Способ контроля состояния реактора с неподвижным слоем катализатора Советский патент 1992 года по МПК B01J8/04 G05D27/00 

Изобретение относится к способам контроля текущего состояния каталитических реакторов и может быть использовано в химической и металлургической промышленности,

Известно устройство для контроля температуры и положения наиболее нагретой зоны катализатора, позволяющее контролировать степень износа каталитического слоя на основе информации об одномерном распределении температуры по продольной координате реактора и положению горячей точки.

Однако устройство предусматривает установку термопар в слое, что является неже- лательным при работе реактора под большим давлением и вследствие нарушения структуры слоя самим преобразователем. Другим недостатком аналога является инерционность термопар, что при возникновении аварийных ситуаций недопустимо,

Известен способ контроля работы каталитического реактора с помощью анализа кривых распределения времени пребывания индикаторов в слое, в соответствии с которым на входе в слой вводится изотоп (например, углерод-14), а из потока на выходе из слоя через определенные интервалы времени отбираются пробы и производится их анализ на содержание изотопа. Кривая распределения времени пребывания изотопа снимается на первом этапе при нормальном состоянии катализатора (эталонная кривая), затем для текущего состояния реактора при значительном увеличении концентрации изотопа делают вывод о возможности каналообразования.

К недостаткам прототипа относятся необходимость применения дорогостоящей аппаратуры для ввода и регистрации концентрации индикатора, большая инерционность способа контроля, необходимость в радиологической защите обслуживающего персонала.

Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что состояние катализатора определяют по об(Л

С

4

4

СО

О

разованию сквозных каналов в неподвижном слое катализатора, которые фиксируют по увеличению уровня корпусного шума в диапазоне частот 100 - 10000 Гц, генерируемого потоком газа, проходящим через неподвижный слой катализатора.

На фиг.1 представлена блок-схема системы контроля состояния неподвижного слоя катализатора.

Система контроля каталитического реактора 1 со слоем катализатора 2 содержит пъезоакселерометр 3, к выходу которого подключены последовательно соединенные согласующий усилитель 4, нормирующий усилитель5, полосовой фильтр 6, квадратичный детекторТ, преобразователь напряжение-ток 8 и самописец уровня 9,

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

При работе каталитического реактора с неподвижным катализатором имеют место отложения пыли в катализаторе, возникают как местные уплотнения (спекание катализатора) так и каверны, пустоты и сквозные свищи, через которые устремляется газ. Пространственные неоднородности не только ухудшают качество работы реакторов, но и способст вуют появлению вспышек и взрывов катализаторов, что является аварийными режимами.

В соответствии с условиями работы каталитических реакторов желательно не вводить измерительные элементы в слой катализатора, которые могут нарушить его однородность, а использовать косвенные методы контроля, основанные на принципиально новых физических явлениях. Так, например, при истечении газа или жидкости через пористую среду возникает характерный шум, интенсивность которого при постоянной скорости газа (жидкости) зависит от физических параметров пористой среды, например, от ее пористости. При небольших скоростях газа через пористую среду увеличение ее пористости вызывает резкое увеличение уровня характерного шума.

Генерируемый шум воспринимается пьезоэлектрическим акселерометром 3, установленным на внешней поверхности реактора. Сигнал от пъезоакселерометра 3 поступает через согласующий усилитель 4 на вход нормирующего усилителя 5. Полосовой фильтр 6 выделяет диапазон частот 100 - 10000 Гц для повышения отношения сигнал-шум, так как в некоторых каталитических реакторах, установленных вне зданий,

возможно возникновение низкочастотных вибраций (до 100 Гц) вследствие ветровой нагрузки на реактор.

Верхний частотный диапазон (10000 Гц)

ограничивается рабочей характеристикой промышленных пъезоакселерометров, Блок 7 осуществляет детектирование уровня переменного сигнала в постоянное напряжение, преобразование напряжение-ток (0 5 мА) осуществляется блоком 8 для удобства записи информации стандартными устройствами и использования сигнала в системе регулирования. Запись уровня корпусного шума осуществляется стандартным самопишущим прибором 9.

В качестве пьезоакселерометра 3 могут быть использованы вибропреобразователи системы АСИВ - ДН-3, ДН-4. Усилители 4 - 5, полосовой фильтр 6, детектор 7, преобразователь 8 могут быть реализованы по стандартным схемам на основе операционных усилителей.

На фиг.1 приведена схема работы реактора; на фиг.2 приведена запись уровня корпусного шума при нормальном функционировании реактора (фиг.2а) и при образовании канала (фиг.26). При нормальном состоянии катализатора уровень шума практически не изменяется во времени. 06разование канала регистрируется безинер- ционно (возмущение распространяется со скоростью звука) по резкому увеличению уровня корпусного шума от 61 дБ до 67 дБ. Существует возможность зафиксировать

начало процесса образования канала (по монотонному росту уровня шума) и избежать сквозного протока газов через катализатор.

Предлагаемый способ контроля выгодно быстродействием и достоверностью кон- троля вследствиеотсутствия

необходимости ввода в реакционный объем измерительных элементов.

Формула изобретения

Способ контроля состояния реактора с

неподвижным слоем катализатора по способности слоя катализатора к каналообра- зованию при пропускании через него потока газа, отличающийся тем, что,

с целью повышения быстродействия и достоверности контроля, дополнительно измеряют уровень корпусного шума, регенерируемого потоком газа в диапазоне частот 100-10000 Гц, и по его увеличению

судят об образовании сквозных каналов в неподвижном слое катализатора.

Газойый поток

Использование: состояние каталитических реакторов в химической и металлургической промышленности. Сущность изобретения: оценивают вероятность возникновения сквозных каналов в неподвижном слое катализатора по интегральному уровню корпусного шума в диапазоне частот 100 - 10000 Гц, генерируемого потоком газа, проходящим через пористую среду. 2 ил.