【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液固两相流颗粒浓度在线测量，尤其针对液相或固相可能会发生性质变化的液固两相流体系中固体颗粒浓度的在线测量装置及方法。
技术介绍
1、液固两相流系统广泛应用于化工、石油、制药、食品、环保等工业领域，特别是液固两相反应器是一种重要的反应设备，反应器内综合了流体力学、传热传质学、物理化学、化学反应动力学等多个学科。液固多相体系的基础研究十分重要，在该研究过程中液固两相体系内的固体颗粒浓度是影响液固两相反应体系内流动、传质和反应的关键参数，直接影响反应器的性能。因此，实时监测液固两相体系内颗粒局部位置的颗粒浓度具有重要意义。
2、液固流化床反应器是液固两相流的典型实例，在石油化工、生物、环境等领域得到广泛的应用。在液固流化床反应器存在复杂的多相流动、尤其是流动、传热、传质和反应之间存在复杂的相互作用关系，这也使得该类型反应器在工业化推广和应用方面缺少足够的理论指导。关于多相流体系中颗粒浓度的测量，在实验室研究和工业生产阶段测量技术千差万别。目前，化工反应器中局部颗粒浓度的测量方法主要包括取样法、电导法、光学法、ct和超声波等技术。取样法很难实现等速取样，而且操作繁琐无法实现在线检测。电导法是利用液固两相的电导率进行的测量，而液相组成和实验温度等条件的改变都会对电导性质产生显著的影响。而ct和超声技术测量颗粒浓度的报道较少，仅限在气固体系的流化床反应器的实验研究中有所应用，而且该设备十分昂贵，维护和调试费用高，暂时无法实现大规模的工业应用。而光学法具有使用简便、测量灵活，对外界因素干扰小，测量范围宽等特点，是一种
3、浊度计是根据浑浊的液固两相体系对光的散射和透射原理制成的光学测量仪器，属于光学法测量颗粒浓度的典型仪器，目前主要用于废水处理、化工、冶金、制药、化纤、发酵等行业，用来监测待测体系内的浊度即体系内悬浮颗粒浓度。对于液固流化床反应器内颗粒浓度的测量可以根据颗粒和液相的性质对浊度计的浊度与颗粒浓度的标定曲线，从而获得颗粒浓度的在线数据。但是在工业生产中的液固两相流反应器中大部分情况液相为反应或生成物料，而固体颗粒为催化剂，随着反应的进行液相产品和催化剂的光学性质可能会发生变化，这就导致在初始阶段得到的浊度与颗粒浓度标定曲线不准确，无法实现长周期的颗粒浓度的在线测量。
4、专利技术专利cn112816378a公开了一种基于浊度计获取气溶胶浓度的实时在线测量方法，通过气溶胶取样、冷却、水洗得到液固悬浊液，再实时测量悬浊液的浊度值，结合冷水总体积、取样时间、不凝气流量以及水蒸气份额计算得到气溶胶中颗粒的质量浓度。该方法操作复杂，程序繁琐，无法满足化工过程特别是液固两相流化床反应器内颗粒浓度的在线监测。
5、专利技术专利cn102109455a公开了一种液固两相体系局部颗粒浓度的方法，通过接收反射在固体颗粒上的红外线，并将光信号转化为电信号，然后通过电信号与颗粒浓度的关系得到待测体系中局部位置的颗粒浓度，从而实现液固两相体系内颗粒浓度的在线测量。但是对于工业生产体系而言，由于该方法无法调整电信号与颗粒浓度之间的关系，只适用于标定二者关系时的液相和颗粒相，对于部分随着反应进行液相或颗粒相会发生变化的体系无法进行准确的测量，只能停工后使用变化后的液相和颗粒对测量仪器进行重新标定后再进行测量与表征。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于浊度计的液固两相流中颗粒浓度的在线监测装置及方法，采用本专利技术的装置和方法，不但可以实现液固两相流体系内颗粒浓度的在线监测，还可以对浊度值与颗粒浓度的标定曲线进行校正以适应液相或颗粒相性质发生变化的反应体系，避免因需对测试仪器重新标定而导致装置停工，极大地提升了液固两相体系内特别是液固流化床反应器内颗粒浓度测量的简便性和灵活性。
2、本专利技术目的是通过以下方式实现：
3、本专利技术提供一种基于浊度计的液固两相流中颗粒浓度的在线监测装置，所述颗粒浓度在线监测装置包括第一浊度传感器，第二浊度传感器、第三浊度传感器、液固取样系统、变送器及计算机处理系统；第一浊度传感器位于液固两相流系统内的任一位置，液固取样系统包括取样管线、三通阀、液固床及放空阀，放空阀通过管道与液固床的顶部相连，液固床的底部通过管线与三通阀的出口i相连通，液固两相流系统通过管线与三通阀的入口相连通，三通阀的出口ii与废液管道连通，第二浊度传感器位于液固床的底部，第三浊度传感器位于液固床的中上部，第一浊度传感器、第二浊度传感器、第三浊度传感器均与变送器相连接，变送器通过数据传输线与计算机处理系统相连。
4、基于上述技术方案，进一步地，第三浊度传感器位于液固床高度的1/2～4/5处。
5、基于上述技术方案，进一步地，变送器将第一浊度传感器，第二浊度传感器和第三浊度传感器检测的光信号转化为电信号或浊度值后传入到计算机处理系统内。
6、本专利技术另一方面提供上述的在线监测装置在检测液固两相流系统或气固两相流系统中颗粒浓度中的应用。
7、基于上述技术方案，进一步地，液固两相流系统中的液相或/和固相的光学性质随时间的延长发生变化或不发生变化。
8、基于上述技术方案，进一步地，液固两相流系统中的液相包括但不限于水、甲醇、乙醇、叔丁醇、丙酮、可溶性盐溶液等。
9、基于上述技术方案，进一步地，固相颗粒粒径为0.1～5000μm。
10、基于上述技术方案，进一步地，固相颗粒的质量百分比浓度为0.001％～60％。
