固定床空隙率测量系统及其使用方法与流程

本发明涉及固定床反应器，特别是涉及一种固定床空隙率测量系统及其使用方法。

背景技术：

固定床的空隙率表示固定床床层中除去固相填充物的剩余体积占总体积的百分比，可用于计算固定床的阻力、内部反应速率和吸附速率。对固相填充物的形状、密度或粒径非规则的固定床，通常无法直接计算空隙率。

目前，测量固定床空隙率可用液体体积置换法、超声扫描或x射线扫描法。但是液体体积置换法可能出现液体潴留，导致较大的测量误差；尤其是对于多孔固相填充物，液体体积置换法操作繁琐，需要先浸润内部孔后擦干颗粒表面液体再测量；而使用超声设备或x射线设备则成本较高。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种固定床空隙率测量系统及其使用方法，通过高流动性粉末充分填充固定床空隙能够快捷检测固定床的空隙率，并且结构简单、成本较低。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种固定床空隙率测量系统，包括上下分布的第一体积测量装置和第二体积测量装置，以及交换第一体积测量装置和第二体积测量装置的上下位置的位置交换机构；

第一体积测量装置，第一体积测量装置包括上下贯通的第一体积测量筒和驱使第一体积测量筒振动的第一振动器，第一体积测量筒的底端设有第一筛网和封堵第一体积测量筒底端的第一活动挡板；

第二体积测量装置，第二体积测量装置包括上下贯通的第二体积测量筒和驱使第二体积测量筒振动的第二振动器，第二体积测量筒的底端设有第二筛网和封堵第二体积测量筒(21)底端的第二活动挡板。

本发明还提供一种所述固定床空隙率测量系统的使用方法，待测的固定床样品的毛体积为v0，包括以下步骤：

s1，通过位置交换机构将第一体积测量装置布置在第二体积测量装置的正上方，将高流动性粉末放入第一体积测量筒内，将固定床样品放入第二体积测量筒内；

s2，开启第一振动器和打开第一活动挡板，直至高流动性粉末全部通过第一筛网落入第二体积测量筒内；

s3，开启第二振动器并且工作至高流动性粉末充分填充固定床样品的空隙，关闭第二振动器，测量固定床样品和高流动性粉末的总体积v1；

s4，通过位置交换机构交换第一体积测量装置和第二体积测量装置的上下位置，开启第二振动器和打开第二活动挡板，直至高流动性粉末通过第二筛网全部落入第一体积测量筒内；

s5，开启第一振动器并且工作至第一体积测量筒内的高流动性粉末夯实，关闭第一振动器，测量高流动性粉末的体积v2；

s6，计算得出固定床空隙率为ε：ε＝1—(v1—v2)/v0。

优选地，所述高流动性粉末的最大粒径不超过固定床样品内填充物最小粒径的5％，高流动性粉末的休止角不大于40°。

优选地，所述高流动性粉末的使用量足够在第二体积测量筒中经过振动处理后仍完全覆盖固定床样品。

优选地，所述第一筛网和第二筛网的孔径均小于固定床样品内填充物的尺寸、使第一筛网和第二筛网完全阻挡固定床样品内填充物。

优选地，所述第一筛网和第二筛网的孔径均大于高流动性粉末的尺寸、使第一筛网和第二筛网允许高流动性粉末顺畅通过。

如上所述，本发明的固定床空隙率测量系统及其使用方法，具有以下有益效果：本发明的固定床空隙率测量系统适用于填充物颗粒粒径为中等及以上的固定床的空隙率测量，整个测量系统的结构比较简单，便于连续测量。由固定床空隙率测量系统测得的结果与由现有测量方法测得的结果相比具有可比性，并且在测量便捷程度和测量成本方面均优于现有测量方法。本发明尤其适用于固相填充物的形状、密度或粒径非规则的固定床。因此，本发明的固定床空隙率测量系统及其使用方法通过高流动性粉末充分填充固定床空隙能够快捷检测固定床的空隙率，并且结构简单、成本较低。

附图说明

图1显示为本发明的固定床空隙率测量系统的示意图。

元件标号说明

1第一体积测量装置

11第一体积测量筒

12第一振动器

13第一筛网

14第一活动挡板

2第二体积测量装置

21第二体积测量筒

22第二振动器

23第二筛网

24第二活动挡板

3位置交换机构

31转盘

32第一转动连接杆

33第二转动连接杆

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种固定床空隙率测量系统，包括上下分布的第一体积测量装置1和第二体积测量装置2，以及交换第一体积测量装置1和第二体积测量装置2的上下位置的位置交换机构3；

第一体积测量装置1，第一体积测量装置1包括上下贯通的第一体积测量筒11和驱使第一体积测量筒11振动的第一振动器12，第一体积测量筒11的底端设有第一筛网13和封堵第一体积测量筒11底端的第一活动挡板14；

