[发明专利]分析含有固体物质的颗粒的液体样品的方法和系统以及此种方法和系统的用途

说明书

本发明涉及用于监测流中的颗粒性质的方法和系统，以及此方法和系统的用途。具体而言，本发明涉及像在森林工业、石油和采矿工业、以及在和水处理、脱盐或水再利用工艺中的含有固体物质的水性悬浮液或滤液的液体的取样，以及随后该样品的测量。将来自液体流的样品着色，以给含在样品中的颗粒染色，将该样品引导至第一流室(23)中，该第一流室(23)具有根据颗粒的尺寸或质量造成所述样品被分成颗粒群的装置。施加液流通过第一流室，以引起至少一个颗粒群流进第二流室(24)中。测量颗粒群以产生至少一种代表颗粒的量和/或性质的测量信号，并处理提取各颗粒群体的关键变量，并将它们呈现为关于颗粒的计数和尺寸和/或它们的疏水性方面的颗粒群或全样品的分析。

发明领域

本发明包括含有固体物质的工业液体的测量和/或监测技术。具体而言，本发明涉及像在森林工业、石油和采矿工业、以及水处理、脱盐或水再利用工艺中含有固体物质的水性悬浮液或滤液的液体的取样，以及随后样品的测量。更详细地，本发明涉及利用样品流的分级技术的在线分析方法和系统。

发明背景

需要测量含有固体物质的液体的显著的领域的实例是森林工业，其中需要监测木浆样品或滤出液，例如，如网水(wire water)、白水、增稠剂滤出液或另一类似的纸浆滤出液、或循环水，以便能够控制全过程。如在石油和采矿工业过程中，以及在水处理工业(像水再利用、脱盐工艺和冷却水处理)中，使用的液体常含有需要测量和监测的固体物质。

此类过程可离线或在线进行，其中离线法常包括分批取样和实验室分析。它们具有提供悬浮液的精确且多方面的信息的益处，但是因显著的时间延迟而蒙受损害。另一方面，在线法提供悬浮液的即时或几乎即时的信息，但是可获得的数据通常不如在实验室中可达到的那样精确。一些悬浮液性质使用目前的在线技术不能测量。

很多此类悬浮液包含颗粒，所述颗粒的量和尺寸分布对于即将到来的过程阶段具有显著的影响。如团聚实际上已显示是造纸机上的沉积和相关运行问题的主要威胁。制浆工业中的液体和滤出液也具有强烈的絮凝倾向，这使得液流中的固体物质的分析具有挑战性。

一些现有技术纸浆样品或滤出液监测技术已利用样品分级，如通过过滤、离心、沉降或柱流。仅知的连续分级器是柱流分级器，也称为“管式分级器”。管式分级器如在WO2007/122289和WO 2010/116030中讨论。

所谓的流式细胞术技术已证明成功检测并评估源自制浆和造纸工业的纸浆样品或滤出液中的如颗粒计数、尺寸和/或类型。但是，那种技术需要在实验室中的手动的样品预处理，并且不能用于在线测量。其它已知的技术，如在WO 2012/010744和WO 2012/010745中讨论的，提供了样品的总体浊度的在线信息。但是，那种信息对于全部的过程控制需要是不够的，因为所述方法不能基于如疏水性、颗粒尺寸和/或颗粒性质来区分不同类型的颗粒，由此不提供干扰物质的详细信息。

场流分级法(FFF)代表一种测量非工业过程样品中的颗粒的方法。FFF首先由J.C. Giddings于1966年描述，该方法允许将悬浮液中彼此具有不同的物理性质的颗粒进行物理分离。原则上，使液流通过垂直于场(如重力场)的池，其中较小的(较轻的)颗粒相较于较大的(较重的)颗粒在流方向上移动地更快。可应用于FFF池的其它场包括温度和电。

在流动池中，颗粒以层流行进，且重颗粒比轻颗粒更快沉降，并因此相较于轻颗粒，重颗粒在接触流动池壁时经历额外的摩擦。取决于应用，并最显著地取决于某人欲分级的颗粒尺寸范围，存在很多不同的可利用的FFF系统。例如，有其中重力场通过离心力被诱导的沉降FFF (SdFFF)系统可利用。

但是典型的是SdFFF系统仅能够处理非常小量的样品，其不适用于造纸厂样品，若浊度用作主要检测指标(detector)的话。源自工业过程的样品(如造纸厂样品)的主要问题是纤维，且特别是细小纤维的存在，所述纤维在FFF池中具有强烈的絮凝倾向，并因此堵塞池。这使得分级具有挑战性，因为短纤维也截留轻颗粒。