[發明專利]一種旋轉填料床用液體分布檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201811491000.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109632554B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 祁貴生;劉有智;郭林雅;高磊
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于在線測定旋轉填料床內液體分布的技術領域，具體是一種旋轉填料床用液體分布檢測裝置及方法。包括旋轉填料床上設置有氣體入口、檢測口、氣體出口和液體出口，壓力傳感器經檢測口安裝于旋轉填料床內部，壓力傳感器與數據采集系統連接，數據采集系統與計算機連接，氣體出口與廢氣吸收槽連接，氣體入口與氣體緩沖罐連接，氣體入口與氣體緩沖罐之間設置有氣體流量計和閥門，氣體緩沖罐分別與儲罐和風機連接，氣體緩沖罐和儲罐之間設置氣體流量計和閥門，旋轉填料床還通過液泵和液體儲罐連接，旋轉填料床與液泵之間設置液體流量計和閥門。本發明實現了旋轉填料床內液體分布的在線檢測，并具有實時性、連續性、能全面反映液體分布細節特征等。

技術領域

本發明屬于在線測定旋轉填料床內液體分布的技術領域，具體是一種旋轉填料床用液體分布檢測裝置及方法。

背景技術

超重力技術是強化多相流傳遞與反應的一項突破性過程強化技術，該技術主要是利用超重力旋轉填料床中填料的高速旋轉實現對液體的高強度剪切、霧化、分散，相界面更新速率加快，氣液相界接觸面積增大，氣液傳質系數達到數量級的增長。目前，主要應用于脫硫、脫碳、除塵和納米材料的制備等方面。

填料作為超重力旋轉床的心臟部件，是氣液高效傳質的場所（或媒介），材質和種類等會直接影響到旋轉填料床的傳質效果，目前工業上最常用的是不銹鋼絲網填料。但高速旋轉填料內流動的液體不可避免的會發生壁流和溝流，導致液體分布不均，氣液接觸效率下降。1996年，Burns和Ramshaw在研究中已證實了填料內液體分布不均現象的存在；2001年，Sandilya也提到液相的分布不均導致氣液傳質效率的下降。

為解決旋轉床內液體分布不均的問題，不少研究學者對旋轉床內的液體分布器進行了改進。中國專利CN103239885A公開了一種具有中間進料的且內置液體收集再分布器的超重力旋轉填料床裝置，有效的改善了轉子內的液體分布，提高了旋轉床傳質效率；中國專利CN102247706B公開了一種具有調控軸向液體分布的超重力旋轉床裝置，在旋轉床內添加了導流管式、點面式、對開圓筒式和三角錐環形液體分布器等內構件，實現了液體在軸向上的均勻分布，填料得到充分利用，傳質效果增強了60%-70%；2009年，謝愛勇設計了盤管式和圓盤式結構的隨轉子高速旋轉的液體分布器，實現了液體初始均勻分布；中國專利CN102512913A公開了一種由下盤片、波紋筒和阻液板構成的能夠促進液體沿軸向和徑向均勻分布的液體分布器；中國專利CN203291545U公開了一種為解決逆流式旋轉填料床液體分布問題而涉及的由帶靜態液體分布的管式及錐形液體分布器和動態U形及盤片式液體分布器組成的多級旋轉精餾床用液體分布與再分布器；中國專利CN101890250A公開了一種多層圓筒式轉動液體分布器，利用離心力，獲得了良好的軸向和周向液體初始分布。綜上可知，液體分布器改進后，氣液傳質效果得到了有效強化，但是，氣液傳質強化是否為液體分布均勻性的改善所導致，以及改善程度如何未見相關文獻報道。

傳統填料塔內液體分布均勻性檢測方法有：接液法(a)、電導示蹤法(b)、光纖傳感技術(c)、斷層成像技術(d)和激光誘導熒光技術(e)。其中，a、b兩種方法操作簡單，容易實現，但只能從宏觀上對液體分布進行定性描述；光纖傳感技術可對填料表面液膜厚度進行測量，但僅能達到局部測量，不能實現全場測量。所以，若要實現旋轉填料床內液體分布的定量測量，以上方法均不適用。相比之下，d、e則提供了最有效的液體分布性能檢測方法，兩者都可以實現液體分布的可視化，并且可對液體分布做出定量分析。但是，d涉及到具有放射性的X射線和γ射線，超重力設備為高速旋轉的動設備，射線會在填料內不斷發生反射，同時，設備體積小，操作過程存在危險性，技術要求極高；e中的激光不能穿透金屬，填料材質只能為有機玻璃，存在一定的局限性。由于以上諸多問題，至今未見國內有關直接測量旋轉填料床液體分布性能的報道，如何改裝旋轉填料床、準確測量工作中旋轉填料床的液體分布性能就有了重要意義。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供一種旋轉填料床用液體分布檢測裝置及方法。