聚丙烯装置氢气流量系统的测量与控制

　　∏聚丙烯装置自1994年开车以来,4个反应釜的氢气流量控制系统几乎处于瘫痪状态,根本无法投用。对于聚丙烯生产过程而言,反应釜的氢气流量控制相当重要,因为它是决定聚丙烯MFR(熔融指数)和产品牌号的关键因素。

　　改造前,氢气进料量根本无法控制,即使当调节阀全关的情况下,流量计指示值依然超过满量程,而当调节阀逐渐增加开度时,氢气流量指示值有时不但不增大,反而会减小,也就是说,当时的氢气流量控制系统连定性地反映一下实际流量都不行,工艺生产只能靠流量计前面的工艺截止阀“紧几扣或松几扣”来粗略地调节氢气流量,因些造成了聚丙烯产品MFR难以控制和生产的不稳定性,增大了装置物耗、能耗和非正常停车次数。而且,如果不改变此现状,新上的APC先进控系统也就成了“空中楼阁”。

　　客观地讲,聚丙烯装置的氢气流量的确很难控制。不仅我厂的两套聚丙烯装置氢气系统开得不好,全国范围内的几十套聚丙烯装置也大都存在不同程度的问题。以我厂∏聚丙烯装置而言,第4反应釜一个流路的氢气流量满量程才能15克/小时,小流量调节阀的Cv值仅为0·000027,流量如此之小,实在是难以控制。

　　以D-201反应釜的氢气进料系统为例,改造前的情况如图1所示。

　　由图1可见,D-201反应釜的氢气进料系统中,3台量程不同的流量计与2台Cv值不同的调节阀配套使用,这样可能会使得工艺设计参数不易提准确,进而导致流量计和调节阀的选型与工艺状况不相符。如果流量计和调节阀的先型不合理,自然就无法控制好氢气流量。而且,氢气压力在3MPa以上,流量又极低,因而管路和阀门的丝毫外漏,都可能给系统带来很大误差。如果这样考虑,流量计在调节阀前,就很不合理。

　　这次改造,将原来的氢气流量计和调节阀全部重新精确计算、选型,并在基本不影响装置正常生产的前提下,完成了施工、安装、调试和投用。仍以D-201反应釜的氢气进料系统为例,改造后的情况如图2所示。

　　由图2可见,改造后,3台量程不同的流量计与3台Cv值不同的调节阀一一对应使用,而且流量计调整到调节阀前安装,以便排除掉调节阍外漏产生的测量误差。

　　改造后,氢气流量计采用Brooks instrument Co生产的5816型、5863型热质量流量计,该流量计通过被测介质的比热来测量质量流量,因而不受温度、压力变化的影响,无需温度和压力的补偿、校正。流量计的工作原理如图3-1所示,其结构详见图3-2。

　　Brooks热质量流量计在设计上将热力学原理与电子测量技术紧密结合,用精密电源直接对流量比固定的测量管中部进行加热,在加热组的上、下游对称部位两端,各有一个精密电阻温度传感器。当没有介质通过时,上、下游两端温度传感器受热相等,当介质流动时,介质把热量从上游传感器T1带走,使下游传感器T2的热量增加,产生温差。该温差与介质质量流量成正比,经桥式电路和放大器将温差信号成0~5V输出信号,经转换器转换后,变成4~20mA标准信号传给器的回路切换显示功能工作原理如图4所示,流量控制系统方块图如图3-3所示。