[发明专利]通过使用微波辐射测量设备内部中的沉积物的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用微波辐射来测量设备内部中的沉积物的方法。另外，本发明涉及一种用于执行该方法的装置。

背景技术

当执行多种化学方法和工艺时，在所使用的诸如容器、塔器、热交换器或反应器的设备中产生不期望的沉积物。如果该设备包括催化剂，则该催化剂尤其频繁地受到该不期望的沉积物的影响。沉积物损害了正在执行的方法或过程，并且根据成分和位置甚至可能存在安全问题。因此需要在已经超过特定的量时除去这些沉积物。为此，必须停止所使用的设备。为了避免不必要的中断和以最优的方式确定维修间隔期，期望确定沉积物的量和可选择地确定沉淀物的类型。

在流体流经其中的设备的情况下，可以测量沿着处理体积的压力损失，以评估沉积物的量。然而，得到的结果是不精确的，也不允许得到沉积物位于设备中的哪处位置。

在所使用的设备中产生沉积物所涉及的方法的一个示例是碳氢化合物的催化反应，其中，催化剂上出现碳沉积物。由于碳沉积物，损害了催化剂的功能，从而当这些碳沉积物达到特定量时必须除去这些碳沉积物。

德国专利申请DE10358495A1公开了一种用于检测催化剂的状态的方法，其中，催化剂壳体的内部被形成为谐振腔/空腔谐振器。微波被注入该谐振腔中并且被再次检测。从谐振频率的偏移和/或谐振器的品质评估NOx对催化剂的所储存的材料的装填。

从GerhardFischerauer等人的出版物“Sensingthesootloadinautomotivedieselparticulatefiltersbymicrowavemethods”(Meas.Sci.Technol.21(2010)，035108)中已知，可以通过使用微波辐射测量碳烟沉积物对柴油机碳烟颗粒过滤器的装填。在该情况下，颗粒过滤器容纳在具有扩大的直径的一部分排气管中。该排气管由导电材料组成，并且可以用作微波的波导，微波被注入该波导中。在这里选择微波的频率，使得该频率低于排气管的具有较小直径的其它部分的极限频率，由此不发生微波的向前传输。该具有扩大的直径的区域因此构成微波谐振器，该微波谐振器的诸如谐振和阻尼的参数被确定。随着柴油机碳烟颗粒过滤器的逐渐装填，所监测的参数改变，从而可以评估碳烟颗粒的装填。

使用现有技术中已知的用于通过使用微波测量沉积物的方法的缺点是：首先，与在测量流体经过其中的设备上的压力损失时类似的方式，仅得到关于整个体积的平均信息。通过这种方式不可以对设备的内部中的沉积物进行局部分辨测量。

其次，已知的微波方法取决于所使用的微波辐射，该微波辐射与所检查的容器的几何结构相匹配。可以通过下列公式计算具有直径D和在两侧都具有开放的端部的真空圆柱谐振器的最低临界频率(截止频率)f_k：

f_k＝c/(1.71〃D)

其中，c表示光速。在具有约8cm的直径的圆柱壳体作为谐振器的情况下，f_k为约2.2GHz并且由此处在微波范围内，该微波范围通常达到从约1GHz至300GHz。然而，在多种化学加工和方法中，使用了相当大的设备，从而如果使用已知的方法，则所使用的谐振器将达到更大的尺寸。在具有1米直径的谐振器的情况下，临界频率为约175MHz并且由此不在期望的频率范围之内。另外，在大型工艺过程中使用的设备再一次相当大，这意味着谐振频率偏移至还会更低的频率。为了使用足够高的分辨率检测沉积物，可以不将注入的电磁波的频率选择成任意低。如果所要检查的设备的尺寸足够小，则可以容易地使用所描述的方法来在该设备中测量。然而，将已知的微波测量方法直接应用于具有任何期望尺寸的设备因此是不可能的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种方法，使用该方法可以简单确定设备内部中的沉积物。本发明的另一目的是提供一种测量方法，使用该测量方法可以在不中断在设备中进行的任何过程的情况下、以局部分辨的方式且实时地测量设备内部中的沉积物。

通过一种用于通过使用微波辐射测量设备内部中的沉积物的方法实现该目的，该方法包括以下步骤：

a)将至少一个微波谐振器布置在设备的内部中，其中，微波谐振器的内部连接至设备的内部，使得可以进行物质的交换，或将设备的内部形成为至少一个微波谐振器，

b)将微波辐射引入该至少一个微波谐振器中，以及

c)确定该至少一个微波谐振器的谐振频率和/或谐振品质，

其中，重复步骤b)和c)，基于该至少一个微波谐振器的谐振频率和/或谐振品质的变化得到设备的内部中的沉积物的量和/或类型。