专利名称：控制工艺中发泡的方法
技术领域：
本发明涉及控制工艺中发泡的方法。本发明也涉及防止液体中过度起泡的在线早期预警方法。
技术背景发泡是工业过程中的已知现象，当发泡程度相对低时不会引起问 题。但是，工业过程中的过度发泡可导致液体的溢出。因此，过度发 泡通常是不希望的和需要防止或抑制过度发泡。特别是在精炼厂过程 中，过度起泡可引起严重的操作问题和故障。过度发泡通常由于工艺 液体的组成变化或工艺液体经受的条件变化而发生。例子是所谓的气体处理工艺，即其中通常通过使气体物流与胺液 体在吸收器中接触而从气体物流脱除酸性污染物的方法。在气体处理 工艺中，将污染物从气体物流转移到液体，得到包含污染物的负载液 体。由于污染物的存在，负载液体更容易过度发泡。(负载)胺液体的 过度发泡将使液体从吸收器溢出，产生主要问题。其中可能发生不希望的过度发泡的另一个例子是从一个容器向另 一个容器泵送原油。原油通常包含可引起发泡的污染物。由于压力的 下降，过度发泡可能出现和石油可能从容器溅出。在本领域中，描述了评价工艺中泡沫形成的各种方法。通常，已 知的方法是基于测量泡沫的稳定性或泡沫层的高度。例如，评价液体中发泡性的方法描述于US 3, 739, 795。在US 3， 739， 795中描述的方法是基于在从液体取出的分流中人工引起发泡 和通过电导率测量评价发泡性。在US 3， 739， 795中描述的设备和方法的缺点是需要产生泡沫以进 行测量。这导致耗时的方法。此外，由于在通常具有低泡沫形成倾向 的液体中产生泡沫较困难，该方法不适于这些液体。在US 3， 739， 795中描述的方法的另 一个缺点是由于该方法是基于 电导率测量，液体需要具有一定程度的电导率。这使该方法不适于不 具有要求程度电导率的工艺液体。另外，电导率测量对可能在工艺中 存在的具有一定程度电导率的污染物敏感。还有另一个缺点是污染物 在电导率探针上的沉积使得需要经常定期清洁这些探针。另一种方法和设备描迷于DE 19, 736,679。在DE 19, 736,679中 应用的方法依赖于超声测量以测量平均泡沫高度。使用高速照相机测 量气泡直径。在DE 19, 736, 679中描述的方法的缺点也是需要首先形 成泡沫以进行测量，从而导致耗时的方法。因此需要在工艺中、特别是在其中不希望发泡和发泡可导致操作 问题的工业工艺中评价和控制发泡的简单和通用的方法发明内容为此目的，本发明提供控制工艺中发泡的方法，所述方法包括如 下步骤(a) 从所述工艺抽出工艺液体和通过使所述工艺液体与起泡气体 接触而在所述工艺液体中产生气泡；(b) 测量各气泡寿命以获得气泡寿命数据；(c) 使用气泡寿命数据以预测所述工艺液体的泡沫形成倾向；(d) 如果气泡斧命数据表明会过度发泡，则调节所述工艺以防止过 度发泡。
具体实施方式
本发明的方法提供在工艺中控制发泡的相对简单和快速的方式。 由于通过气泡寿命数据评价发泡倾向，不需要人工形成泡沫。因此， 过度发泡的出现可以在早期阶段预测和因此利于发泡的控制。另一个优点是可以在即使通常在一定工艺条件下具有低发泡倾向 但当工艺条件发生变化时引起不希望的过度发泡的工艺中评价和控制 发泡。由于本发明的方法提供评价发泡倾向的可能性而不必须产生泡 沫，可以在即使通常具有低泡沫形成倾向的工艺中评价发泡倾向和可 以在工艺中控制发泡。本发明方法的又一个优点是工艺液体中挥发性组分的蒸发少得 多。控制发泡的已知方法都包括形成泡沫。为在液体中产生泡沫，通 常将气泡在高速下喷射入液体，从而促进液体中挥发性组分的蒸发。 本发明的方法并不包括产生泡沫。挥发性组分的蒸发因此相当少。由 于工艺液体的组成在测量期间不会明显变化，这使得能够更好地限制 工艺条件。另外，由于该方法不受工艺液体组成变化影响，发泡倾向 的评价会更精确。本发明的方法可以应用于可能经历过度发泡的任何方法。该方法 特别适于石油工业中所谓的气体处理工艺。