综合罐区就地液位计改造及设想

综合罐区就地液位计改造及设想

郑波

中煤鄂尔多斯能源化工有限公司 内蒙古 鄂尔多斯 017317

China Coal Ordos Energy Chemical Co., Ltd., Ordos 017317, Inner Mongolia

摘要：本文总结了综合罐区各个常压储罐就地液位计投运以来的运行状况、频繁出现的故障现象以及处理故障的方法。从其自身结构设计出发，进行了认真总结和深入的分析，找出影响就地液位计使用的根本因素，并针对性地从结构设计和工艺操作指标的控制两方面提出改进方案。通过方案的实施、试运行，效能评价达到改进目标。

关键词：综合罐区，常压储罐，液位计，力学平衡。

1.引言

常压储罐是指设计压力小于0.1MPa、建造在地面上、储存非人工制冷、非剧毒性的石油、化工等液体介质的钢制焊接储罐。

储罐是石油化工生产中广泛使用的储存设备，在炼油行业中用来储存各种原料油、半成品油、成品油、芳烃产品及液化气等。常压储罐通常具有与大气直接相通的接管，始终保持储罐内的操作压力不超过设计压力。

综合罐区属于公司“四级重大危险源”，各类介质储罐均属于常压储罐，而常压储罐的安全附件是保证罐区生产安全的重要组成部分。

2.煤气水分离处理工艺装置概况

2.1工艺概况

综合罐区主要接收煤气水装置送来的焦油和中油、酚氨回收送来的粗酚、低温甲醇洗送来的石脑油，进行储存，然后通过汽车装卸站装车外售。另外将外购的甲醇和甲醛进行储存，然后通过输送泵供给低温甲醇洗和尿素装置生产使用。其中是石脑油、甲醇属于甲类易燃液体，焦油、中油、粗酚、甲醛属于丙类易燃液体。在正常运行过程中焦油储罐温度控制在65-80℃、中油储罐温度控制在45-75℃、粗酚储罐温度控制在50-85℃、石脑油储罐温度控制在10-40℃、甲醇储罐温度控制在常温、甲醛储罐温度控制在8-40℃。

综合罐区的各储罐的安全附件是保障储罐安全的基础，特别是就地液位计，根据所储存介质的不同，液位计的结构也不尽相同，选择合适的就地液位计是保证储罐运行安全的基础。

2.2装置主要设备及结构、原理

综合罐区的常压储罐主要结构形式是立式拱顶罐，其中石脑油和甲醇储罐为内浮顶罐。储罐本体包括：（1）与外部管道焊接连接的第一道环向接头的坡口面;（2）螺纹连接的第一个螺纹接头端面;（3）法兰连接的第一个法兰密封面;（4）专用连接件或者管件连接的第一个密封面；（5）非承压元件与储罐的连接焊缝。

储罐本体中的主要承压元件包括罐顶、罐壁、罐底、公称直径大于或等于250 mm的接管和管法兰。储罐的安全附件，包括直接设置在储罐上的安全阀/呼吸阀、液体泄压阀、紧急切断装置、安全连锁装置、压力表、液位计、温度计、阻火器等。安全附件中的液位计分为远传和就地两种，远传多数使用雷达液位计，而就地液位计则需要根据介质不同来进行选型。其中中油、粗酚、甲醛使用的就地液位计是磁翻板液位计，焦油、石脑油、甲醇储罐就地液位计为钢带液位计。

2.2.1原就地液位计的结构及原理

原就地液位计分为钢带液位计和磁翻板液位计两种，其中钢带液位计是利用力学平衡原理设计制作的。它是由液位检测装置、高精度位移传动系统、恒力装置、显示装置以及其他外设构成。钢带液位计浸在被测液体中的浮子受到重力W，浮力F和由恒力装 置产生的恒定拉力T的作用，当三个力的矢量和等于零时，浮子处于准平衡静止状态。力学平衡时的浮力是准恒定的（浮子浸入液体的体积V为恒定值）。 当液位改变时，原有的力学平衡在浮子受浮力的扰动下，将通过钢带的移动达到新的平衡。液位检测装置（浮子）根据液位的情况带动钢带移动，位移传动系统通过 钢带的移动策动传动销转动，进而作用于计数器来显示液位的情况。磁翻板液位计（也可称为磁性浮子液位计）根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。它是由磁浮子、磁翻柱指示器及固定板组成，当被测容器中的液位升降时，液位计本体管中的磁性浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动红、白翻柱翻转 180°，当液位上升时翻柱由白色转变为红色，当液位下降时翻柱由红色转变为白色，指示器的红白交界处为容器内部液位的实际高度，从而实现液位清晰的指示。

图一：钢带液位计示意图

图二：磁翻板液位计示意图

2.2.2原就地液位计故障现象及原因分析

故障现象：2013年11月-2017年底装置投产试生产期间，综合罐区部分储罐钢带液位计出现钢带卡涩，钢带套管被结晶物堵塞、钢带断裂等现象，造成液位计失真；磁翻板液位计出现浮子卡涩、黏连、磁翻柱显示器显示混乱等，造成储罐液位处于盲操状态，严重影响储罐的安全。

原因分析：经过总结分析，焦油、中油、粗酚等介质粘度大，在温度低于50℃时流动性变差，造成磁翻板液位计浮子卡涩、黏连，并且焦油、中油含有煤气水，会挥发出二氧化碳、氨气，在特定条件下形成碳铵结晶，造成钢带液位计套管卡涩、堵塞从而造成液位计失真现象。

2016年公司对罐区储罐就地液位计问题进行整改，将储罐的旧钢带、磁翻板液位计进行更换，但投用后，仍然出现上述故障情况，决定采取手动测量液位和雷达液位计进行检测，以保持储罐液位的准确性，维持正常生产运行，同时积极寻求彻底解决问题的改造办法和方案。

3.改造及试运行情况

3.1改造思路

2016-2018年期间，公司从就地液位计故障的现象入手，进行分析，找到了故障原因。根据同行业及跨行业类似装置中找到相关解决办法，即将磁翻板液位计与介质直接接触改为间接接触，这样解决了磁翻板液位计浮子卡涩、粘连问题，在钢带液位计的钢带增加一套油封装置，解决了钢带卡涩、结晶堵塞问题。然后将以上两种方式结合起来制作成为一台液位计，然后对罐区8台储罐（甲醇储罐除外）进行改造。

3.2改造后初焦油分离器结构及原理

图二：改造后的就地液位计结构图

改造后结构上的不同之处：改造后的液位计与钢带液位计类似，在钢丝绳出储罐位置增加了油封装置，并将显示面板改为磁翻板，显示更加直观清楚，但是显示面板读数与普通磁翻板液位计相反，需从上向下阅读。

3.3改造后操作要点

改造后的液位计需要定期对油封装置加油，防止因缺油造成油封失效现象，并且需要定期对显示面板进行排水，防止影响磁翻板浮子正常运行。

3.4 改造效果

经改造的就地液位计于2018年7月份按期完工、试运行。经过一年半的运行，除了油封加油不方便以外，效果较好，达到改造的目的，运行显示正常，未出现指示失真现象。

4.不足之处及设想

改造后的就地液位计存在两点不足，一是结构设计方面，油封储存油量少，造成加油频繁。二是给油封加油无专用工具且加油管较细，加油费时长，加油过程中会出现洒油情况，影响加油点卫生。

改进设想：针对结构上的不足，可将油封装置体积增大，以增加存油量，以减少加油频率，将加油管增粗，制作专用加油工具，保证加油畅通，杜绝洒油现象，保持加油点卫生良好。