目前先進(jìn)的聚酯生產(chǎn)工藝是以精對(duì)苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）為原料，生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）熔體和切片，從反應(yīng)器數(shù)量上來(lái)劃分有三釜流程、四釜流程和五釜流程。本公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的聚酯生產(chǎn)工藝和成套裝備技術(shù)，總體技術(shù)水平處于國(guó)際先進(jìn)行列，采用本公司聚酯技術(shù)已建成100多套生產(chǎn)裝置，占國(guó)內(nèi)外新增產(chǎn)能的75%以上。聚酯裝置由漿料配制、酯化、縮聚、真空系統(tǒng)、熔體輸送和切片生產(chǎn)等幾個(gè)主要工序組成。該公司聚酯裝置四釜流程示意圖如圖1所示。

圖1 聚酯裝置四釜流程示意圖

隨著國(guó)內(nèi)儀器儀表行業(yè)的發(fā)展，聚酯裝置中大部分的溫度、壓力、流量、液位測(cè)量?jī)x表和多數(shù)控制閥門(mén)已能滿(mǎn)足裝置安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)期運(yùn)行的需要，都可采用國(guó)內(nèi)制造的產(chǎn)品，個(gè)別重要位置的測(cè)量?jī)x表從國(guó)外引進(jìn)。本文簡(jiǎn)要介紹聚酯裝置現(xiàn)場(chǎng)儀表的選型及其安裝。

1 溫度儀表

現(xiàn)場(chǎng)溫度指示選用雙金屬溫度計(jì)。需遠(yuǎn)傳的溫度儀表選用三線(xiàn)制Pt100鉑熱電阻，其精度等級(jí)為ClassA。對(duì)于熔體輸送系統(tǒng)夾套管道的溫度測(cè)量應(yīng)選用特殊的高溫熔體溫度傳感器，其伸入管道內(nèi)傳感器部分非常精小，減少了流體死角，提高了測(cè)量的靈敏度。

2 壓力儀表

就地壓力指示儀表選用全不銹鋼壓力表。遠(yuǎn)傳信號(hào)壓力測(cè)量一般選用壓力變送器或絕對(duì)壓力變送器。對(duì)于PTA漿料、消光劑TiO₂、預(yù)縮聚和縮聚熔體等粘度高、易結(jié)晶、含大量懸浮液的介質(zhì)應(yīng)選用管道式化學(xué)密封件或特殊法蘭隔膜密封件。

3 流量?jī)x表

根據(jù)裝置內(nèi)不同介質(zhì)的不同工況分別選用轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等。

（1）轉(zhuǎn)子流量計(jì)：對(duì)于HTM泵水冷的循環(huán)冷卻水、EG等管徑在4"以?xún)?nèi)，測(cè)量精度要求不高的清潔介質(zhì)且所需量程比不大于10：1時(shí)，宜選用金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)。測(cè)量精度不低于±1.6%。

（2）渦街流量計(jì)：對(duì)于N2、壓縮空氣、蒸汽和除鹽水等氣體、蒸汽和清潔介質(zhì)的測(cè)量，宜選用渦街流量計(jì)。測(cè)量氣體和蒸汽時(shí)精度不得低于±1.5%，測(cè)量液體時(shí)精度不得低于±1.0%。

（3）電磁流量計(jì)：對(duì)于回用EG（含有水和其它雜質(zhì)）、生產(chǎn)水和廢水等含懸浮物的介質(zhì)的測(cè)量，宜選用電磁流量計(jì)。測(cè)量精度不得低于±0.5%。

（4）質(zhì)量流量計(jì)：對(duì)于參與主物料反應(yīng)的EG、二甘醇、催化劑、消光劑TiO2和PTA漿料等介質(zhì)的測(cè)量，宜選用質(zhì)量流量計(jì)。測(cè)量精度不得低于±0.2%。

4 液位儀表

根據(jù)裝置內(nèi)不同介質(zhì)的不同工況分別選用磁翻板液位計(jì)，法蘭式液位變送器、電浮筒液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、振動(dòng)式液位開(kāi)關(guān)、浮球液位開(kāi)關(guān)、放射性液位計(jì)等。其中放射性液位計(jì)不直接接觸介質(zhì)，不受介質(zhì)物料特性（溫度、粘度、結(jié)晶、腐蝕、狀態(tài)、沉淀或掛料等）的影響，不受容器壓力、材質(zhì)、壁厚、形狀的制約，其測(cè)量方法具有很高的穩(wěn)定性，幾乎免維護(hù)。聚酯裝置的縮聚反應(yīng)器是臥式帶夾套的，反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，介質(zhì)粘稠且溫度較高、真空度高，所以放射性液位計(jì)的工作原理非常符合測(cè)量要求。設(shè)計(jì)此料位測(cè)量系統(tǒng)，需要提供以下相關(guān)數(shù)據(jù)：反應(yīng)器的設(shè)備詳細(xì)的外形和結(jié)構(gòu)尺寸、設(shè)備的壁厚和材質(zhì)、設(shè)備所有隔離層厚度和密度、需要測(cè)量的介質(zhì)的液位變化范圍、容器中介質(zhì)的密度和特性、氣相介質(zhì)的密度、容器中是否有攪拌器或其他特殊設(shè)施、介質(zhì)進(jìn)出容器的位置等。聚酯裝置選擇的放射性系統(tǒng)配置方案為Co₆₀棒源、點(diǎn)探測(cè)器（閃爍晶體計(jì)數(shù)器）和轉(zhuǎn)換器（19"標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架安裝）。因?yàn)榘粼词怯蒀o₆₀絲繞制而成的，棒源的強(qiáng)度分布可根據(jù)容器的形狀做相應(yīng)的補(bǔ)償，將探測(cè)器收到的信號(hào)線(xiàn)性化。棒源/點(diǎn)探測(cè)器的安裝示意以及相應(yīng)的標(biāo)定曲線(xiàn)如圖2所示。