11、本专利技术还提供上述的在线监测装置检测液固两相流系统中颗粒浓度的方法，主要包括以下步骤：
12、对于液相或/和固相的光学性质不发生变化的体系，首先采用第一浊度传感器制作一系列固相颗粒浓度与电压值或浊度值的标准曲线，然后使用第一浊度传感器检测液固两相流系统中的电压值或浊度值，代入标准曲线，计算得到液固两相流系统中的颗粒浓度；
13、对于液相或/和固相的光学性质发生变化的体系，通过液固取样系统、第二浊度传感器和第三浊度传感器检测液固两相流系统中固相在满床状态和空床状态下的浊度值与颗粒浓度，进而对采用第一浊度传感器制作的一系列固相颗粒浓度与电压值或浊度值的标准曲线进行校正，然后使用第一浊度传感器检测液固两相流系统中的电压值或浊度值，代入校正后的标准曲线，计算得到液固两相流系统中的颗粒浓度。
14、基于上述技术方案，进一步地，对于液相或/和固相的光学性质发生变化的体系，所述方法包括以下步骤：
15、(1)打开液固床顶部的放空阀，并旋转液固床底部的三通阀，将液固床底部与液固两相流系统相连通，使液固两相流中的两相混合物流入到液固床内，待液固床内液固两相到达液固床高度的2/3以上时，旋转三通阀使液固床与液固两相流系统断开；
16、(2)待液固床内颗粒自由沉降到床层底部后，通过第二浊度传感器、第三浊度传感器分别检测得到液固床在满床状态和空床状态下的浊度值与颗粒浓度，分别记作(n0，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于浊度计的液固两相流中颗粒浓度的在线监测装置，其特征在于，所述颗粒浓度在线监测装置包括第一浊度传感器，第二浊度传感器、第三浊度传感器、液固取样系统、变送器及计算机处理系统；第一浊度传感器位于液固两相流系统内的任一位置，液固取样系统包括取样管线、三通阀、液固床及放空阀，放空阀通过管道与液固床的顶部相连，液固床的底部通过管线与三通阀的出口I相连通，液固两相流系统通过管线与三通阀的入口相连通，三通阀的出口II与废液管道连通，第二浊度传感器位于液固床的底部，第三浊度传感器位于液固床的中上部，第一浊度传感器、第二浊度传感器、第三浊度传感器均与变送器相连接，变送器通过数据传输线与计算机处理系统相连。
2.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，第三浊度传感器位于液固床高度的1/2～4/5处。
3.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，变送器将第一浊度传感器，第二浊度传感器和第三浊度传感器检测的光信号转化为电信号或浊度值后传入到计算机处理系统内。
4.权利要求1-3任一项所述的在线监测装置在检测液固两相流系统或气固两相流系统中颗粒浓度
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，液固两相流系统中的液相包括但不限于水、甲醇、乙醇、叔丁醇、丙酮、可溶性盐溶液等。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，固相颗粒粒径为0.1～5000μm。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，固相颗粒的质量百分比浓度为0.001％～60％。
8.权利要求1-3任一项所述的在线监测装置检测液固两相流系统中颗粒浓度的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对于液相或/和固相的光学性质发生变化的体系，所述方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，测量结束后，通过液固床底部的三通阀将液固床内的物料卸出，或通过放空阀通入一定的液体或气体将液固床内的液固两相输送回到液固两相流系统内。
...【技术特征摘要】
1.一种基于浊度计的液固两相流中颗粒浓度的在线监测装置，其特征在于，所述颗粒浓度在线监测装置包括第一浊度传感器，第二浊度传感器、第三浊度传感器、液固取样系统、变送器及计算机处理系统；第一浊度传感器位于液固两相流系统内的任一位置，液固取样系统包括取样管线、三通阀、液固床及放空阀，放空阀通过管道与液固床的顶部相连，液固床的底部通过管线与三通阀的出口i相连通，液固两相流系统通过管线与三通阀的入口相连通，三通阀的出口ii与废液管道连通，第二浊度传感器位于液固床的底部，第三浊度传感器位于液固床的中上部，第一浊度传感器、第二浊度传感器、第三浊度传感器均与变送器相连接，变送器通过数据传输线与计算机处理系统相连。
2.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，第三浊度传感器位于液固床高度的1/2～4/5处。
3.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，变送器将第一浊度传感器，第二浊度传感器和第三浊度传感器检测的光信号转化为电信号或浊度值后传入到计算机处理系...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄家辉，苏鑫，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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