气体处理工艺的目标在于 通过将污染物、特别是硫污染物从气体物流转移到液体从而脱除这些 污染物以纯化气体物流。由于这种转移，获得包含污染物的负栽液体。典型地，在气体处理工艺中选择工艺参数使得在要纯化的气体物 流和液体之间的接触尽可能高以促进污染物从气体物流向液体的转 移。但是，这样会增加过度发泡的倾向。因此，在来自气体处理工艺 的工艺液体中，发泡问题经常发生和可导致严重的操作问题。通常的疏污染物是H2S、 C0S、 CS2和RSH。可能存在的其它污染物 包括较高级烃(在天然气物流中存在)、润滑油、细碎的悬浮固体、表 面活性剂和液体的降解产物。要纯化的气体物流中污染物的量可变化， 从而使这些污染物在工艺液体中的浓度变化。相信污染物的该变化浓 度可引起过度发泡的出现。当工艺液体(特别是气体处理工艺中的工艺液体)包括胺水溶液 (特别是选自单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的一种或多种化合物的水 溶液)时，发泡是特别麻烦的。这种含胺液体通常显示发泡倾向，在污 染物存在下甚至更加明显。在胺溶液中，胺化合物的降解产物可能污 染溶液和引起发泡。在氧存在下，在氧和胺之间可发生反应以形成甲 酸、乙醇酸和草酸。这些酸的离子形成热稳定的盐，该热稳定的盐污 染胺溶液和可引起发泡。本发明的方法提供评价工艺液体发泡倾向的 简单和快速方式，包括使用胺水溶液从气体物流脱除污染物。本发明的方法也适于包括原油的工艺液体。原油自身具有低的发泡倾向。但是，通常少量或更大量的气体在原油中溶解。溶解气体的量变化和可以从0. 01体积％直到几个体积百分比。此外，少量表面活性剂可能在原油中存在，例如由于为获得原油的探测过程的结果。这 些表面活性剂可促进发泡。当使包含原油的液体经受条件变化使得气 体与液体分离时，过度发泡可发生，特别是在(少量)表面活性剂存在 的情况下。这种条件的例子是压力的变化。在高压下，气体通常在原油中溶 解和发泡较少或没有发泡。当包含原油的工艺液体经历压力降低时， 例如当工艺液体从一个容器转移到另一个容器时，尤其出现发泡。典型地，压力的降低值为5-IOO巴，优选IO-50巴。压力降低释放出的 气体量足以引起发泡。本发明的方法能够评价和控制原油液体中的发泡。由于不需要产 生泡沫，可以使用本发明的方法以快速和简单的方式评价包含原油的 工艺液体的发泡倾向。这能够评价是否过度发泡会发生，例如当将包 含原油的工艺液体从一个容器转移到另 一个容器时。在本发明方法的步骤(a)中，将工艺液体抽出和通过使工艺液体与 起泡气体接触而在这种工艺液体中产生气泡。应理解工艺液体仍然可 能包含少量气体例如气体组分。在气体处理工艺中，典型地这些气体 组分是从气体物流脱除的污染物。如果必须，从工艺中抽出工艺液体 可包括工艺流体本体分离为气相和液相。优选地，仅抽出相对小部分、优选至多500毫升、更优选至多100 毫升工艺液体。应理解在工业过程中，与工艺液体的总量相比如此少 量是可忽略的。通过仅抽出所有工艺液体的相对小的部分，本体工艺 液体几乎没有减少和工艺过程不受该方法影响。合适地，工艺液体从 气/液接触器或从气/液分离器取出。气/液接触器或分离器的类型对本 发明不是关键的。优选地，以受控方式将起泡气体引入工艺液体。例如，可以使用 调节阀，由此每次将少量起泡气体泵送入或压挤入窄管直到形成气泡。 典型地，少量起泡气体为得到的气泡体积的0.05-0.5，优选为得到的气泡体积的0.1-0.3。通过应用这些少量，保证每次一个气泡的受控 形成而同时可以在足够短的时间内产生单个气泡。泵送或压挤可以连续或不连续地进行。当泵送或压挤连续进行时，将少量气体连续泵送或压挤入窄管直到形成气泡。在优选的实施方案 中，泵送或压挤不连续地进行，从而允许在将下一个气体量泵送或压 挤入窄管之前每个小气体量均达到窄管的顶部。组合的气体量一起在 气/液界面形成气泡。当应用不连续泵送时，更容易控制仅形成一个气 泡。另外，泵送可以容易地按照需求停止和持续。