用于探測(cè)低溫氣體分離期間氣體流中的移動(dòng)物體的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于探測(cè)低溫氣體分離期間氣體流中的被移動(dòng)的物體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在直接接觸裝置中，諸如例如柱（column)或填充柱（packing column)中，并且在 沸騰過程中，氣相和液相直接接觸。這可以引起液滴夾帶（droplet entrainment)，即，小液 滴或霧被氣體流帶走。液相的這種分離通常是不期望的。為了防止液滴夾帶，使用液滴分 離器，諸如例如基于隔板的分離器，諸如是薄片分離器、編織網(wǎng)分離器、重力分離器或旋風(fēng) 分離器。如果液滴分離器沒有正常工作，則發(fā)生液滴夾帶。這可以導(dǎo)致對(duì)設(shè)備的取決于具 有氣體流動(dòng)而無(wú)液體組分的下游部分的嚴(yán)重?fù)p傷。
[0003] 在編織網(wǎng)分離器的情況下通常能夠使用對(duì)分離器的定期監(jiān)測(cè)，即，探測(cè)液滴夾帶。 這涉及利用金屬絲網(wǎng)的性質(zhì)：在從編織網(wǎng)的水夾帶的顯著增大之前，首先在網(wǎng)的較低區(qū)域 中形成氣泡水層。此氣泡水層在其與氣泡層的高度成比例地通過網(wǎng)時(shí)增大空氣的壓力損 耗。
[0004] 在編織網(wǎng)分離器不導(dǎo)致壓力損耗的任何可感知的增大的情況下，通過壓力損耗對(duì) 水夾帶的間接監(jiān)測(cè)具有不能阻止泡沫的缺點(diǎn)。因此，如果產(chǎn)生了泡沫，則監(jiān)測(cè)是不充分的。 另外，在時(shí)間過程中，污染物可以被沉積于網(wǎng)中，諸如例如使用水時(shí)的藻類或水垢。網(wǎng)上的 壓力損耗由此緩慢并且連續(xù)地增大。夾帶的速率隨網(wǎng)的污染的增大而增大，使得永遠(yuǎn)僅能 夠臨時(shí)給出對(duì)壓力損耗的報(bào)警限制值。
[0005] 在其他類型的分離器的情況下，能夠根據(jù)其他過程參數(shù)（諸如例如分離器下游的 溫度或過程的進(jìn)一步的步驟中的介質(zhì)的特性）得出關(guān)于可能的液滴夾帶的結(jié)論。然而，這 些方法非常容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，因?yàn)樘岬降倪^程參數(shù)的偏離也可以由許多其他原因引起。
[0006] 對(duì)于氣體流中的液滴夾帶的直接探測(cè)，直到現(xiàn)在，僅有利用計(jì)算機(jī)輔助模式識(shí)別 的復(fù)雜的光學(xué)測(cè)量方法和設(shè)備是商業(yè)上可得到的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明基于提供用以能夠可靠并容易地探測(cè)氣體流中的移動(dòng)物體（特別是液滴） 的方法和設(shè)備的目的。
[0008] 此目的通過具有獨(dú)立專利權(quán)利要求的特征的方法和設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的方法適合于探測(cè)氣體流中的移動(dòng)物體。此處和下文指的是完全或部 分由氣體流圍繞的移動(dòng)物體，而不管物體隨氣體流移動(dòng)還是相對(duì)于氣體流移動(dòng)。以下，氣體 流中的移動(dòng)物體應(yīng)當(dāng)被理解為特別是氣體流中的液滴或霧的意思。氣體流中的移動(dòng)物體因 而特別是描述氣體流中的液滴夾帶。短語(yǔ)"移動(dòng)物體"或"被移動(dòng)的物體"以下旨在涵蓋個(gè) 體物體的情況和多個(gè)物體的情況。
[0010] 對(duì)氣體流中這些移動(dòng)物體的探測(cè)并且因此探測(cè)液滴夾帶在本發(fā)明的范圍內(nèi)包括 以微波或太赫茲范圍中的電磁發(fā)射輻射輻照氣體流，以及探測(cè)得到的散射輻射。這是由于 發(fā)射輻射在氣體流中或隨氣體流的至少一個(gè)物體處的散射或反射引起的。根據(jù)本發(fā)明的方 法還包括探測(cè)發(fā)射輻射和散射輻射之間的頻率差異。根據(jù)此頻率差異得出氣體流中單個(gè)移 動(dòng)物體或多個(gè)移動(dòng)物體的存在。由此根據(jù)頻率差異和幅度，特別是散射輻射的幅度或反射 的輻射的幅度，確定氣體流中的移動(dòng)物體的存在、數(shù)量和/或比例。
[0011] 對(duì)氣體流中的移動(dòng)物體的這種探測(cè)在本發(fā)明的范圍內(nèi)用于氣體的分離，特別是用 于低溫氣體分離。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第一方法，對(duì)氣體流中的移動(dòng)物體的探測(cè)在方法的過程中用于分離 氣體混合物中的氣體。氣體混合物在此情況下為被以氣體流的形式輸運(yùn)，例如通過用于氣 體分離的對(duì)應(yīng)設(shè)施。關(guān)于氣體流中是否存在移動(dòng)物體的結(jié)論因而能夠用于確定氣體流中的 移動(dòng)的物體的存在、數(shù)量和/或比例。在考慮以這種方式確定的氣體流中的這些移動(dòng)物體 的同時(shí)，執(zhí)行氣體混合物中的氣體的分離。
