[發(fā)明專利]基于液速波動的射流鼓泡反應(yīng)器氣液分散狀態(tài)檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910033170.2
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109806815B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃正梁;郭曉云;孫婧元;楊遙;帥云;蔣斌波;王靖岱;廖祖維;張浩淼;陽永榮;王欣妍;楊勇;張池金
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B01J10/00
• 分類號: B01J10/00;G01N13/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開了一種射流鼓泡反應(yīng)器內(nèi)氣液分散狀態(tài)的檢測方法，通過測量反應(yīng)器壁面處液速，根據(jù)液速信號的時均值V_ave或標準差STD_v隨液體雷諾數(shù)的變化規(guī)律，確定反應(yīng)器內(nèi)的氣液分散狀態(tài)以及氣泛與載氣狀態(tài)的臨界雷諾數(shù)Re_jf、載氣與完全分散狀態(tài)的臨界雷諾數(shù)Re_jcd。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種射流鼓泡反應(yīng)器氣液分散狀態(tài)的檢測方法。

背景技術(shù)

射流鼓泡反應(yīng)器由反應(yīng)器筒體、設(shè)置在反應(yīng)器筒體頂部的液體噴嘴、設(shè)置在所述液體噴嘴下方的氣體分布器組成。在射流鼓泡反應(yīng)器中，利用垂直向下的浸沒式液體射流對氣泡的剪切破碎作用，可以實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相的高效混合。隨著液體噴嘴出口流速的增加，反應(yīng)器內(nèi)氣液分散狀態(tài)依次經(jīng)歷氣泛、載氣、完全分散等三種流型。其中，氣泛狀態(tài)和載氣狀態(tài)分界點對應(yīng)的液體噴嘴出口雷諾數(shù)稱之為泛點液體雷諾數(shù)，記為Re_jf，所述載氣狀態(tài)和完全分散狀態(tài)分界點對應(yīng)的液體噴嘴出口雷諾數(shù)稱之為完全分散液體雷諾數(shù)，記為Re_jcd。氣液分散狀態(tài)對反應(yīng)器的性能具有重要影響，氣液分散不好會使氣液混合效果和氣液傳質(zhì)效率變差，反應(yīng)速率降低。因此準確檢測反應(yīng)器內(nèi)的氣液分散狀態(tài)對于保證射流鼓泡反應(yīng)器處于良好的工作狀態(tài)有著重要意義。

氣液反應(yīng)器中氣液分散狀態(tài)的檢測方法有目測法、顏色示蹤法、聲發(fā)射技術(shù)等。與此不同，本發(fā)明通過測量不同條件下壁面附近液速的變化來判斷射流鼓泡反應(yīng)器內(nèi)氣液分散狀態(tài)。可用的測量液速的方法有Pavlov管測速法、熱模風速計測量法(Hot FilmAnemometry,HFA)、激光多普勒測速法(Laser Doppler Anemometry,LDA)、粒子成像測速法(Partical Image Velocimetry,PIV)等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于液速信號隨時間變化特征的射流鼓泡反應(yīng)器氣液分散狀態(tài)檢測方法，可以快速識別不同氣液分散狀態(tài)，包括以下步驟：

步驟1：測量射流鼓泡反應(yīng)器中的液速信號；

步驟2：對采集的信號進行預(yù)處理降噪，并提取液速特征參數(shù)：液速時均值V_ave以及液速標準差STD_v；二者的計算公式如下：

式中，N為數(shù)據(jù)點個數(shù)，V_L為液速。

步驟3：通過調(diào)整液體流量改變噴嘴處的射流雷諾數(shù)，獲得液速特征參數(shù)隨液體噴嘴出口處射流雷諾數(shù)的變化曲線；根據(jù)所述的變化曲線，確定氣泛與載氣狀態(tài)的臨界雷諾數(shù)Re_jf、載氣與完全分散狀態(tài)的臨界雷諾數(shù)Re_jcd；

步驟4：比較噴嘴出口液體射流雷諾數(shù)Re_j與臨界雷諾數(shù)Re_jf和Re_jcd，判斷反應(yīng)器內(nèi)氣液分散狀態(tài)：當Re_j＜Re_jf時，處于氣泛狀態(tài)；當Re_jf≤Re_j≤Re_jcd時，處于載氣狀態(tài)；當Re_j＞Re_jcd時，處于完全分散狀態(tài)。

其中，根據(jù)液速標準差STD_v確定臨界雷諾數(shù)的步驟包括：調(diào)節(jié)液體流量，從零開始逐步增大噴嘴出口液體射流雷諾數(shù)，記錄STD_v隨液體噴嘴出口射流雷諾數(shù)的變化曲線；STD_v隨射流雷諾數(shù)的增大，依次出現(xiàn)第一平穩(wěn)段、上升段、下降段和第二平穩(wěn)段；分別對STD_V變化曲線中的4個階段進行線性擬合，根據(jù)前兩個階段交點確定泛點射流雷諾數(shù)Re_jf1，根據(jù)后兩個階段的交點確定完全分散射流雷諾數(shù)Re_jcd1。