[发明专利]一种喷液气固流化床中液相分配特性的测量方法

说明书

本发明公开了一种喷液气固流化床中液相在液滴与湿颗粒间分配特性的测量方法。其特征在于，通过用喷涂法在颗粒表面涂覆一层可逆热敏变色涂料，联用高速相机和红外热像仪同步拍摄喷液及颗粒流化过程，基于颗粒表面热敏涂料随温度变化而可逆变色的特性，以及干颗粒、液滴和湿颗粒在高速相机及红外热像仪上的不同成像特性，对干颗粒群、液滴群和湿颗粒群进行有效区分和动态识别，对比计算得到液相分配特性。根据本发明提供的喷液气固流化床中液相分配特性的测量方法，可方便、准确、实时地获得喷液气固流化床中的液相分配信息。

技术领域

本发明涉及一种喷液气固流化床中液相分配特性的测量方法，尤其涉及一种以可逆热敏变色材料作为示踪剂，通过高速相机与红外热像仪联用同步拍摄，借助图像优化处理手段，有效识别液相在液滴与湿颗粒间分配特性的测量方法。

技术背景

喷液气固流化床中液体的加入对工业生产产生不可忽视的影响。Kuipers(Chemical Engineering Science,2016,155:277-293)课题组采用红外热像仪考察了微量液体对床层温度分布的影响，并观测到颗粒带液导致的温度场冷点。在工业上，当向冷凝态乙烯聚合、催化裂化、流化焦化、流化造粒等流化床反应器引入液相后，床层内将形成雾化液滴和湿颗粒两种液相分配形式，其各自的分布范围直接影响反应器收率和产品质量。例如在流化焦化工艺中，液相在热煤焦颗粒上分散越好、湿颗粒比例越高，反应器收率越大。在冷凝态乙烯聚合工艺中，喷液区因在受到液体喷射和气固流化的协同控制而呈现可逆动态分布的特性，时刻决定着活性颗粒穿梭于反应器时所经历的宏观聚合环境。与此同时，冷凝介质液滴和湿颗粒分别对微观聚合环境起到不同的调节作用：液滴蒸发改变了气相氛围，颗粒持液改变了活性位点处的单体浓度并延缓活性的释放。由此可见，液相分布特性分布特性对于聚合环境具有决定性的作用，进而对聚合产物产生显著影响。

(Chemical Engineering Science,2014,116:317330)课题组认为划分液滴与湿颗粒作用区对流化床造粒质量的调控至关重要，并以电导探针为检测手段，利用γ-Al₂O₃颗粒的多孔性使附着于颗粒表面的液体迅速被孔道吸收而不激发电导信号，而液滴与探针碰撞则产生电导信号响应，由此逐点测得液滴作用区的分布。该方法的缺点是当颗粒达到饱和吸水或喷液流率增大时，湿颗粒区和液滴区的检测将发生混淆。

因此，尽管流化床喷液区包括液滴和湿颗粒两种液相形式，绝大多数文献还无法阐明液体在这两种形式间的分配特性及分布特征。鉴于此，本发明提出了一种以可逆热敏变色材料作为示踪剂，采用高速相机与红外热像仪同步拍摄，通过图像优化处理手段识别液相在液滴与湿颗粒间分配特性的测量方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是喷液气固流化床中液相分配特性无法获取的问题，提供了一种基于可逆热敏涂料变色以及高速相机/红外热像仪联用的液相分配特性实时测量方法。本发明采取的技术方案是：

步骤一：通过喷涂法将可逆热敏涂料涂覆在颗粒物料表面；

步骤二：在前壁透明或带有透明视窗的喷液流化床装置中进行流化实验；

步骤三：对于所述的前壁透明的喷液流化床，联用高速相机和红外热像仪同步拍摄流化过程；对于所述的带有透明视窗的喷液流化床，联用内窥镜式高速相机和红外热像仪同步拍摄流化过程；

步骤四：所述高速相机拍摄到的变色区域为湿颗粒群，不变色区域为干颗粒群+液滴群，所述红外热像仪拍摄到的低温区域为湿颗粒群+液滴群，高温区域为干颗粒群，据此，对所述拍摄图像进行优化处理和比对分析，获得液相在液滴与湿颗粒间分配特性。