[发明专利]一种在线测定旋转填料床持液量的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于在线测定持液量的技术领域，具体涉及一种在线测定旋转填料 床持液量的方法和装置。

背景技术

旋转填料床又名超重力机，英文名为Rotating Packed Bed(RPB)，或HIGEE。 主要由壳体、转子、密封装置、液体分布器、传动轴及电机六部分组成。转子 是旋转填料床的核心部分，其主要作用是装载和固定填料并带动填料高速旋转。 转子由上下两个圆盘和内外两个圆筒形鼓壁组成，主要用于传递和反应过程。

持液量是反映填料层流体力学的主要参数之一，由动持液量和静持液量两 部分构成。对于旋转填料床，操作状态下存留于填料层中的液体与填料层体积 的比值称为总持液量。充分润湿的填料床层中停止气液两相进料，经一定时间 排滴直至液体流速每两分钟一滴出填料，此时存留于填料层中的液体量与填料 层体积比值称为静持液量，总持液量与静持液量之差为动持液量。在化学反应 工程中，填料的持液量是旋转填料床的流体力学性能和应用设计及操作的重要 参数，对传质、传热、压降和液体分散有直接影响。

静持液量是由表面张力和重力之间的平衡决定的，影响因素包括系统性质、 填料表面积大小、表面特性以及液体在填料表面的润湿角。表面积越大(即填 料尺寸越小)，表面越粗糙，润湿角越大，静持液量越大。一般认为，气体和液 体的流量对静持液量的影响不大。但在实际操作中，随着液体流量的增大，液 体的湍动增强，部分静持液量将转变为动持液量。

动持液量与填料特性、系统性质和气液两相流量都有关系，其中液体的流 量对动持液量影响最大，气体只是在载点(填料层中气液两相交互作用是否显 著的分界点)以上才对动持液量有显著的影响。动持液量要比静持液量大得多， 在实际操作中，静持液量往往可以忽略不计。

在恒定的操作条件下，持液量基本稳定在某个定值范围。依据定义，旋转 填料床持液量描述了旋转的填料中的液体量与填料层体积的比值，以(m³液 体)/(m³填料)表示。

传统填料塔的持液量测量方法有三种：重量法和容量法电导法。重量法是 将气、液流量分别调整到固定值，待流动稳定后，同时关闭反应器进、出口阀 门，再打开底部阀门使用收集器收集流出液体，收集时间为15-30分钟不等，称 重后计算得到动持液量，将设备拆卸下来称重，然后干燥填料再称重，取两质 量之差再计算得到静持液量。容量法则是根据停止操作后填料床中排出的液体 体积来确定持液量。吴兆亮(石油化工设备，1993，22(3)：31-35)等发展了 国外的水循环容量法，提出连续水循环容量法，即在不停止气液流动的固定喷 淋密度下连续改变空塔气速，测定压降同时测定持液量。这两种方法对于体积 大、填料多的静止填料塔可以忽略塔壁、管路、收集的影响，误差较小，但不 适合测量旋转填料床的持液量，旋转填料床相对于填料塔体积小很多，停留时 间极短，持液量小，导致手工操作测量误差较大，且耗时费力，测试点不连续， 得到的实验数据点数量有限，精度低。由于以上诸多问题，至今为止国内还没 有直接测量旋转填料床持液量的相关报道，如何改装旋转填料床、准确测量工 作中旋转填料床的持液量就有了重要意义。

从持液量定义出发，结合旋转填料床本身固有特点，测量旋转填料床的持 液量需要考虑以下二点：

(1)准确，旋转填料床体积小，液体经过旋转填料床的停留时间极短，因此 持液量很小，溶液挂壁、管路滞留以及称量都导致持液量的损失，所以应尽可 能消除这些影响，使测得的持液量更加准确。

(2)在线，旋转填料床与填料塔不同，旋转填料床的填料在工作中处于高速 运动状态，停留时间极短，利用重量法、容量法测量其持液量易受到设备开、 停车及开、关阀门的影响，因此旋转填料床持液量的测量必须实时在线测量。 在线测量不仅具有实时性、连续性、测量快捷等优点，而且可以得到大量实验 数据点。

发明内容

本发明为了解决现有持液量测量不适合旋转填料床测量用的问题，提供了 一种由电导法在线测量旋转填料床持液量的方法和装置。

本发明采用如下的技术方案实现：