[发明专利]测定管道中颗粒流的方法和装置

说明书

本发明涉及一种测定管道中的颗粒运动特性的方法和实现该方法的装置。本发明的方法尤其适合于测量在管道中连续或不连续运动的颗粒或小球的速度和截面。

在下列的正文中，管道是一个通称，它可以是任一类型的管道，封闭体，容器和反应器等，颗粒则可在其中环流。

本发明特别可应用于具有大体相等直径的小球形状的催化剂，经过一连串垂直安置的反应器的连续重整装置。在每一反应器的底部上，小球进入一在技术上被称作“提升斗”的送风输送部件，在那里，小球与在工艺过程中所产生的气体在压力下进行混合且吹通过一管子，被吹向下一反应器的上面的入口。在这一系列反应器的末端，催化剂小球由一气流引向再生炉，一旦再生，催化剂小球就可以再沿一系列反应器运动。这样一种连续重整工艺过程例如在本申请人提出的美国专利4,172,027中有所叙述。

在这些连续重整循环期间，催化剂的降解通常循着环路出现(一种称作磨耗的现象)，使催化剂转化成反应炉内炉条上的粉尘沉积物，特别是使连接各个反应器的底部和送风输送部件的管道中的催化剂颗粒的循环上发生变化。因为这些部件仅在一狭窄的范围内正常地作业，吹送的气体的流量必须小心地与待输送的颗粒的流量成正比，所以，通过测量，例如测量其位移速度来控制小球的良好循环是很有用的。

对管道中颗粒循环的参数的测量可以通过几种不同的技术手段来达到。

煤矿工业中常采用一种超声技术来测量流体中固体颗粒的位移速度。这种技术在于把两对超声波收发机沿管道安置在两个不同部位并将各接收机所接收到的、响应发射机所发射的脉冲而产生的信号进行相关处理，这种技术应用的实例可参见美国专利4,598,593。

也在煤矿工业中应用的另一种技术如美国专利4,506,541所述，这种技术是对在管道中环流的颗粒的密度加以测量。这主要是利用同位素源通过管道发射电子束且利用传感器来测量由颗粒所衍射的能(量)。

另一种众所周知的测量血细胞那样的环流颗粒的速度的技术可参见美国专利4,596,254。它主要在于测量由多普勒效应所产生的频移，该效应对穿过颗粒的光波起作用，并且通过自相关性测定其速度。

根据本发明的方法目的是为了控制在管道中环流的颗粒的流动，它包括：

-以一定流速将一流体注入至少一根经一出口通向管道中的管子，管子的截面在出口平面处至少具有一与环流颗粒截面相一致的截面，

-测量在例如管子或管子或管道之间代表流体压力随时间变化的信号，这些变化是由所述颗粒流过管子的出口而引起的，由此至少可推导出一个有效的参数。

本方法包括例如测量所述信号以确定在管道中是否存在环流的颗粒。

本方法进一步包括对所述信号进行相关性处理。

在管道中环流的颗粒截面彼此接近的程度下，对代表压力变化的信号的处理，包括对所述信号进行自相关处理，以便由此推导出流过出口的颗粒的流速。

根据本发明的另一实施例，本方法包括例如以一定的流速将一流体注入两管子中，这两管子则经过处在沿管道的两不同位置的两出口通入管道，各个管子的截面，至少在其出口平面上具有一与环流颗粒截面相一致的截面。

-分别测量表示在各个管中由于流过出口的颗粒流量引起的流体压力随时间变化的信号。

-对与两管子相对应的信号进行相关处理，从而确定颗粒的速度和截面。

根据本发明的方法特别适合于在非常易变的温度和压力情况下经常对酸性环境进行处理的许多化学工业装置中控制颗粒的流动。一根或几根不锈钢管，必要时馈以与在有关化学装置中循环的相同的流体，加上环流的流体一样，绝对值或差动压力测量装置，就足以产生可用来监测流量和了解它的某些特性有用的信号。这种装置的成本是相当低的。

根据本发明的装置使管道中环流的颗粒流量可加以控制。该装置包括至少一经过出口通向管道的管子，管子的截面至少在出口的平面处具有与循环颗粒截面相一致的截面，至少一与所述管子连通的、一定流速的流体源以及测定管子中由流过其出口的颗粒流所产生的压力变化的装置。

本装置还包括通过相关处理至少确定一表示颗粒环流的参数的处理装置。

在颗粒大体上具有同一截面时，处理装置适合于获得所述信号的自相关性，从而可推导出颗粒流过所述出口的流速。