硫酸铵装置中在线密度计的新选择

    0　引　言

    目前核辐射密度计在石化装置中应用较为普遍,它不接触被测介质,特别适用于高温、高压、强腐蚀性、有毒等常规方式无法解决的场合。其采购、运输、使用及维 护须遵循国家《放射性同位素与射线装置放射防护条例》之规定,各个环节手续繁琐,要求严格,给用户带来诸多不便,而且往往采用进口产品,价格不菲,故许多 用户都在某些相对简单的工况谋求该密度计的替代产品。结合某采用磷石膏为原料制取硫酸铵的装置中两个密度测量的新尝试,阐述在该条件下采用差压式密度计或 插入式密度计来取代核辐射密度计的可行性,着重介绍插入式密度计。

    1　差压式密度计的应用

    该硫酸铵装置中结晶工段的二段、三段蒸发结晶器内分别有一个密度监测点,通过密度监测结晶状态,保持结晶溶液在亚稳状态区域,以控制结晶进程。此设备内介 质特性如下:介质为饱和硫酸铵溶液,温度60~80℃,有真空度;黏度约2 cP(1 cp=0.001 Pa·s),正常密度1 284 kg/m³;有较强腐蚀性且可能有结晶颗粒存在。

    以往类似装置一般都设计为核辐射密度计,在权衡可用性与经济性之后,选择了差压式密度计替代核辐射密度计。这里温度、黏度实际都不高,通过合理地选择双法兰差压变送器克服真空、腐蚀性等问题。

    1.1　测量原理

    差压法测量液体密度是一种传统简单的方法,它既适用于均匀液体,也适用于存在固液两相的液体。差压式密度计基于帕斯卡定律p=ρgh,通过测量固定长度的一段液柱的静压差来间接测量该液体密度。

    1.2　方案实施

    采用双法兰差压变送器测量结晶器内溶液的密度。设备内的合格产品通过溢流的方式进入下游流程,结合工艺特点,为更准确地反映产品密度,低压侧测点选取在溢流口下方大约0.5 m处,高压侧位于下方4 m(h)位置,如图1所示。

    a)考虑到介质的黏性及可能会结晶的影响,采用了插入式膜片的双法兰差压变送器测量差压,配合设备上的PAD形式安装接口。

    b)两个差压测点的间距选取要合理,以保证差压测量的精度,且上取压点须保证在正常测量时位于液面以下。

    c)可现场标定,方便易行。

    d)测量膜片严重结垢会影响测量准确度,需定期清洗。这对于接触式测量仪表来说是一个共性问题。

    1.3　使用效果

     笔者曾到过国内数家磷复肥工厂,类似设备上的液位/密度测量早期由于没有更好的选择,均设计为核辐射仪表,用户普遍反映安装维护须配备专门人员,使用过 程中受到诸多法规制度的限制,要求严格,均希望避免使用核辐射仪表。近年来随着技术的更新,带毛细管的远传差压变送器在结构上的改进已能满足在真空场合下 使用的可靠性要求,现场看到有些用户已经将原来的核辐射仪表拆除代之以差压仪表,大大简化了仪表的安装维护程序,使用起来也可满足过程控制的要求,有足够 的稳定性。