[发明专利]用于对设备的管道系统中的沉积物进行识别的方法和装置

说明书

提出一种用于对设备的管道系统中的沉积物进行识别的方法，其中该设备由流体流过。该方法以这样的方式将至少一个微波探针引入管道系统中，即流体朝向微波探针的对微波辐射透明的窗口(102)流动，并且微波经由至少一个微波探针耦合到管道系统中，其中使用一个或两个微波探针进行反射测量，和/或将至少两个微波探针彼此相距一定距离地引入管道系统中并进行透射测量，其中使用测量数据与基准或在先测量结果的比较来推断管道系统节段中的收缩部并确定收缩部处的自由横截面，其中从收缩部的识别来推导沉积物的有无。本发明的又一些方面涉及一种用于将微波辐射耦合到设备的管道系统中的微波探针以及用于执行所述方法的测量装置，该测量装置包括至少一个这种类型的微波探针。

技术领域

本发明涉及一种用于对设备的管道系统中的沉积物进行识别的方法，在所述设备中微波辐射耦合到管道系统中。本发明的又一些方面涉及一种用于将微波辐射耦合到设备的管道系统中的微波探针以及包括至少一个这样的微波探针的用于执行所述方法的测量装置。

背景技术

当执行许多化学方法和过程时，所使用的设备中产生不希望有的沉积物。沉积物危害所执行的方法或过程，并且取决于组成和情况，可能代表安全问题。一个示例是蒸汽裂解，其中通过长链烃(例如石脑油或乙烷) 的热裂解来获得乙烯和丙烯。该方法在管式反应器中进行，该管通常具有 80mm至120mm的内径和50m至200m的长度。为了进行裂解，通过炉来加热该管。该过程在处于2巴至3巴的范围内的稍微升高的压力下在高达1050℃的温度下进行，通过添加蒸汽来降低参与反应的各个组分的分压。在裂解之后，气体突然冷却至300℃以下的温度。尽管已经通过多年的经验稳定地优化了反应条件，但含碳物质以碳沉积物的形式留在管道的内壁上。这些碳沉积物在管道的内壁上形成固体层，并且可以达到处于几厘米的范围内的厚度。同时，碳沉积物不会在管道系统上均匀地出现，而是可以不均匀地分布在管道上，特别是在变化的工艺条件下，例如由于炉的设计导致的温度波动而导致的变化的工艺条件。

管道系统中的碳沉积物是有问题的，因为它们不仅会导致堵塞，而且还代表管道内壁与在管道中被引导的冷却器流之间的热绝缘(尤其是在吸热反应的情况下)。除了不均匀热被传递到在管道中被引导流之外，管道也可能存在局部过热，结果可能损坏管道。此外，由于与管道不同的热膨胀系数，沉积物在沿反应器向下行进时存在问题。在冷却期间可能发生损坏管道的机械应力。

因此，在现有技术中通常以预设间隔中断生产顺序并除去氧化所引起的碳沉积物。在这种情况下存在的问题是管道系统的精确状态以及因此管道系统中的碳沉积物的数量和位置是未知的。

可用以测量设备内的沉积物的方法在现有技术中是已知的。

WO2014/173889公开了一种通过使用微波辐射来测量设备内的沉积物的方法和装置。在这种情况下，将微波谐振器引入设备中，并确定微波谐振器的谐振频率。该设备可以是例如塔、热交换器或反应器。如果设备本身具有适合用作微波谐振器的直径，则设备本身也可用作微波谐振器。为了测量，将微波辐射引入谐振器，并确定微波谐振器的谐振频率和/或谐振质量。随后，使用共振频率和/或共振质量的变化来推断设备内的沉积物的数量和/或类型。

该方法的一个缺点是，设备本身必须具有适于用作微波谐振器的几何形状，或者必须将额外的微波谐振器引入设备中。如果设备本身用作谐振器，则也只能获得在整个体积上平均的数字，因此不可能推断出设备中的沉积物的分布。

US 6,909,669 B1公开了一种用于检测沉积物中的冲刷的装置和方法。该装置包括探针，该探针至少部分地嵌入沉积物中。另外，该装置包括反射计、电源和遥测发射器。探针包括两个平行的管，它们被引入沉积物中。这两个管形成信号耦合到其中的导管。导管的阻抗取决于导管周围的材料。在一个实施例中，信号的一部分在界面边界处被反射，测量运行时间。运行时间是界面边界离导管起点的距离的度量。或者，频率调制信号被耦合，频率例如从100MHz升至1000MHz。随后将反射信号与延时的原始信号混合，并且评估所产生的差分信号，差分信号的频率是离反射界面边界的距离的度量。