[发明专利]一种固定床反应器气相停留时间分布测定系统及方法

说明书

本发明公开了一种固定床反应器气相停留时间分布测定系统及方法，所述系统包括：气体质量流量计，其用以实时检测进入固定床反应器的气体的质量值以及流量值；压力传感器，其用以实时检测固定床反应器进/出口两侧的压力变化电信号；数据采集器，其用以以所设定的采样频率采集所述压力变化电信号所对应的数字信号以及数据计算单元，其用以基于各所述数字信号获取固定床反应器内流体所对应的气相停留时间分布曲线。本发明解决了RTD测定方法中要么成本太高操作复杂如质谱，要么响应时间过长精度不够，无法真实反映示踪剂的浓度变化的弊端。

技术领域

本发明属于化工工程技术领域，具体的说是涉及一种固定床反应器气相停留时间分布测定系统及方法。

背景技术

停留时间分布(RTD)是连续操作反应或分离设备性能的重要参数之一；其中流体微团从进入设备到离开设备所经历的见时间称作停留时间，但由于流体在设备内流速分布不均、流体的扩散以及设备内存在死区等因素，致使各流体微团在设备中的停留时间长短不一，从而形成了停留时间分布。

目前RTD测定所采用的方法主要是示踪响应法，即在设备入口以一定的方式放入示踪剂，然后通过测量设备出口处示踪浓度的变化，间接的描述反应器内流体的停留时间。但该方法对于浓度检测的装置响应时间和精度要求较高，尤其对于气相流体来说，目前的浓度检测器对于在线式的浓度检测要么成本太高操作复杂如质谱，要么响应时间过长精度不够，无法真实反映示踪剂的浓度变化。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种固定床反应器气相停留时间分布测定系统，该系统通过利用同一反应器内气相压降的变化与浓度呈线性关系，将复杂的浓度检测转变为简单的进出口压降测量进而达到无需测量示踪气体的浓度，即可快速测定气相停留时间分布情况。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种固定床反应器气相停留时间分布测定系统，包括：

气体质量流量计，其用以调节进入固定床反应器的气体的质量流量值；

压力传感器，其用以实时检测固定床反应器进/出口两侧的压力变化电信号；

数据采集器，其用以以所设定的采样频率采集所述压力变化电信号所对应的数字信号；

以及数据计算单元，其用以基于各所述数字信号获取固定床反应器内流体所对应的气相停留时间分布曲线。

基于上述方案，进一步优选的，

所述数据计算单元至少包括：

压降计算模块，其用以获取每一采样时刻所对应的压降值；

流速计算模块，其用以基于所述压降值获取每一采样时刻所对应的流速值；

分布曲线绘制模块，其用以基于所获取的流量值绘制固定床反应器内流体所对应的气相停留时间分布曲线。

基于上述方案，进一步优选的，

所述压降计算模块基于所预置的压降计算模型计算出所述压降值，其对应的计算模型为：

其中，ΔP表示压降，λ表示摩擦系数，l表示固定床反应器内部所对应的当量长度，d表示固定床反应器内部所对应的当量直径，表示固定床反应器内部所对应的局部阻力系数，表示固定床反应器内部所对应的总阻力系数，u表示进入固定床反应器内部的气体流速，ρ表示气体的流体密度。

基于上述方案，进一步优选的，

所述流速计算模块基于所预置的流速计算模型计算出所述流速值，其对应的计算模型为：

其中，u_n表示某一压降值所对应的流速值；