圖2 棒源配置示意圖

放射性液位計(jì)的安裝維護(hù)注意事項(xiàng)：

（1）棒源的安裝：聚酯裝置的縮聚反應(yīng)釜采用的是內(nèi)插式放射源的安裝方式。設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個(gè)放射源保護(hù)管，放射源通過(guò)保護(hù)管的低端放入設(shè)備內(nèi)預(yù)先設(shè)定好的位置。探測(cè)器與源的距離短且射線(xiàn)僅穿過(guò)設(shè)備單側(cè)壁，所以所需的放射源的活度變小。

（2）探測(cè)器的安裝：探測(cè)器的中心點(diǎn)應(yīng)與棒源的上端點(diǎn)及量程的滿(mǎn)度點(diǎn)安裝于同一水平線(xiàn)上。探測(cè)器的端窗應(yīng)對(duì)準(zhǔn)射線(xiàn)方向。探測(cè)器的中心點(diǎn)到設(shè)備表面或保溫層表面的距離大約為100mm，探測(cè)器置于安裝支架上并用卡套固定，并使輻射窗面向放射源且不被遮擋。探測(cè)器固定時(shí)應(yīng)避免機(jī)械壓力或者震動(dòng)傳遞到探測(cè)器上，否則會(huì)影響探測(cè)器的使用壽命。如果環(huán)境溫度超過(guò)50℃，探測(cè)器必須配備水冷套。

（3）轉(zhuǎn)換器的安裝：轉(zhuǎn)換器安裝在中央控制室內(nèi)的機(jī)柜內(nèi)。儀表柜內(nèi)裝有19"標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，1個(gè)機(jī)架可放置4個(gè)轉(zhuǎn)換器。

（4）放射源屬于國(guó)家安全與環(huán)境部門(mén)嚴(yán)格管控的物質(zhì)。放射源的運(yùn)輸、安裝、拆卸應(yīng)由受過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練，并持有放射源操作許可證的專(zhuān)業(yè)人員承擔(dān)。放射源的安裝一般在裝置開(kāi)車(chē)前進(jìn)行，并應(yīng)在安裝、拆卸前制定詳細(xì)的實(shí)施計(jì)劃，設(shè)置危險(xiǎn)區(qū)域警示牌，避免不必要的人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。在裝置停車(chē)檢修期間，射源需要處于關(guān)閉狀態(tài)，或運(yùn)至安全儲(chǔ)存場(chǎng)所、妥善保管。

5 控制閥

控制閥作為自動(dòng)控制系統(tǒng)終端的執(zhí)行部件，接受計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)，調(diào)整被調(diào)介質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝過(guò)程參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位等的控制，從而達(dá)到生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化?？刂崎y的選擇是非常細(xì)致的工作，不僅要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，還要有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。選擇得當(dāng)，不僅利于調(diào)節(jié)控制回路PID參數(shù)的整定，使被調(diào)參數(shù)得到較好的控制效果，也可使控制閥的使用壽命延長(zhǎng)。

聚酯裝置由于其介質(zhì)的多樣性和工作溫度區(qū)域較寬，裝置中應(yīng)用的閥門(mén)種類(lèi)較為多樣，其中常見(jiàn)的幾種類(lèi)型如下。

5.1 直通單座閥

調(diào)節(jié)性能優(yōu)越、泄漏量小且結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，所以在裝置中廣泛應(yīng)用于空氣、氮?dú)?、水、乙二醇、二甘醇和催化劑等這些介質(zhì)為潔凈的氣體或液體。閥門(mén)填料優(yōu)先選擇PTFE，不能滿(mǎn)足時(shí)再選擇石墨或混合填料。波紋管密封型單座閥在裝置中主要用于熱媒HTM（易揮發(fā)且滲透性強(qiáng)）介質(zhì)和真空系統(tǒng)，可以避免介質(zhì)外泄引起環(huán)境污染、影響人員健康和防止泄露等事故。

