应用微机γ射线料位计测量三合一分离器液位

　　1　引　言

　　氨合成塔是氨合成生产工艺的重要设备,而三合一分离器又是配套氨合成塔的主要设备。三合一分离器液位的真实测量是稳定生产、提高产量、降低能耗的重要环节。如果该液位超过高限,会引起合成塔触媒带液,合成塔温度大幅度降低造成停车;如果该液位回零,会产生喘气,将合成的NH3释放掉,并造成后续工艺波动和生产的不安全。

　　三合一分离器内部结构和物料流路较为复杂,如图1所示。H2、N2、NH3气体从塔内旋流板到分离器底部后NH3气体在压力24MPa、温度-15℃的环境下形成液氨,H2、N2从中心管上升到合成塔。

　　我公司2003年新安装了3#合成塔三合一分离器,其壁厚134 mm,直径1 200 mm,工作压力24~25MPa,工作温度-15℃,分离器高度4 000mm,液位实测高度800mm。原设计选用电容式液位计测量液位,安装位置为三合一分离器底部的套管。系统调试完毕开始正常生产后发现电容式液位计不能满足要求。在校验时该仪表零点、量程指示正常,仪表安装后注水标定时该仪表零点、量程指示仍然正常。设备投入生产,充压结束投物料后该电容式液位计指示一直在100%满量程,其后随工艺变化该仪表指示再没有任何变化。经过反复检查无法解决该问题。我们分析认为主要是由于塔内部气液夹带,部分液态氨在塔内处于沸腾状,同时在高压下气体密度增大造成气液界面不清。

　　为了解决这一问题,我们经过充分比较选择和考察用户,选用天华化工机械及自动化研究设计院的HZ25203B型微机γ射线料位计,较好的解决了三合一分离器液位的测量问题。

　　2　测量原理

　　γ射线料位计依据射线穿过物质时的衰减原理,对密闭容器内或开放场所里的料位进行连续测量。其测量方式是非接触式的,安装十分方便,投入使用后基本不需维护。特别适用于常规仪表不能使用的环境,如高温、高压、强腐蚀、剧毒、多粉尘等恶劣环境。

　　γ射线料位计的测量原理是通过γ射线与被测物料的相互作用,射线被物料吸收,射线强度随吸收物料的厚度(或高度)的变化而变化。射线强度与被测物料之间有如下关系:

　　I=I0e-μmρd

　　式中:I———通过被测介质后的射线强度;I0———通过被测介质前的射线强度;e———自然对数底;μm———吸收系数,与被测介质、射源种类有关的常数;ρ———被测介质密度;d———被测介质厚度(或高度)。

　　一定射源其射线强度只与被测介质密度ρ和介质厚度d有关,而介质密度一定后,射线强度只与被测介质的厚度(或高度)有关。通过探测器将这一射线强度的变化转化为统一的电信号就可连续检测出容器中的料位变化。