摘要：吹氣式法測(cè)量 PBAT 裝置酯化反應(yīng)釜的液位更具優(yōu)勢(shì)——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(pán)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(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜液位的精que測(cè)量。經(jīng)過(guò)多套 PBAT 裝置的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，采用吹氣式法測(cè)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(cè)量上具有一定的優(yōu)勢(shì)，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(duì)苯二甲酸）和BDO（1,4 丁二醇）發(fā)生的 PTA酯化反應(yīng)中，通過(guò)水噴射泵保持真空狀態(tài)，通過(guò)內(nèi)盤(pán)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(cè)量的雷達(dá)等一些液位儀表都無(wú)法適應(yīng)該工況，不能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。液位測(cè)量不精準(zhǔn)或失效時(shí)，就無(wú)法及時(shí)反饋反應(yīng)釜內(nèi)液體液面的波動(dòng)情況，從而導(dǎo)致產(chǎn)品指標(biāo)不合格或者滿(mǎn)罐而發(fā)生安全事故。吹氣式液位計(jì)通過(guò)吹氣管與被測(cè)介質(zhì)接觸，避免出現(xiàn)檢測(cè)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(jì)適用于真空狀態(tài)下的液位測(cè)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(jì)組成
吹氣式液位計(jì)主要由吹氣裝置（或吹掃裝置）、壓力變送器（或差壓變送器）以及吹氣管路組成。吹氣式液位計(jì)特別適用于腐蝕性、易結(jié)晶、高黏度、熔融性、易沉淀、含固體顆粒以及高溫液體的液位測(cè)量。
外形結(jié)構(gòu)圖
吹氣式液位計(jì)分為單路式和雙路式。單路式吹氣液位計(jì)用于密度不變的敞口容器液位測(cè)量；雙路式吹氣液位計(jì)用于密閉容器或密度會(huì)改變的密閉容器或敞口容器的液位測(cè)量。本文主要介紹雙路式吹氣液位計(jì)的應(yīng)用，其外形結(jié)構(gòu)，如圖 1 所示。
吹氣液位計(jì)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(jì)、針形閥、空氣過(guò)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(cè)量原理
如圖 1 所示的雙路式吹氣液位計(jì)結(jié)構(gòu)，氣體經(jīng)過(guò)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(cè)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(guò)差壓變送器測(cè)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(xiàn)距離和流量有關(guān)，在設(shè)計(jì)取壓時(shí)盡量讓 A、B 的距離和通過(guò)測(cè)量△ PBD 就可計(jì)算出容器內(nèi)液位的高度h。
酯化反應(yīng)釜的吹氣液位計(jì)
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(shí)，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(jì)，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?jī)?nèi)壁一點(diǎn)點(diǎn)長(zhǎng)度，確保液位測(cè)點(diǎn)的精準(zhǔn)度。兩臺(tái)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(duì)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(lái)的測(cè)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(gè)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(guò)程監(jiān)視，還關(guān)聯(lián)著安全聯(lián)鎖。在使用過(guò)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(dòng)，就會(huì)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(dòng)而導(dǎo)致管道堵塞，在取壓管線(xiàn)增設(shè)一根氮?dú)夤芫�(xiàn)，并設(shè)一臺(tái)切斷閥，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力變送器檢測(cè)的釜內(nèi)壓力值在波動(dòng)，聯(lián)鎖打開(kāi)氮?dú)夤艿狼袛嚅y，進(jìn)行反吹，確保物料不會(huì)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(guò)高而損壞電子元件，引起測(cè)量不準(zhǔn)。
3. 安裝時(shí)，吹氣管道確保坡向取壓口，避免由于氣相冷凝影響測(cè)量精度。
結(jié)語(yǔ)
對(duì)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(jì)的測(cè)量原理，還要關(guān)注工況條件下對(duì)該液位計(jì)測(cè)量精度可能會(huì)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(dòng)設(shè)備等會(huì)影響到儀表安裝空間。經(jīng)過(guò)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(jì)測(cè)量液位，是#可靠、#穩(wěn)定、性?xún)r(jià)比#優(yōu)的技術(shù)方案，保證了測(cè)量的控制精度和產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。
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