流量有關(guān)，在設(shè)計取壓時盡量讓 A、B 的距離和通過測量△ PBD 就可計算出容器內(nèi)液位的高度h。
酯化反應(yīng)釜的吹氣液位計
基于以上工作原理，并根據(jù)酯化反應(yīng)工序的工藝控制要求，在 PTA 酯化釜設(shè)置兩套吹氣式差壓液位變送器。根據(jù)酯化釜的液位高度控制漿料泵的頻率，從而控制進(jìn)入酯化釜漿料的量，當(dāng)酯化釜的液位達(dá)到設(shè)定的低低限值時，聯(lián)鎖酯化釜攪拌器停止攪拌。
如圖 2 所示，分別在 PTA 酯化釜的頂部，靠近酯化釜兩邊側(cè)壁，分別安裝 1 套吹氣式差壓液位計，取壓管正壓側(cè) A 端插入設(shè)備底部，取壓管負(fù)壓側(cè) C 端剛好插入設(shè)備頂部內(nèi)壁一點(diǎn)點(diǎn)長度，確保液位測點(diǎn)的精準(zhǔn)度。兩臺差壓液位變送器采用“2”鋼管立柱安裝，配套的吹氣裝置采用槽鋼支撐方式，靠近液位變送器安裝，確保兩套吹氣裝置相對應(yīng)于其差壓液位變送器的安裝位置是相同的，盡量確保 A、B 的距離和 C、D的距離和流量一致，減小因安裝位置帶來的測量誤差。
注意事項(xiàng)
酯化工序是PBAT生產(chǎn)工藝中比較關(guān)鍵的一個工序，壓力和液位控制尤為重要，不但實(shí)現(xiàn)釜的液位和壓力過程監(jiān)視，還關(guān)聯(lián)著安全聯(lián)鎖。在使用過程中需要注意以下幾方面事項(xiàng)。
1. 確保釜內(nèi)壓力盡量穩(wěn)定，避免劇烈升壓或失真空。壓力波動，就會使物料進(jìn)入吹氣管道，可能出現(xiàn)堵塞管道的情況，為了避免壓力波動而導(dǎo)致管道堵塞，在取壓管線增設(shè)一根氮?dú)夤芫�，并設(shè)一臺切斷閥，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力變送器檢測的釜內(nèi)壓力值在波動，聯(lián)鎖打開氮?dú)夤艿狼袛嚅y，進(jìn)行反吹，確保物料不會進(jìn)入吹氣管道。
2. 反應(yīng)釜的夾套內(nèi)介質(zhì)溫度較高，變送器的安裝位置不要靠設(shè)備本體太近，避免由于熱傳導(dǎo)作用導(dǎo)致變送器溫度過高而損壞電子元件，引起測量不準(zhǔn)。
3. 安裝時，吹氣管道確保坡向取壓口，避免由于氣相冷凝影響測量精度。
結(jié)語
對影響到產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)鍵反應(yīng)工序，儀表選型顯得尤為重要，不僅要考慮工況操作條件（介質(zhì)密度、粘度、操作溫度、操作壓力、流體狀態(tài)）、液位計的測量原理，還要關(guān)注工況條件下對該液位計測量精度可能會產(chǎn)生影響的各種因素，比如設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)動設(shè)備等會影響到儀表安裝空間。經(jīng)過多套 PBAT 裝置的實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，確定酯化釜反應(yīng)工序選用吹氣式液位計測量液位，是#可靠、#穩(wěn)定、性價比#優(yōu)的技術(shù)方案，保證了測量的控制精度和產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。
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