差壓式雙法蘭液位計(jì)在五羰基鐵蒸發(fā)器上應(yīng)用

摘要:采用羰基法生產(chǎn)羰基鐵粉的過程中液態(tài)五羰基鐵液體經(jīng)過貯罐壓力自壓后進(jìn)入蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)蒸發(fā)形成的五羰基鐵氣體進(jìn)入與之相連的分解器中進(jìn)行分解從而生產(chǎn)出各種指標(biāo)的羰基鐵粉。羰基鐵粉過程中的關(guān)鍵設(shè)備五羰基鐵蒸發(fā)器的控制參數(shù)其中蒸發(fā)器液位計(jì)的控制尤為重要在生產(chǎn)過程中液位計(jì)出現(xiàn)了不同形式的運(yùn)行故障根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析并找到相應(yīng)的解決方案。
　　羰基鐵粉是常見、用途廣的羰基金屬粉末之一被廣泛應(yīng)用于金屬注射成形、高比重合金等領(lǐng)域。超細(xì)的結(jié)構(gòu)特性使其在高于厘米波段的微波頻帶內(nèi)使用時(shí)具有很好的電磁波吸收性能可廣泛應(yīng)用于電子元件、微波吸收、隱身材料、屏蔽材料、磁流變和磁性減震液等領(lǐng)域"。同時(shí)在金剛石工具和硬質(zhì)合金生產(chǎn)中也可以使用羰基鐵粉代替鈷作為粘結(jié)劑相減少昂貴的鈷的使用量降低成本。另外由于羰基鐵粉在高頻和高頻下具有優(yōu)異的綜合磁性能,可以用來制造導(dǎo)磁介電鐵芯、高頻鐵粉芯等磁性材料”。
　　基于羰基鐵粉的廣闊市場(chǎng)需求新建了一條羰基鐵粉生產(chǎn)線。為海綿鐵終端產(chǎn)品為羰基鐵粉過程產(chǎn)品為羰基鐵液體。工藝流程如圖1所示。
 
　　在圖1中可以看出羰基鐵粉的關(guān)鍵設(shè)備是蒸發(fā)器與分解器蒸發(fā)器裝置的關(guān)鍵控制點(diǎn)分別為壓力、溫度和液位而在這幾個(gè)主要控制指標(biāo)中最為關(guān)鍵的控制點(diǎn)就是其液位的測(cè)量通過控制蒸發(fā)器內(nèi)羰基鐵液體的液位高度可以控制蒸發(fā)量和蒸發(fā)速度從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)量的最大化。
1試驗(yàn)
1.1蒸發(fā)器液位計(jì)的選型
1.1.1蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)與五羰基鐵的物性
　　采用的五羰基鐵液體蒸發(fā)器為立式圓筒型結(jié)構(gòu)帶有攪拌裝置結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。
 