5.2 角形閥

流路簡(jiǎn)單、阻力小，閥體內(nèi)側(cè)流線(xiàn)型通路有助于防止固體在內(nèi)壁堆積，特別適用于高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質(zhì)流體的調(diào)節(jié)。在裝置中主要用于酯化物和熔體，安裝在各反應(yīng)器的主物料入口管線(xiàn)上，其閥體為夾套結(jié)構(gòu)，閥體連接方式選用焊接。

5.3 蝶閥

結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，特別適合于大口徑、大流量、低差壓的工況。在裝置中主要應(yīng)用于大口徑放空管線(xiàn)、冷卻水、除鹽水等管線(xiàn)上。

5.4 球閥

流路阻力小、流量系數(shù)較大、密封好、泄漏量小、可調(diào)范圍大，適用于高粘度、含纖維、含固體顆粒和污穢流體介質(zhì)的工況。在裝置中主要應(yīng)用于消光劑TIO2系統(tǒng)。

6 在線(xiàn)粘度計(jì)

熔體粘度在聚酯工藝生產(chǎn)中是一項(xiàng)十分重要的參數(shù)，它對(duì)于穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行，保證產(chǎn)品質(zhì)量都有著非常重要的作用。在聚酯裝置中通常在熔體泵的出口安裝在線(xiàn)粘度檢測(cè)。美國(guó)MANSCO公司生產(chǎn)的TOV粘度計(jì)由于運(yùn)行穩(wěn)定可靠，檢測(cè)靈敏準(zhǔn)確，日常維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)在聚酯裝置中普遍采用。TOV粘度計(jì)是由帶法蘭的探頭和轉(zhuǎn)換器2大部分組成。探頭直接安裝在熔體管線(xiàn)上，球形的探頭浸在工藝介質(zhì)中，以其諧振頻率等幅振蕩，由轉(zhuǎn)換器供給探頭的電源以啟動(dòng)并維持其等幅振蕩，當(dāng)粘性介質(zhì)流過(guò)探頭時(shí)，由于介質(zhì)的粘性而使探頭振幅衰減，介質(zhì)粘度越高，阻力越大，其結(jié)果使得為了維持探頭等幅振蕩所加的電能越多，粘度計(jì)轉(zhuǎn)換器檢測(cè)到系統(tǒng)中補(bǔ)充電能的變化，并將其轉(zhuǎn)換成與介質(zhì)粘度成比例的信號(hào)（4~20mA）至DCS。當(dāng)工藝穩(wěn)定，粘度控制最佳時(shí)，由分析人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的分析確定產(chǎn)品質(zhì)量為優(yōu)級(jí)品時(shí)，此時(shí)將人為調(diào)整粘度計(jì)的輸出，使它在DCS上的指示為50%，當(dāng)粘度變化1%時(shí)，通過(guò)調(diào)整粘度計(jì)增益的大小，使它在DCS上指示的變化也為1%。熔體的粘度與其溫度和壓力關(guān)系密切，為了反應(yīng)粘度的真實(shí)變化，粘度計(jì)采用壓力和溫度雙補(bǔ)償。

粘度計(jì)安裝維護(hù)注意事項(xiàng)：

（1）裝置試運(yùn)行時(shí)，探頭先不裝到專(zhuān)用彎頭上，而將隨粘度計(jì)一起帶來(lái)的專(zhuān)用盲法蘭裝在彎頭上，當(dāng)工藝管線(xiàn)和專(zhuān)用彎頭溫度達(dá)到正常工作溫度時(shí)，方可將TOV粘度計(jì)探頭安裝到專(zhuān)用彎頭上。

（2）從探頭接線(xiàn)盒到轉(zhuǎn)換器之間的連線(xiàn)采用隨儀表提供的專(zhuān)用電纜。有3根電纜，每根電纜里又有3根導(dǎo)線(xiàn)。由于粘度計(jì)對(duì)電磁干擾敏感，其電纜線(xiàn)要求單獨(dú)穿管，電纜的屏蔽層在現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)盒側(cè)浮空，在轉(zhuǎn)換器側(cè)接地。

（3）當(dāng)工藝停車(chē)時(shí)，必須及時(shí)把粘度計(jì)電源關(guān)掉。當(dāng)工藝再次開(kāi)車(chē)后，必須待聚合物完全熔化后再把粘度計(jì)電源接通，否則工藝停車(chē)后，如果管道內(nèi)熔體沒(méi)有排空，熔體冷卻凝固，而粘度計(jì)探頭仍在振蕩，儀表電路仍企圖維持其等幅振蕩，容易損壞探頭。

7 結(jié)束語(yǔ)

聚酯裝置現(xiàn)場(chǎng)儀表選型及安裝的若干問(wèn)題是在該公司聚酯工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)的，不同聚酯技術(shù)專(zhuān)利商的現(xiàn)場(chǎng)儀表選型會(huì)略有不同，但物性特點(diǎn)相近，可供參考。

本文鏈接：http://www.klevalve.com