用于产生气泡的起泡气体可以是惰性气体例如氮气或氦气。优选 地，从工艺中的某一点从气体物流取得气体。如果所述工艺是气体处 理工艺，可以通过小的分流从包含污染物的气体物流取得起泡气体。使用此气体物流的优点是在测量池中甚至更接近地模拟工艺中的实际 条件。这是能够评价发泡倾向和控制工艺中发泡的甚至更好的方式。产生气泡的优选设备包括测量池、布置在测量池内部的窄管和连 接到窄管的泵。在测量池中存在气/液界面。通常，气/液界面水平取 向。气/液界面的气相优选由空气形成，但也可以由用于产生气泡的气 体形成。应理解测量池中的液相包含工艺液体。在测量池中，每次在气/液界面产生一个泡沫。当检测到一个气泡 时停止泵送或压挤。合适地，通过布置在测量池内部的窄管、优选毛细管引入气体。 优选地，窄管的直径为测量池直径或宽度的0.01-0.5，更优选 0.01-0.1。使气体流过该窄管并到达气/液界面。通过使用窄管，由于 气体通过管子的流动更緩慢和因此更受控制，因此利于受控产生一个 气泡。合适地，窄管的顶部布置在气/液界面以下以能够使气泡通到气 /液界面。应理解可以使用多个管子。例如，可以采用彼此平行排列而布置 的多个窄管，每个管子连接到将气体引入管子的设备。通过允许从每 个管子出现一个气泡，可以产生几个气泡。典型地，在管子顶部和气/液界面之间的距离为一个气泡直径到10个气泡直径，优选2个气泡直径到5个气泡直径。优选地，将泵连接到窄管以将起泡气体引入管子。合适的泵是能 够受控释放少量气体的精密泵。优选的泵是注射泵，它允许包含在注 射器中的特定体积的气体排空入毛细管以产生气泡。可以通过设定注 射器的体积到所需值而以容易的方式预先确定如此产生的气泡的大 小。另一个优点是由于已知注射器中气体的体积，可以使用预定数目 的少量气体。这利于系统的自动化和能够达到更好的再现性。合适地， 泵或压挤每次通过泵送或压挤少量气体进入毛细管直到形成一个气泡而产生一个气泡。尽管在本发明的方法中，挥发性组分的蒸发非常少，但测量池可 以任选地例如由盖子或由密封件覆盖以进一 步防止挥发性组分从测量 池中包含的工艺液体中蒸发掉。覆盖测量池的另外优点是测量设备可 以在高压和高温下操作。由于大多数工艺在高压和高温下操作，当使 用覆盖的测量池时，该方法可以容易地整合到工艺中而不需要压力或 温度降低。优选地，测量池进一步包括建立从液体的透视看到的气/液界面的 凸面形状的设备。用于建立凸面形状的合适设备的一个例子是填充测 量池到获得凸面形状的水平的设备。典型地，使用在测量池入口的调 节阀，从而能够实现液体进入测量池直到所需液位的受控流动。用于建立凸面形状的另一种合适方式是通过降低测量池壁的表面 张力到该表面张力小于液体表面张力的程度。不希望由任何理论约束， 相信在测量池壁和液体之间的表面张力差异将液体从测量池壁驱离， 从而导致液体的凸面形状。测量池壁表面张力的下降例如可以通过采 用具有低表面张力的物质涂覆测量池壁达到。优选的物质是Teflon, 这是由于它已经证明的表面张力降低性能和耐用性。各气泡寿命可以采用多种不同的方式测量。在第一个实施方案中，电导率测量值用于测量气泡的寿命。在此 情况下，使用电导率探针，它可检测气泡的破坏。当工艺液体具有导 电性能和相对不含污染物时可以有利地釆用这个实施方案。在第二个优选的实施方案中，使用光发射例如通过包括光源和检 测器的设备测量各气泡寿命。在此实施方案中，典型地光源发射指向 气泡的光束。将检测器优选以 一定的方式布置使得当不存在气泡时检 测器具有检测光束的最大灵敏度。检测器记录由气泡引起的光束中断。 气泡的寿命取为其中使光束中断的时间。合适地，可以利用可见光或 红外光。这个实施方案提供的优点是可以测量各气泡寿命而不管例如工艺 液体的电导率程度或工艺液体的任何其它特征性能。另 一个优点是设 备相对容易操作，这是由于不需要如使用电导率测量的情况定期清洁 电极。又一个优点是如果工艺液体包含污染物例如在气体处理工艺中， 测量不受影响。