　　五羰基鐵化學(xué)式為Fe(CO)5，為黃色油狀液體熔點(diǎn)-21℃沸點(diǎn)102.8℃液體密度1.457g/cｍ³(21℃)250℃分解得到純羰基鐵粉羰基鐵不溶于水溶于濃硫酸、醇、苯和石油醚,Fe(CO)5受日光或紫外線照射時(shí)發(fā)生二聚作用,生成Fe2(CO)9和一-氧化碳。Fe(CO)5液體在壓力發(fā)生變化時(shí)會(huì)有CO氣體從液體中釋放產(chǎn)生氣泡。
1.1.2蒸發(fā)器液位計(jì)選型
　　蒸發(fā)器是一個(gè)連續(xù)進(jìn)出羰基鐵液體的裝置其操作壓力為10KPa,但由于羰基鐵液體的特殊性,它在壓力發(fā)生變化時(shí)會(huì)有CO氣體析出造成操作壓力的波動(dòng)。另外由于蒸發(fā)器帶有攪拌裝置所以超聲波及雷達(dá)液位計(jì)在這里不能正常使用經(jīng)過多方考慮最終選擇了差壓式雙法蘭液位計(jì)。
差壓式雙法蘭液位計(jì)的特點(diǎn):
1)檢測(cè)元件在容器中幾乎不占空間,只需在窗口壁上開一個(gè)或兩個(gè)孔即可;
2)檢測(cè)元件只有一、兩根導(dǎo)壓管,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝方便便于操作維護(hù);
3)采用法蘭式差壓變送器可以解決高粘度、易凝固、易結(jié)晶、腐蝕性、含有懸浮物介質(zhì)的液位測(cè)量問題。
1.1.3差壓式雙法蘭液位計(jì)的工作原理
　　來自雙側(cè)導(dǎo)壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側(cè)隔離膜片通過膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測(cè)量元件，上測(cè)量元件將測(cè)得的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)換器經(jīng)過放大等處理轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)輸出。
2結(jié)果與分析
2.1蒸發(fā)器液位計(jì)的重要性
　　羰基鐵粉生產(chǎn)過程中共用到多臺(tái)蒸發(fā)器蒸發(fā)器熱源來自于鍋爐房蒸汽蒸發(fā)器操作壓控制為10.KPa操作溫度為104~120℃液位計(jì)測(cè)量范圍通過調(diào)節(jié)閥控制在450~455mm之間有時(shí)根據(jù)產(chǎn)量的要求會(huì)有液位計(jì)測(cè)量值的改變。
　　蒸發(fā)器控制參數(shù)中最重要的就是液位計(jì)測(cè)量值的控制如果液位計(jì)測(cè)量值過高會(huì)造成五羰基鐵液體流入分解器中造成羰基鐵粉產(chǎn)品的報(bào)廢而且在分解器內(nèi)出現(xiàn)液體還會(huì)出現(xiàn)爆鳴的安全問題。如果液位計(jì)測(cè)量值過低會(huì)造成羰基鐵粉產(chǎn)量下降同時(shí)由于蒸發(fā)量過大在蒸發(fā)器底部會(huì)形成極硬材質(zhì)的羰基鐵硬痂造成蒸發(fā)器隔熱問題嚴(yán)重時(shí)蒸發(fā)器出現(xiàn)被迫停車。
2.2蒸發(fā)器液位計(jì)的故障現(xiàn)象
　　在蒸發(fā)器控制參數(shù)中共有兩個(gè)單回路控制一個(gè)單回路是蒸發(fā)器入口調(diào)節(jié)閥與入口羰基鐵液體流量計(jì);另一個(gè)單回路是蒸發(fā)器殼層蒸汽入口調(diào)節(jié)閥與蒸發(fā)器液位計(jì)。兩個(gè)回路控制中液位的控制難度較大穩(wěn)定性較難。液位計(jì)在使用過程中出現(xiàn)了各種問題在監(jiān)控系統(tǒng)上也有不同的液位控制曲線。波動(dòng)曲線如圖3正常曲線與波動(dòng)曲線對(duì)比如圖4。
 
2.3蒸發(fā)器液位計(jì)故障原因分析
　　由于出現(xiàn)蒸發(fā)器液位計(jì)的波動(dòng)造成生產(chǎn)工藝的不可控性因此首先需要查找故障原因并加以分析解決。羰基鐵粉實(shí)際生產(chǎn)中蒸發(fā)器液位計(jì)出現(xiàn)故障主要有以下兩種情況:
1)液位計(jì)顯示值突然下降后緩慢回升蒸發(fā)器在正常工作狀態(tài)時(shí)液位計(jì)首先出現(xiàn)小幅度的波動(dòng),之后會(huì)突然下降到0mm液位的狀態(tài)后開始上升有時(shí)會(huì)上升到原來的液位高度有時(shí)會(huì)上升過程中又突然降為0mm，之后再反復(fù),故障現(xiàn)象還不同于液位計(jì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)的現(xiàn)象。
　　對(duì)雙法蘭液位計(jì)進(jìn)行拆卸負(fù)壓室側(cè)沒有問題,膜片完整光滑沒有變形。正壓室側(cè)打開后發(fā)現(xiàn)在與正壓室側(cè)相連的蒸發(fā)器管道中出現(xiàn)幾乎滿管的泥漿狀的淺黃色物體在正壓側(cè)的膜片上也是同樣的物質(zhì)。與工藝人員確認(rèn)此黃色物體為少量分解的羰基鐵粉與羰基液體混合物最初可能只是少量的泥漿物出現(xiàn)混合在羰基鐵液體中對(duì)正壓室壓力的測(cè)量影響不大,只是出現(xiàn)偶爾的小波動(dòng)。但隨著泥漿物沉積越來越多就出現(xiàn)了，上述現(xiàn)象。
　　對(duì)正壓室清理后發(fā)現(xiàn)膜片沒有受損也沒有出現(xiàn)形變正常安裝后顯示值正常。
2)回路電流值超量程
　　液位計(jì)顯示值出現(xiàn)最大,測(cè)量回路電流值為21.9mA負(fù)壓室側(cè)從蒸發(fā)器中脫離正壓室側(cè)正常安裝在設(shè)備上顯示值正常回路電流值正常但只要負(fù)壓室側(cè)安裝在蒸發(fā)器上顯示值及回路電流值均出現(xiàn)問題。
　　雙法蘭差壓液位計(jì)負(fù)壓室側(cè)在拆裝過程中沒有發(fā)現(xiàn)問題但在拆卸正壓室過程中卻出現(xiàn)了與空氣接觸后著火問題，這本是不可能發(fā)生的。待正壓室全部拆卸下來發(fā)現(xiàn)在正壓側(cè)有一薄層黑色粉末附著在正壓室膜片上分析其結(jié)果為羰基鐵液體在一-定的溫度上分解生成羰基鐵粉末粉末在長(zhǎng)時(shí)間累積過程中變硬并在蒸發(fā)器壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)反復(fù)對(duì)膜片進(jìn)行沖擊對(duì)膜片造成損傷少量附著的羰基鐵粉也對(duì)膜片形成腐蝕。如圖5所示。
 
