[发明专利]流化床反应器中细粉扬析的监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及流化床反应器的操作优化，更具体地涉及流化床反应器中细粉扬析的监控方法。

背景技术

细粉扬析是指气流从流化床反应器内由各种粒径的颗粒形成的床层中选择性地夹带出细粉的过程。在鼓泡/湍动流化床反应器中，一般都设计了较高的自由空间或加设扩大段供颗粒沉降，选择性地设计旋风分离器以进一步回收细粉。在循环流化床中，一般都设计了旋风分离器以回收细粉。然而，采用上述手段并不能完全消除细粉扬析，仍有一定数量的细粉被带出流化床反应器进入后系统。这部分细粉如果不能回收利用，一方面会导致生产成本的提高，另一方面会引发循环气冷却器换热效率降低、压降升高、甚至堵塞等一系列问题，严重影响装置的长周期稳定运行。

传统的气相流化床聚合反应工艺中流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器、循环气管道等组成密闭循环回路。从流化床反应器出来的携带细粉的循环气在回路中循环运转，细粉可能粘附沉积在循环气管道、循环气冷却器、循环气压缩机等设备中。新型的多区循环聚合反应工艺具有类似的问题，构成密闭循环回路的多区循环反应器、循环气压缩机、循环气管道中同样存在细粉粘附沉积的可能。需要注意的是，这些细粉往往有一定的聚合活性，一般粒子愈细则活性愈高。高活性的细粉粘附后易熔融结块，使得循环气冷却器换热效率降低、压降升高，严重时甚至会导致循环气冷却器的堵塞。

当流化床聚合反应系统正常稳定运行时，大部分细粉都被循环气携带返回流化床反应器，细粉在循环系统中的累积量很小，循环系统只需要3个月或更长的时间清理一次。一般认为，流化床反应器的循环系统对细粉扬析量存在一个最大忍受量，当细粉扬析量低于最大忍受量时，清理循环系统所需的周期对工业生产而言是可以接受的；反之，当细粉扬析量高于最大忍受量时，聚合反应系统的运行周期将大为缩短，甚至导致非计划停车。不同的流化床聚合反应系统对细粉扬析的最大忍受量是不同的，对特定的聚合反应系统，需要结合实际操作经验确定合适的最大忍受量。

为了将流化床反应器的细粉扬析量控制在合理的水平，需要对细粉扬析量进行在线检测。细粉扬析量的检测属于气固两相流中固相流量检测的范畴。文献中提及的气固两相流中固相流量的检测方法包括静电法、光学法、电学法、微波法、声学法等，多是针对管道中固相流量的检测。例如，基于静电感应原理的静电流量计和基于超声波衰减原理的超声波流量计已经实现工业化应用。又例如，中国专利CN01126941.3通过检测透射光强的随机脉动程度得到煤粉密度、浓度、流速和流量等参数。中国专利CN98808828.2通过检测交变电场的频率偏移来确定两相流的气相中固体或液体的含量。欧洲专利EP0717269、EP0669522、美国专利US5177334和中国专利CN02827877.1使用微波测量系统来测量两相流的气相中固体或液体的含量。中国专利CN00125923.7通过侵入式地拾取管内流体粒子相互碰撞产生的声波来检测管道内介质流量。中国专利CN201210359840.8通过非侵入式地管内流体粒子相互碰撞产生的声波来检测管道内介质流量。中国专利CN201220349710.1采用Ｘ射线、γ射线等辐射源，通过测量射线通过流体的辐射强度衰减来获得气固两相流中颗粒的信息。但是，流化床聚合反应系统的细粉扬析检测具有被测对象直径大（>500mm）、气固两相流中固相含量低等特点，使用现有的检测方法不能实现对细粉扬析量地准确测量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种流化床反应器中细粉扬析的监控方法。

流化床反应器中细粉扬析的调控方法的步骤如下：

步骤1：在包括流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器、循环气管道的密闭循环回路系统中设置声学传感器，用于接收系统内流体流动过程中发出的声波信号A；

步骤2：将系统中细粉扬析量Q分为n个水平，Qi>Qi-1，i=1、2、……、n，n≥2，分别采集不同细粉扬析量水平下的声波信号作为标准信号，记为An；

步骤3：对系统运行过程中任一时刻采集的声波信号Ax，通过比较任一时刻采集的声波信号Ax与n个标准信号之间的距离rx,i的相对大小来确定任一时刻采集的声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx所处的水平；

步骤4：比较细粉扬析量Qx与细粉扬析量控制值Qset，如果Qx>Qset，则调节流化床反应器操作参数，并重复步骤3和步骤4，直至Qx<Qset；如果Qx≤Qset，则认为系统细粉扬析量在可忍受范围，不进行调控。