第二体积测量装置2，第二体积测量装置2包括上下贯通的第二体积测量筒21和驱使第二体积测量筒21振动的第二振动器22，第二体积测量筒21的底端设有第二筛网23和封堵第二体积测量筒21底端的第二活动挡板24。

作为上述固定床空隙率测量系统的第一使用方法，待测的固定床样品的毛体积为v0，包括以下步骤：

s1，通过位置交换机构3将第一体积测量装置1布置在第二体积测量装置2的正上方，将高流动性粉末放入第一体积测量筒11内，将固定床样品放入第二体积测量筒21内；

s2，开启第一振动器12和打开第一活动挡板14，直至高流动性粉末全部通过第一筛网13落入第二体积测量筒21内；

s3，开启第二振动器22并且工作至高流动性粉末充分填充固定床样品的空隙，关闭第二振动器22，测量固定床样品和高流动性粉末的总体积v1；

s4，通过位置交换机构3交换第一体积测量装置1和第二体积测量装置2的上下位置，开启第二振动器22和打开第二活动挡板24，直至高流动性粉末通过第二筛网23全部落入第一体积测量筒11内；

s5，开启第一振动器12并且工作至第一体积测量筒11内的高流动性粉末夯实，关闭第一振动器12，测量高流动性粉末的体积v2；

s6，计算得出固定床空隙率为ε：ε＝1—(v1—v2)/v0。

上述高流动性粉末优选采用具有较高流动性的粉末(粉末流动性是指以一定量粉末流过规定孔径的标准漏斗所需要的时间来表示，通常采用的单位为s/50g，其数值愈小说明该粉末的流动性愈好，它是粉末的一种工艺性能)。

作为上述固定床空隙率测量系统的第二使用方法，第二使用方法与上述第一使用方法基本相同，不同之处在于：在步骤s1中，通过位置交换机构3将第二体积测量装置2布置在第一体积测量装置1的正上方，将高流动性粉末放入第二体积测量筒21内，将固定床样品放入第一体积测量筒11内。

本发明的固定床空隙率测量系统适用于填充物颗粒粒径为中等及以上的固定床的空隙率测量，整个测量系统的结构比较简单，便于连续测量。由固定床空隙率测量系统测得的结果与由现有测量方法(如液体体积置换法等)测得的结果相比具有可比性，并且在测量便捷程度和测量成本方面均优于现有测量方法。本发明尤其适用于固相填充物的形状、密度或粒径非规则的固定床。

因此，本发明的固定床空隙率测量系统及其使用方法通过高流动性粉末充分填充固定床空隙能够快捷检测固定床的空隙率，并且结构简单、成本较低。

作为上述位置交换机构3的一种实施例：位置交换机构3包括转盘31，转盘31的一侧面上设有对称分布的第一转动连接杆32和第二转动连接杆33，第一转动连接杆32与第一体积测量装置1连接，第二转动连接杆33与第二体积测量装置2连接。当需要交换第一体积测量装置1和第二体积测量装置2的上下位置时，只需将转盘31转动180°，并且可以连续交换第一体积测量装置1和第二体积测量装置2的上下位置。在具体实施时，第一转动连接杆32和第二转动连接杆33均可相对于转盘31定轴转动。

为了提高上述固定床空隙率测量系统的检测精度，上述高流动性粉末的最大粒径不超过固定床样品内填充物最小粒径的5％，高流动性粉末的休止角不大于40°。

值得注意的是：高流动性粉末的使用量足够在上述步骤s3中，使得在第二体积测量筒21中经过振动处理后仍完全覆盖固定床样品。

上述第一筛网13和第二筛网23的孔径均小于固定床样品内填充物的尺寸、使第一筛网13和第二筛网23完全阻挡固定床样品内填充物。上述第一筛网13和第二筛网23的孔径均大于高流动性粉末的尺寸、使第一筛网13和第二筛网23允许高流动性粉末顺畅通过。此外，优选第一筛网13和第二筛网23的厚度足够薄、使第一筛网13和第二筛网23的网孔总体积相对v1、v2以及v0可忽略不计。

在一些具体测量实施例中：

第一实施例：

使用80-200目石英砂测量填充物为2-4目球形活性炭的固定床样品，测得固定床毛体积v0为331ml，固定床与石英砂粉末的总体积v1为465ml，石英砂粉末的体积v2为364ml，计算得固定床空隙率约为69％。

第二实施例：

使用200-300目石英砂测量填充物为8-14目椰壳活性炭的固定床样品，测得固定床毛体积v0为192ml，固定床与石英砂粉末的总体积v1为346ml，石英砂粉末的体积v2为232ml，计算得到固定床空隙率约为40.6％。

综上所述，本发明的固定床空隙率测量系统及其使用方法通过高流动性粉末充分填充固定床空隙能够快捷检测固定床的空隙率，并且结构简单、成本较低。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。