不象例如在其中使用电导率测量的情况，检测对污染 物的存在不敏感。在第三个实施方案中，超声测量用于测量各气泡寿命。在这个实 施方案中，检测器典型地发射指向气泡的超声波。当气泡完整时，超 声波中断。检测器检测超声波的中断和将其与气泡寿命关联。使用超 声测量的优点是该测量甚至可以在非常混浊的体系中或在具有低电导 率的体系中进行。应理解取决于所述工艺，单个气泡的寿命可能变化较大。典型的各气泡寿命为1-6000 ms。气泡寿命数据用于预测工艺的发泡倾向。应理解基于气泡寿命数 据的发泡倾向评价尤其取决于工艺的类型和工艺液体的組成。评价发泡倾向的一种方式是测定平均气泡寿命。相信更长的寿命 反映更高的发泡倾向，这是由于气泡存在足够久以产生泡沫。典型地， 大于2000 ms的平均寿命表明预期会出现过度发泡。评价发泡倾向的另一种方式是确定是否部分气泡寿命大于某一数 值。通常，如果气泡总量1-60%、优选5-30%的寿命大于某一数值，典 型地为500-6000 ms，则表明预期会出现过度发泡。评价发泡倾向的又一个方式是通过中值气泡寿命。中值气泡寿命 是50。/。的气泡寿命更长和50%的气泡寿命更短的寿命值。在气泡寿命的累积分布(纵轴)对测量的气泡寿命(横轴)的图线中，中值气泡寿命是对应于纵轴上0. 5的累积分布的气泡寿命。其中调节工艺的方式取决于工艺的类型和工艺液体。调节工艺的优选方式包括加入一定量的消泡剂，特别是在工艺液体是包含污染物 的含水液体的情况下。加入合适的消泡剂是调节工艺液体发泡性的相 对简单方式和可以自动化。合适的消泡剂例如是硅氧烷化合物或高沸 点醇。消泡剂的剂量取决于发泡倾向和因此应当相应地调节。典型地， 消泡剂的加入量使得(本体)工艺液体中消泡剂的浓度为5-20 ppm,优 选10-15 ppm。本发明也提供评价液体中消泡剂活性的方法，其中测量液体中各 气泡寿命，和样品池中的液体包含消泡剂。调节工艺的另一个可能方式是脱除过量污染物，该污染物可能是 例如气体处理工艺中过度发泡的原因。可以例如使用 一个或多个外部 过滤器或过滤床将污染物至少部分脱除，优选脱除大部分。特别是发 现活性炭过滤床得到令人满意的结果。在其中污染物能够引起进一步 损害(如其中包含工艺液体的容器壁的腐蚀)的情况下优选是这种方 法。如先前详细描述的，这个现象特别是在使用含水胺体系的气体物 流处理中出现。现在通过如下非限制性实施例描述本发明。实施例1:气泡寿命分布在包含40%二异丙胺、3%乙酸和水的溶液中在上述测量池中产生 单个气泡。通过在布置在测量池内部的毛细管中引入氮气产生气泡。 将毛细管连接到注射泵。测量各气泡寿命。各气泡寿命的累积分布对 气泡寿命(以毫秒计)在
图1中给出。评价泡沫形成倾向的一种方式是 通过中值气泡寿命。中值寿命相应于累积气泡寿命分布对气泡寿命的 图线纵轴上的0. 5。实施例2:消泡剂浓度的影响在包含40%二异丙胺、3%乙酸、消泡剂和水的溶液中在测量池中产生单个气泡和通过在布置在测量池内部的毛细管中引入氮气而产生 气泡。将毛细管连接到注射泵。测量各气泡寿命。改变消泡剂的加入 量。不改变消泡剂的类型。具有不同消泡剂浓度的溶液的各气泡寿命的累积分布对气泡寿命(以毫秒计)在图2中给出。随消泡剂量增加观 察到降低的气泡寿命。实施例3:消泡剂类型的影响如实施例1中所述在包含40%二异丙胺、3°/。乙酸、消泡剂和水的 溶液中在测量池中产生单个气泡。气泡寿命数据在四个溶液中产生， 一个溶液不含消泡剂(A)和三个溶液每个包含不同的消泡剂(B、 C和 D)。评价泡沫形成倾向的一种方式是通过中值气泡寿命。中值寿命相 应于累积气泡寿命分布对气泡寿命的图线纵轴上0. 5的气泡寿命(参 见图1和2)。图3显示作为消泡剂剂量(以ppm计)函数在这四个溶液中测量的 中值气泡寿命(以毫秒计)。在中值气泡寿命下，50%气泡的寿命更长和 50%气泡的寿命更短。没有消泡剂的胺溶液的平均中值气泡寿命测定为 640 ms。图3表明在加入消泡剂的溶液中，中值气泡寿命更低。即使 加入l ppm的消泡剂也导致中值气泡寿命的显著下降。图2也表明加 入消泡剂B得到最低的中值气泡寿命。
