[发明专利]用于分析包含固体物质液体并监视或控制包含此类液体的过程的方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于分析包含固体物质的工业液体样本的方法和设备。根据固体物质的颗度和/或质量将样本分级，从而产生样本粒级。将样本（30）引导至具有凹坑（31B）的分解通道（31）。施加具有不恒定时间速度分布的液体流通过所述分解通道（31），以便用液体流将样本的固体物质从所述一个或多个凹坑逐渐带走以提供所述样本粒级。在一个实施例中，分级在场流分级（FFF）通道（33）中进行。分级的样本从作为可选部分的均质器管（35）经由导管（36）引导至测量设备（37）以测量所述样本粒级中的至少一个的至少一个物理或化学性质。

技术领域

本发明包括包含固体物质的工业液体的测量和/或监视技术。特别地，本发明涉及包含固体物质液体的采样，比如森林工业、石油和采矿业及水处理过程的水悬浮液或滤液，以及样本的后续测量。更详细地，本发明涉及利用样本流的分级技术的在线分析方法和系统。

背景技术

可以离线地或在线地执行工业过程中的包含固体物质液体的监视。离线方法常常涉及到分批采样和实验室分析。其具有提供关于悬浮液的准确且多样化的信息的益处但遭受相当大的时间延迟。

另一方面，在线方法提供关于悬浮液的瞬时或几乎瞬时信息，但是能够获得的数据不如在实验室中能够实现的那样准确。某些悬浮液性质不能使用目前的在线技术来测量。

其中需要测量包含固体物质液体的显著领域的示例是森林工业，其中需要监视木浆样本或滤液，诸如，例如线水（wire water）或增稠剂滤液以便能够控制总体过程。此外，例如石油和采样业及水处理工业、尤其是水再利用、脱盐过程、尤其是膜法以及冷却水处理的包含固体物质液体测量起来是所关心的。许多此类悬浮液包括颗粒，其量和尺寸分布对即将到来的处理阶段具有相当大的影响。例如附聚实际上已被示出为是对造纸机上的沉积和相关流动性问题的主要威胁。然而，源于液体和滤液的木浆和制浆工业具有絮凝的强烈倾向，这使得其中的固体物质的分析具有挑战性。

某些现有技术纸浆样本或滤液监视技术已例如通过过滤、离心分离、沉淀或列流（column flow）而利用样本分级。仅有的已知连续分级器是也称为“管分级器”的列流分级器。例如在WO 2007/122289和WO 2010/116030中讨论了管分级器。

到目前为止，只有所谓的流式细胞术技术已示出在检测和评定例如源自于纸浆和造纸工业的纸浆样本或滤液中的颗粒计数、尺寸和/或类型方面是成功的。然而，该技术是相当尖端的，并且在测量之前要求在实验室中的手工样本预处理。另外，其不能被用于在线测量。流式细胞术测量的优点是非常全面地表征包含固体物质液体样本中的颗粒，由此，还能够检测干扰物质。

另一方面，存在某些轻质技术，其以例如样本的总体浊度的方式提供关于小颗粒的量的水平的在线信息。然而，此类信息不足以用于所有的过程控制需要，因为该方法不能基于例如颗粒的疏水性、粒度和/或性质来区别不同类型的颗粒，由此，未提供关于干扰物质的详细信息。例如在WO 2012/010744和WO 2012/010745中讨论的此类方法。

场流分级（FFF）表示非工业过程样本中的颗粒测量方面的方法。首先由J. C.Giddings在1966年描述的FFF允许在悬浮液中将具有不同物理性质的颗粒在物理上相互分离。在FFF中，将样本注入到FFF单元（cell）中，在那里，使颗粒经受例如温度、电、重力之类的场，因此样本中的颗粒沉淀。使液体流垂直于沉淀场而通过单元，并且因此较小（较轻）的颗粒与较大（较重）颗粒相比在流动方向上更快速地移动。在流单元中，颗粒在层流中行进且重颗粒比轻颗粒更快速地沉淀，并且因此重颗粒与轻颗粒相比在碰触流单元壁时经历额外摩擦。存在取决于应用且最明显地取决于一个人想要分级的粒度范围而可用的许多不同的FFF系统。例如，存在在通过离心力而引发重力场的情况下可用的沉淀FFF（SdFFF）系统。