[发明专利]一种旋转填料床用液体分布检测装置及方法

说明书

本发明属于在线测定旋转填料床内液体分布的技术领域，具体是一种旋转填料床用液体分布检测装置及方法。包括旋转填料床上设置有气体入口、检测口、气体出口和液体出口，压力传感器经检测口安装于旋转填料床内部，压力传感器与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接，气体出口与废气吸收槽连接，气体入口与气体缓冲罐连接，气体入口与气体缓冲罐之间设置有气体流量计和阀门，气体缓冲罐分别与储罐和风机连接，气体缓冲罐和储罐之间设置气体流量计和阀门，旋转填料床还通过液泵和液体储罐连接，旋转填料床与液泵之间设置液体流量计和阀门。本发明实现了旋转填料床内液体分布的在线检测，并具有实时性、连续性、能全面反映液体分布细节特征等。

技术领域

本发明属于在线测定旋转填料床内液体分布的技术领域，具体是一种旋转填料床用液体分布检测装置及方法。

背景技术

超重力技术是强化多相流传递与反应的一项突破性过程强化技术，该技术主要是利用超重力旋转填料床中填料的高速旋转实现对液体的高强度剪切、雾化、分散，相界面更新速率加快，气液相界接触面积增大，气液传质系数达到数量级的增长。目前，主要应用于脱硫、脱碳、除尘和纳米材料的制备等方面。

填料作为超重力旋转床的心脏部件，是气液高效传质的场所（或媒介），材质和种类等会直接影响到旋转填料床的传质效果，目前工业上最常用的是不锈钢丝网填料。但高速旋转填料内流动的液体不可避免的会发生壁流和沟流，导致液体分布不均，气液接触效率下降。1996年，Burns和Ramshaw在研究中已证实了填料内液体分布不均现象的存在；2001年，Sandilya也提到液相的分布不均导致气液传质效率的下降。

为解决旋转床内液体分布不均的问题，不少研究学者对旋转床内的液体分布器进行了改进。中国专利CN103239885A公开了一种具有中间进料的且内置液体收集再分布器的超重力旋转填料床装置，有效的改善了转子内的液体分布，提高了旋转床传质效率；中国专利CN102247706B公开了一种具有调控轴向液体分布的超重力旋转床装置，在旋转床内添加了导流管式、点面式、对开圆筒式和三角锥环形液体分布器等内构件，实现了液体在轴向上的均匀分布，填料得到充分利用，传质效果增强了60%-70%；2009年，谢爱勇设计了盘管式和圆盘式结构的随转子高速旋转的液体分布器，实现了液体初始均匀分布；中国专利CN102512913A公开了一种由下盘片、波纹筒和阻液板构成的能够促进液体沿轴向和径向均匀分布的液体分布器；中国专利CN203291545U公开了一种为解决逆流式旋转填料床液体分布问题而涉及的由带静态液体分布的管式及锥形液体分布器和动态U形及盘片式液体分布器组成的多级旋转精馏床用液体分布与再分布器；中国专利CN101890250A公开了一种多层圆筒式转动液体分布器，利用离心力，获得了良好的轴向和周向液体初始分布。综上可知，液体分布器改进后，气液传质效果得到了有效强化，但是，气液传质强化是否为液体分布均匀性的改善所导致，以及改善程度如何未见相关文献报道。

传统填料塔内液体分布均匀性检测方法有：接液法(a)、电导示踪法(b)、光纤传感技术(c)、断层成像技术(d)和激光诱导荧光技术(e)。其中，a、b两种方法操作简单，容易实现，但只能从宏观上对液体分布进行定性描述；光纤传感技术可对填料表面液膜厚度进行测量，但仅能达到局部测量，不能实现全场测量。所以，若要实现旋转填料床内液体分布的定量测量，以上方法均不适用。相比之下，d、e则提供了最有效的液体分布性能检测方法，两者都可以实现液体分布的可视化，并且可对液体分布做出定量分析。但是，d涉及到具有放射性的X射线和γ射线，超重力设备为高速旋转的动设备，射线会在填料内不断发生反射，同时，设备体积小，操作过程存在危险性，技术要求极高；e中的激光不能穿透金属，填料材质只能为有机玻璃，存在一定的局限性。由于以上诸多问题，至今未见国内有关直接测量旋转填料床液体分布性能的报道，如何改装旋转填料床、准确测量工作中旋转填料床的液体分布性能就有了重要意义。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种旋转填料床用液体分布检测装置及方法。