[发明专利]雷达液位测量

说明书

公开一种通过雷达来测量容器例如化学反应器中的液体液位的方法。该方法具体涉及超临界流体存在于液体上方的情况。更具体地，该方法用于处理化学反应例如尿素合成的典型剧烈情况。本发明预见到延伸至液体中的管的使用，从而将雷达波引导到液体的表面液位。

本申请是申请日为2012年9月3日、申请号为201280029486.0、发明名称为“雷达液位测量”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及检测容器例如反应器中的液体液位的方法，其中超临界流体存在于上述液体上方。本发明具体涉及用于由氨和二氧化碳合成尿素的反应器中的液体液位的测量。本发明还涉及用于确定上述情况下液体的液位的装置。

背景技术

在进行化学工序时，通常需要对发生工序的装置中的液体液位进行监测。尽管存在很多方法来检测液体与气体的两相系统中的液体液位，在液体与超临界相结合存在的情况下，不是那么简单。不是严格气相也不是严格液相的超临界相，难以与液相区分。如果液体是沸腾的液体(在液体与超临界相共存于化学反应的情况下，这种情况经常出现)，这个问题变得更加严重。而且，在涉及腐蚀性物质的反应系统的情况下，液体液位的检测特别成问题。这种系统的最突出的例子是，通过氨和二氧化碳的合成而制备尿素。该反应涉及氨基甲酸酯的形成，其引起尿素合成区间中尿素与氨基甲酸酯的极具腐蚀性的混合物。这更加严格地限制了可用的检测方法。

迄今为止，常规方法包括放射性测量。然而，放射性材料的使用带来多个缺点。这不仅涉及放射性材料本身的潜在危险和所需的安全操作，而且涉及负面舆论的社会后果，以及当局对准予使用放射性物质做出限制的经济和监管后果。这些放射性测量的维护也非常密集。因此，需要一种技术方案，使得可以避免在氨合成区间或者其他液体与超临界相结合存在的系统的液体液位监测中避免使用放射性材料。

雷达(是原先“无线电探测和测距”的缩写)是已知的物体探测系统，其使用电磁波(具体为无线电波)来确定移动的以及固定的物体的距离、高度、方向或速度。雷达抛物面天线反射镜或雷达天线发射无线电波或微波的脉冲，无线电波或微波在其路径上的任何物体上反弹。物体向通常与发射机位于相同位点的雷达抛物面天线反射镜或天线返回小部分的波能量。背景技术包括使用雷达来测量液体的液位。

在第11届斯塔米卡邦尿素研讨会(2008)上，建议使用雷达来测量尿素合成中的液体液位。该建议需要在反应器中使用喇叭天线以及在汽提塔中使用立管。天线用于从发射机朝容器中介质发射无线电信号，并接收无线电信号遇到反射物体而产生的回波信号。对于喇叭天线，设想反应器中液体液位的表面将构成这些反射物体，并且产生的回波将形成可检测的信号。

然而，在实际中，该方法被证明不成功。尽管不容易确定确切的原因，清楚的是，在待检测界面在液体与超临界流体之间的系统中，信噪比(S/N比)为高度不适宜。S/N比在系统例如由二氧化碳和氨合成尿素的反应器中非常不适宜，这些系统不仅涉及液体和超临界流体的存在，而且其中液体本身通常是沸腾的。特别在前述尿素合成中，这更成问题，因为反应混合物的极端腐蚀性对用于监测液体液位的任意系统的可用性做出更严格的限制，更别提除涉及放射性之外的其他系统了。

背景技术还包括“导向雷达”液位测量的形式，其用于测量容器例如反应容器中液体的液位。现有技术通过沿杆引导雷达脉冲而进行操作。这种沿双钢杆的雷达液位测量类型在上述尿素研讨会中被预见。

背景技术包括WO 2004/046663。文中描述的是用于雷达类液位测量的装置和方法，其中微波信号经波导而传送。该方法的描述出于在气体例如空气存在于液体上方的情况下测量液体例如石油的目的。该公开既没提液体上方有超临界流体的具体情况，也没提在剧烈条件下进行化学反应时存在的液体的具体情况。相反，该公开针对在典型静态条件中的液体液位测量。

另一个使用雷达来测量容器中液体液位的背景参考文献是US 2004/145510。同样，文中提及容器中的静态条件，而非在剧烈条件下在容器中进行化学反应的动态情况。同时，参考文献也没提及超临界流体存在于液体上方的情况下对液体液位的具体测量。