权利要求
1.一种控制工艺中发泡的方法，所述方法包括如下步骤(a)从所述工艺抽出工艺液体和通过使所述工艺液体与起泡气体接触而在所述工艺液体中产生气泡；(b)测量各气泡寿命以获得气泡寿命数据；(c)使用气泡寿命数据以预测所述工艺液体的泡沫形成倾向；(d)如果气泡寿命数据表明会发生过度发泡，则调节所述工艺以防止过度发泡。
2. 权利要求1的方法，其中步骤(a)中的气泡通过如下方式产生 (al)将抽出的工艺液体导入测量池，使得所述测量池包括具有气/液界面的液相和气相；(a2)将所述起泡气体引入测量池以在所述气/液界面处产生气泡。
3. 权利要求1或2的方法，其中所述起泡气体源自所述工艺。
4. 权利要求2或3的方法，其中在所述测量池中压力和/或温度 与所述工艺的操作压力和/或温度之间的差异小于10%。
5. 权利要求2-4任一项的方法，其中通过将少量起泡气体泵送或 压挤入毛细管产生气泡，所述毛细管布置在所述测量池内部。
6. 权利要求1-5任一项的方法，其中使用发射器、检测器和处理 器测量各气泡寿命，其中所述发射器发射指向一个或多个气泡的光束， 所述检测器记录光束的中断和其中将气泡寿命取为其中光束中断的时 间。
7. 权利要求l-6任一项的方法，其中所述工艺是气体处理工艺， 其中将包含污染物的气体物流与液体接触，从而将至少一部分所述污 染物从所述气体物流转移到所述液体以获得工艺液体。
8. 权利要求7的方法，其中所述气体物流中的污染物是选自H2S、 COS 、 CS2和RSH的 一种或多种石危化合物。
9. 权利要求1-8任一项的方法，其中所述工艺液体包括胺水溶 液，优选选自单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的一种或多种化合物的限制未经授权的再现的音乐扰乱的方法和i殳备对相关申请的交叉引用本申请要求2005年7月29日提交的序列号为60/703,719的美国 临时申请的优先权，其通过引用整体结合于此。关于联邦赞助的研发的声明 不适用以压缩盘提交的的资料的引用合并 不适用对受版权保护的资料的说明本专利文档中的部分资料是受美国和其他国家版权法的版权保护 的。此版权权利的所有者不反对任何人复制此专利文档或此专利公开， 因为它出现在美国专利和商标局公开可用的文件或记录中，但是无论 如何保留所有版权权利。因此版权所有者不放弃使此专利文档保密的 任何权利，包括不限制其依照37 C.F.R, § 1.14的权利。技术领域本发明主要涉及乐器，且更具体地，涉及一种对音符流或文件在来 自其他生产商的自动钢琴系统(player piano system )上的再现进行扰 乱的方法和系统。
背景技术：
电子自动钢琴系统有很多不同的生产商。这些系统中的大部分使用 乐器数据接口 (Musical Instrument Data Interface, MIDI)标准在媒体 上存储音符信息。在该MIDI标准中，不是利用模拟或数字录音技术来捕 获音乐，而是用音符命令来表示针对给定乐器的音符的驱动，所述音符命 令包含关于演奏哪个音符(例如音高)、如何演奏该音符(例如击键的速
全文摘要
本发明是控制工艺中发泡的方法，所述方法包括如下步骤(a)从所述工艺抽出工艺液体和通过使所述工艺液体与起泡气体接触而在所述工艺液体中产生气泡；(b)测量各气泡寿命以获得气泡寿命数据；(c)使用气泡寿命数据以预测所述工艺液体的泡沫形成倾向；(d)如果气泡寿命数据表明会过度发泡，则调节所述工艺以防止过度发泡。
文档编号G05D21/00GK101228492SQ200680026711
公开日2008年7月23日 申请日期2006年7月13日 优先权日2005年7月21日
发明者A·J·齐曼, M·A·梵迪杰克, W·考特 申请人:国际壳牌研究有限公司