[发明专利]管内盐析层厚度增长的在线监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要用于石油、化工、造纸领域中输送含盐的液固两相流体时因盐析晶体在浓度、温度、速度等条件共同作用下不断析出，盐析层厚度连续增长而影响流程运行的在线监测方法及装置。

背景技术

盐析是以钠、钾离子为主要成分的单一溶液或多种物质的混合溶液中固体物质析出的过程，伴有盐析的液固两相(或多相)流动是工业上常见的现象，尤其集中于石油、化工、造纸行业中。在介质的输送中一旦发生盐析现象，析出的固相物质会发生沉降并以不同的速度粘结于管道内壁，沉积层会随着介质输送时间的加长而增厚，结果导致过流通道面积变小，流程需要的技术性能参数改变，影响到流程的正常运行，严重时需进行输送设备的清理与更换，造成不同程度的直接或间接经济损失。又由于工业钢制管路输运的封闭性和非透明性，通常对于这种危害人们难以及时发现和处理。常规的作法就是定期拆卸管路进行观测，如文献“管内绿液输运过程中结盐机理”(来源：江苏大学学报(自然科学版)2005，11(6)：514-516)所述，但这一作法既费力又不可靠。

美国田纳西州Oak Ridge National laboratory(ORNL)的Timothy D.Welch在发布的报告“Tank Waste Transport，Pipeline Plugging，and the Prospects for Reducing the Risk of WasteTransfers”(Source:Web site:http://www.osti.gov/contact.html，Aug 2001.)中提及了管道堵塞的六种机理，其中有三种机理涉及具有结盐或化学反应的两相流动，并运用多种数值计算方法研究了盐析过程。这种理论分析及数值计算不全面，没有将浓度、温度、速度等影响盐析速率的因素加以全面考虑，没有给出管内盐析层厚度随时间发展的趋势性分析。

国内也有采用从盐析机理出发，推导出相关的数学模型进而编制程序的方法来预测盐析量的方法。这种方法的不足在于一方面由于机理研究的滞后性导致计算结果与实际情况存在较大差异，另一方面其结果仅仅预测出输送介质中的盐析量，而不能给出管道内壁上盐析层厚度的具体数值。这一数值又是影响到整个工艺流程正常运行的关键性因素。

目前，由于缺少管内盐析层厚度增长的在线监测方法及装置，无法对输送盐类溶液的系统进行实时监控，也就不能保证其安全、稳定和可靠的运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种管内盐析层厚度增长的在线监测方法及装置，旨在实时监测输送盐类溶液工艺流程中管道内壁上由于各种因素影响的盐析层厚度的变化规律，以提高系统运行的安全性和相关设备的使用寿命。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的，一种管内盐析层厚度增长的在线监测方法，该方法包括如下步骤：

(1)在未发生盐析状态下，由高精度贴片热电阻7测得监测管段2外壁面温度T_w2，由高精度铠装热电阻3测得主流温度T_b及由环境温度测试热电阻9测得室内环境温度T_e；

(2)由计算机采集五个测点的温度信号，并分别计算外壁面因辐射及空气自然对流而产生的热损失q₁、q₂，列出主流至外壁面的总散热速率q；

(3)由第1、第2步计算盐析过程的对流传热热阻及系数h；

(4)在盐析状态，同样测得主流温度T_h、监测管段外管壁面温度T_w2及环境温度T_e，并由计算机连续采集温度信号；

(5)由第3、第4步的结果，根据以下两式计算出上述条件下的管内盐析层热阻R_f，及其所在圆柱面内径d_f：