[0013] 術(shù)語(yǔ)"氣體分離"和"低溫氣體分離"以及"氣體的分離"在這里應(yīng)被理解為特別是 用于氣體的分離的完整過程的意思，其旨在特別是包括此過程的所有步驟。特別是，用于氣 體的分離的過程在此情況下以第一步開始，其中吸入待分離的氣體混合物，并且用于氣體 的分離的過程在此情況下以最終步驟結(jié)束，其中去除氣體混合物的單個(gè)分離的氣體。特別 是，用于氣體的分離的過程包括對(duì)氣體混合物的（預(yù)）清洗或洗滌，以過濾掉灰塵和其他固 體顆粒。此外，用于氣體的分離的過程的單個(gè)步驟包括特別是對(duì)氣體混合物的重復(fù)的加熱 和冷卻或?qū)怏w混合物的重復(fù)的壓縮和膨脹。
[0014] 在空氣分離的情況下，用于氣體的分離的過程可以特別是空氣的低溫分離。特別 是，在空氣分離的情況下用于氣體的分離的過程的步驟包括特別是初始地對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)清 洗，特別是通過分子篩，以便特別是過濾掉空氣中的水蒸氣、灰塵、碳?xì)浠衔?、一氧化二?和二氧化碳。其他步驟包括特別是預(yù)冷卻至特定溫度、壓縮空氣并容許其膨脹、冷卻至露 點(diǎn)、去除空氣中的單個(gè)分離的氣體并且可能地對(duì)分離的氣體進(jìn)行加熱。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第二方法，通過對(duì)氣體流中的移動(dòng)物體的探測(cè)來執(zhí)行對(duì)特別是用于 低溫氣體分離的操作的過程中的元件或部件的監(jiān)測(cè)和/或控制。這樣的元件可以形成為液 滴分離器、直接接觸冷卻器、蒸發(fā)器、慣性力分離器、旋風(fēng)分離器、電濾器或氣體洗滌器。
[0016] 如果通過根據(jù)本發(fā)明的方法，不僅液滴或霧并且例如固體顆粒（例如灰顆粒、灰 塵、冰）被探測(cè)為氣體流中的移動(dòng)物體，這樣的元件或部件也可以特別是被形成為固體過 濾器或煤煙過濾器。
[0017] 這樣的元件用于特別是針對(duì)沉淀過程的低溫氣體分離的過程中，以防止液滴夾 帶。然而，在這些元件中可以發(fā)生液滴夾帶。例如，在蒸發(fā)器的情況下，不完全的蒸發(fā)可以 具有夾帶液滴的效果。
[0018] 這樣的元件由對(duì)氣體流中的移動(dòng)物體的探測(cè)來監(jiān)測(cè)。特別是，在此情況下，可以 在對(duì)應(yīng)元件的下游執(zhí)行對(duì)移動(dòng)物體的探測(cè)，以便監(jiān)測(cè)此元件是否正確地運(yùn)行并防止液滴夾 帶。
[0019] 備選地或額外地，也可以控制對(duì)應(yīng)元件。在此情況下，特別是可以在元件的上游執(zhí) 行對(duì)移動(dòng)物體的探測(cè)。如果在氣體流中探測(cè)到移動(dòng)物體，則元件能夠被告知這個(gè)情況并且 對(duì)應(yīng)地被激活，以便例如過濾掉物體并防止進(jìn)一步的液滴夾帶。
[0020] 在根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)方法中，因此在低溫氣體分離的過程中探測(cè)液滴夾帶。由此 防止了低溫氣體分離期間液滴夾帶可能引起損壞。短語(yǔ)"低溫氣體分離"于此旨在包括根 據(jù)本發(fā)明的第一方法和根據(jù)本發(fā)明的第二方法的低溫氣體分離。
[0021] 通過根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)方法類比，本發(fā)明也包括兩個(gè)設(shè)備。通過根據(jù)本發(fā)明的第 一方法類比，根據(jù)本發(fā)明的第一設(shè)備用于分離氣體流中的氣體混合物中的氣體。
[0022] "用于分離氣體的設(shè)備"或"用于氣體分離的設(shè)備"或"用于低溫氣體分離的設(shè) 備"特別地被形成為設(shè)施。此設(shè)施具有特別是一個(gè)或多個(gè)冷盒（cold box)。在該冷盒中， 例如可以集成部件或設(shè)施部分，諸如柱式熱交換器、板式熱交換器、壓力容器、分離器、關(guān) 聯(lián)的管道工程、用于溫度和壓力測(cè)量的儀器、壓力差異和液位指示器以及外殼襯套或配件 (fitting)〇
[0023] 在空氣分離的情況下，用于氣體的分離的設(shè)施被形成為特別是空氣分離設(shè)施。這 樣的空氣分離設(shè)施具有特別是蒸餾柱系統(tǒng)，其可以被形成為例如兩柱系統(tǒng)，特別是經(jīng)典的 林德（Linde)雙柱系統(tǒng)，也可以被形成為三柱或多柱系統(tǒng)。此外，可以提供用于獲得空氣的 其他成分的設(shè)備，特別是惰性氣體氪、氙和/或氬。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的第一設(shè)備在此情況下具有被設(shè)計(jì)為用于執(zhí)行對(duì)氣體流中的移動(dòng)物 體的探測(cè)的元件。特別是，根據(jù)本發(fā)明的第一設(shè)備包括管道或容器，能夠通過該管道或容器 引導(dǎo)氣體流。其還包括至少一個(gè)發(fā)射器，該發(fā)射器適合于以微波或太赫茲范圍的電磁發(fā)射 輻射輻照氣體流。該設(shè)備還額外地具有至少一個(gè)接收器。這被設(shè)計(jì)為用于探測(cè)在發(fā)射輻射 在至少一個(gè)物體處散射（或