CN102494731A - 有机硅流化床床层高度的测量用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油化工生产过程参数测量，一种有机硅流化床床层高度的测量用装置，其特征在于，设有气体反吹系统，设有压力测量控制系统；本有机硅流化床床层高度的测量数据和诸多现场实验证明，床层高度测量的数学模型是可行的、可靠的。利用简单的、传统的电子变送器和辅助元件，通过DCS系统的强大软件控制功能，替代有辐射伤害、价格昂贵的γ射线测量仪，本发明的优点，是将传统的检测技术和现代先进过程控制技术相结合，应用于有机硅装置生产过程中床层测量上，替代了传统的γ射线料位测量仪，使装置处于有效控制状态，维护量大幅度降低，减少装置的运行费用，符合安全、健康和环保要求，安装容易，测量准确，给生产带来了可观的经济效益。

Description

有机硅流化床床层高度的测量用装置

技术领域

本发明涉及一种石油化工生产过程参数测量，更具体地说，涉及一种流化床的床层高度测量用装置。

背景技术

流化床是非均相反应器，反应气体自下而上通过流化床内的固体颗粒，当气体速度增加到一定程度时，颗粒被气体浮起作悬浮运动，这种现象叫固体流化，理想的流化状态，可使反应物转化率提高。流化床的床层高度是判断流化状态的一个重要手段。因此，床层高度的测量对于流化床的工艺操作非常重要。

传统流化床床层高度测量，应用γ射线料位测量仪，其缺点：

1、对人体有辐射伤害，操作人员有恐惧心理。

2、维护、检修、安装困难。

3、流化床内有档板或指形管影响测量结果。

4、测量结果误差大，影响因素多。

5、价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，寻找难以直接测量的过程参数的检测用装置。

现代先进过程控制技术，应用越来越广泛，也给生产带来了可观的经济效益。根据流化床的工艺特点，可以选择软测量技术实现床层高度的测量用装置。

软测量技术是针对难以直接测量而又对工艺操作非常重要的过程变量而采用的一种先进过程控制技术，首先选择与被测变量相关的一个可测变量，依据这个可测变量与难以直接测量的被测变量之间的数学关系，即软测量模型，并通过各种数学计算和估计方法，间接得到被测变量的值提供一种有机硅流化床床层高度的检测技术。

采用间接测量的思路，利用易于获得的信息，通过模型计算来实现对被测变量的计算，这种计算称为软测量技术，或称为软仪表，也称为虚拟传感器。建立软测量数学模型，配套一种有机硅流化床床层高度的测量用装置，通过在DCS控制系统中建立的数学模型计算出被测变量。

软测量数学模型是根据流化床化学反应动力学原理，在忽略器壁效应的情况下，作用于固体颗粒上的力有两种，一是向下作用的重力，另一种为向上的浮力和流体阻力。在颗粒悬浮静止时，向上和向下的作用力相等，可表示为

Hmf*At(1-εmf)ρsg＝hmfAt(1-εmf)ρfg+ΔPAt

得床层高度与压力降的函数关系为

H mf＝(1-Emf)(ρs-ρf)g/ΔP

式中H mf——临界流化点的床层高度(被测变量)

ΔP——流化床压力降(在线测量)

Emf——临界空隙率Emf＝1-1/R(R为膨胀比，1.15～2之间的常数)

ρs——固体颗粒密度(固定值，可测量)

ρf——流体密度ρf＝W/Vmf

W-固体颗粒重量(固定值，可测量)

Vmf——临界流化点床层体积Vmf＝V0*R

V0——固体颗粒堆积体积V0＝W/ρs

g——重力加速度(常数)

上式即为有机硅流化床床层高度的软测量数学模型。

根据上述有机硅流化床床层高度的软测量数学模型，可推导出流化床压力降与床层高度的动态特性相近、关系密切，又是可测变量，便于测量和维护，能满足模型精度要求，剩余的参数可以利用专家的经验和实验分析的方法获得，所以，选择流化床压力降作为软测量数学模型的可测变量，也就是说，通过测量流化床压力降，可以有效获得床层高度。所述流化床压力降系指流化床底部和顶部之间的压力降。

一种有机硅流化床床层高度的测量用装置，其特征在于，设有气体反吹系统，设有压力测量控制系统；反吹气体进稳压和流量调节器，进旋风除尘器，经截止阀再进取压管线，再进入流化床；旋风除尘器上部连有压力变送器，压力变送器为隔膜密封型压力变送器，其电信号送至DCS控制系统；旋风除尘器下部连有球阀，旋风除尘器出口连有截止阀，反吹气体经旋风除尘器进取压管线；反吹气体再经管线进流化床；所述管线与床壁径向轴线的夹角为40°～65°；所述取压管线与床壁径向轴线的夹角为40°～65°。

