[发明专利]一种粘性颗粒流化床的检测方法

说明书

本发明公开了一种粘性颗粒流化床反应器流化状态的声波检测方法，使用声发射信号检测方法检测粘性颗粒流化床，通过接收流化过程中颗粒撞击壁面以及颗粒间相互碰撞产生的声信号，对流化行为进行表征。另外料面为声波能量峰顶的距分布板最远处，料面上方声波能量快速下降，据此判断出流化床床高，结合初始填料时的流化床静床高可得床层膨胀比和床层空隙率；当某一位置出现多个能量峰值时，认为粘性颗粒流化床在床层中部出现了声波能量峰值，声波能量的最后一个峰值位置代表了床高，再结合流化床静床高可得床层膨胀比和床层空隙率。本发明检测过程中不需要侵入器壁，可以从根本上避免细粉堵塞问题，可用于粘性颗粒流化床轴向流化状态分布的检测。

技术领域

本发明涉及一种粘性颗粒流化床的检测方法以及一种粘性颗粒流化性质检测方法。

技术背景

细颗粒因其具有较高的比表面积，能够有效降低传质难度，而被广泛的应用于工业生产，如制药、冶金、石油化工等。但是由于其粒径较小，颗粒间作用力相对于重力较强，使得颗粒表现出粘性大的特点，因此也被称为粘性颗粒。由于较强的粘性，粘性颗粒易发生自聚，不利于生产操作和物料运输。在工业上，为了解决这一问题，常常使用流化气使颗粒流化以减少颗粒的自聚，例如流化床反应器、气力输送等。流化后的颗粒被分散开，颗粒间相互接触面积减少，颗粒整体粘性下降。

在粘性颗粒流化床工艺中，流化状态受到多个方面因素的影响，流型复杂多变，因此在粘性颗粒流化床实际应用时对其进行在线检测是十分必要的，能够保证装置处于最佳操作条件。但是绝大多数工业装置是使用不透明材料制作的，无法直接透过器壁肉眼观察，即可视化方法在实际工业运用中不适合。而其他检测技术例如磁性颗粒示踪、X射线摄像、颗粒多普勒图谱等方法也不适合在大规模工业生产中应用。目前工业常用的流化床检测方法为压力脉动检测。压力脉动检测作为传统的流化床检测方法，在检测气泡运动上已有广泛应用，且相应的信号分析手段也已经较为成熟。但是使用压力脉动检测作为一种侵入式检测方法，使用时需要在流化床壁面开孔，插入引压管进行引压，细颗粒会进入引压管并产生堆积，导致堵塞。在实际应用中，引压管一旦发生堵塞，将导致压力波动严重衰减，根据压力脉动得到的流化床流化剧烈程度弱于实际情况，影响生产中对工艺控制，甚至导致生产安全事故。因此开发一种适用于粘性颗粒流化床的非侵入式检测方法是十分必要的。

中国专利CN1544140A公开了一种流化床反应器声波检测的装置和方法，能够对反应器内粒径分布情况、聚团情况进行定性分析。同时声发射信号检测方法还可用于颗粒流化特性的研究，为工业设计前期的研究阶段提供检测方法。中国专利CN 1831494A提出，通过声发射信号特征值E_i确定颗粒起始流化速度和起始湍流速度，并将其用于聚丙烯颗粒流化特性的检测，所得检测结果与经典的压差法检测结果相对误差仅为5.18％。但该专利涉及到的颗粒类型均为Geldart B类颗粒，并未提出针对粘性颗粒流化性质的检测方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，使用声发射信号检测方法检测粘性颗粒流化床。通过接收流化过程中颗粒撞击壁面以及颗粒间相互碰撞产生的声信号，对流化行为进行表征。检测过程中不需要侵入器壁，可以从根本上避免细粉堵塞问题。本发明拓展了声发射信号检测的使用范围，进一步完善了针对粘性颗粒流化床的检测方法，可用于粘性颗粒流化床轴向流化状态分布的检测。

本发明提供一种粘性颗粒流化床检测方法，其步骤如下：

(1)使用声波检测系统采集流化床反应器壁面不同轴向高度的声信号。

(2)对接收到的流化床反应器声信号进行傅里叶变换得到声信号的功率谱图，计算声波能量E，计算每一个位置声波能量较其下面最近一个位置的声波能量的比值a。通过分析得到的能量E及其比值a定性分析流化床的流化状态，并以此为根据调节生产。