3結(jié)論
3.1蒸發(fā)器液位計(jì)故障的解決方案
1)更換液位計(jì)測(cè)量形式液位計(jì)出現(xiàn)測(cè)量問題分析其結(jié)果均是出現(xiàn)泥漿狀混合物造成導(dǎo)電管堵塞或都形成燒結(jié)羰基鐵粉對(duì)膜片沖擊導(dǎo)致?lián)p壞所以決定更換其液位計(jì)測(cè)量形式選用其它類型液位計(jì)。
但在與其它類型液位計(jì)進(jìn)行交流時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)其它類型液位計(jì)均由于蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)和其五羰基鐵介質(zhì)的特殊性無法滿足其液位測(cè)量的要求。如雷達(dá)液位計(jì)的傳感器和天線部分不耐高溫,如果溫度過高將無法使用。另外雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理和微波的傳播特性有關(guān)所以介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)、液體的湍動(dòng)和氣泡等被測(cè)物料的特性會(huì)對(duì)微波信號(hào)造成衰減嚴(yán)重的甚至不能工作。五羰基鐵液體在壓力變化時(shí)會(huì)有CO氣體從羰基體液體中析出,導(dǎo)致傳遞液位信號(hào)的微波信號(hào)衰減較快造成液位測(cè)量誤差大。超聲波液位計(jì)與雷達(dá)液位計(jì)工作原理近似亦存在五羰基鐵液體液位測(cè)量誤差大的問題。磁翻板式液位計(jì)使用過程中會(huì)出現(xiàn)與蒸發(fā)器連接口處堵塞問題。
2)鑒于其它類型液位計(jì)在五羰基鐵蒸發(fā)器液位測(cè)量上存在的問題分析現(xiàn)階段較好的液位計(jì)選型仍為差壓式雙法蘭液位計(jì)但需要對(duì)差壓式雙法蘭液位計(jì)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。由于五羰基鐵液體的特殊性在蒸發(fā)器蒸發(fā)過程中不可避免會(huì)分解出微量羰基鐵粉末對(duì)膜片造成腐蝕及損傷所以在定制液位計(jì)膜片時(shí)不再選用316L材質(zhì)更換為鉭和其它類耐腐蝕及耐壓膜片。更換后再使用效果較好。
3)從差壓式雙法蘭液位計(jì)操作角度做好預(yù)防范和保護(hù)。在更換正負(fù)壓側(cè)感壓膜片材質(zhì)后根據(jù).控制室內(nèi)液位計(jì)的監(jiān)控畫面發(fā)現(xiàn)液位計(jì)出現(xiàn)波動(dòng)后應(yīng)及時(shí)停止蒸發(fā)器運(yùn)行,對(duì)液位計(jì)進(jìn)行清理保護(hù)。