本床层高度测量用装置，利用简单的、传统的电子变送器和辅助元件，通过DCS系统的强大软件控制功能，替代有辐射伤害、价格昂贵的γ射线测量仪，克服γ射线测量仪的缺点，符合安全、健康、节能环保要求。

本床层高度测量用装置，利用现代先进过程控制技术和计算机软件系统，通过对数学模型程序的编制和功能块搭接，实现了难以直接测量而又对工艺操作非常重要的床层高度测量。测量结果满足工艺操作要求。

本床层高度测量用装置，利用传统的电子变送器使测量的可靠性增强，使装置不再因床层高度检测系统失效而处于盲操作状态，使装置的可操作性大幅度提升。

本床层高度测量用装置与软测量技术的应用，使工艺过程复杂、操作条件非常恶劣的有机硅装置的工作状况，在一定程度上得到了改善。

本发明的优点，是将传统的检测技术和现代先进过程控制技术相结合，应用于有机硅装置生产过程中床层测量上，替代了传统的γ射线料位测量仪，使装置处于有效控制状态，维护量大幅度降低，减少装置的运行费用，符合安全、健康和环保要求，安装容易，测量准确，给生产带来了可观的经济效益。

附图说明

图1为本发明的测量系统图。

图2为本发明的管线与床壁的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明作出进一步地详细描述。

有机硅流化床床层高度的测量数据和诸多现场实验证明，床层高度测量的数学模型是可行的、可靠的。根据上述有机硅流化床床层高度的测量数学模型，可知，流化床压力降与床层高度的动态特性相近、关系密切，据此需要设定一种压力测量用的装置。这种压力测量用的装置，需要解决两个问题：一是磨损问题，二是测量管路堵塞问题。堵塞问题，包括硅粉颗粒堵塞和反应过程中产生粘稠状的副产品的堵塞。简单的普通压力变送器，不能完全解决上述两个问题，必须采取相应的措施，才能有效测量。

如图所示，反吹气体进稳压和流量调节器1，进旋风除尘器2，经截止阀4再进取压管口6，反吹气体入流化床；旋风除尘器2上部连有压力变送器3，其电信号送至DCS控制系统，与流化床顶部压力变送器的电信号比较得到床层压力降，旋风除尘器2下部连有球阀5，旋风除尘器2连有截止阀4，反吹气体进取压管口6；反吹气体再进流化床，管线7与床壁径向轴线的夹角为45°，取压管口6与床壁径向轴线的夹角为45°，作用是使进入反吹管的硅粉容易吹出；管线7坡度45°，作用是使进入短管内的硅粉不易堆积。

稳压和流量调节器1的作用，是将测量用装置出口压力与流化床内压力调节达到平衡状态，选用金属管浮子流量计，配套有出口压力恒流器；旋风除尘器2，所示的外形结构，作用在于，将正常测量过程中飞入反吹管微量硅粉，聚集在旋风除尘器2的底部，聚集后排掉，避免这些微量硅粉集尘到其它部位形成堵塞。压力变送器3，选用隔膜密封型，相比普通变送器，可防止微量硅粉对变送器的损坏。截止阀4，选用卡套连接形式，安装维修方便。球阀5，选用法兰连接形式，球阀5更便于沉积的硅粉排放。取压管口6，所示的外形结构，为防止副反应产生的粘稠状物质，堵塞法兰短管部分，反吹用取压管口6要焊在床壁上，取压管口6与床壁径向轴线的夹角为45°，作用是使进入反吹管的硅粉容易吹出；管线7要伸入床壁，管线7与床壁径向轴线的夹角为45°，作用是使进入短管内的硅粉不易堆积。

Claims (3)

1.一种有机硅流化床床层高度的测量用装置，其特征在于，设有气体反吹系统，设有压力测量控制系统；反吹气体进稳压和流量调节器(1)，进旋风除尘器(2)，经截止阀(4)再进取压管口(6)，反吹气体入流化床；旋风除尘器(2)上部连有压力变送器(3)，压力变送器(3)为隔膜密封型压力变送器，其电信号送至控制系统，旋风除尘器(2)下部连有球阀(5)，旋风除尘器(2)连有截止阀(4)，反吹气体进取压管口(6)；反吹气体经管线(7)再进流化床。

2.按照权利要求1所述有机硅流化床床层高度的测量用装置，其特征在于，所述管线(7)与床壁径向轴线的夹角为40°～65°。

3.按照权利要求1所述有机硅流化床床层高度的测量用装置，其特征在于，所述取压管口(6)与床壁径向轴线的夹角为40°～65°。

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