控制工藝中發泡的方法

2023-06-01 06:12:51

專利名稱：控制工藝中發泡的方法
技術領域：
本發明涉及控制工藝中發泡的方法。本發明也涉及防止液體中過度起泡的在線早期預警方法。
技術背景發泡是工業過程中的已知現象，當發泡程度相對低時不會引起問 題。但是，工業過程中的過度發泡可導致液體的溢出。因此，過度發 泡通常是不希望的和需要防止或抑制過度發泡。特別是在精煉廠過程 中，過度起泡可引起嚴重的操作問題和故障。過度發泡通常由於工藝 液體的組成變化或工藝液體經受的條件變化而發生。例子是所謂的氣體處理工藝，即其中通常通過使氣體物流與胺液 體在吸收器中接觸而從氣體物流脫除酸性汙染物的方法。在氣體處理 工藝中，將汙染物從氣體物流轉移到液體，得到包含汙染物的負載液 體。由於汙染物的存在，負載液體更容易過度發泡。(負載)胺液體的 過度發泡將使液體從吸收器溢出，產生主要問題。其中可能發生不希望的過度發泡的另一個例子是從一個容器向另 一個容器泵送原油。原油通常包含可引起發泡的汙染物。由於壓力的 下降，過度發泡可能出現和石油可能從容器濺出。在本領域中，描述了評價工藝中泡沫形成的各種方法。通常，已 知的方法是基於測量泡沫的穩定性或泡沫層的高度。例如，評價液體中發泡性的方法描述於US 3, 739, 795。在US 3， 739， 795中描述的方法是基於在從液體取出的分流中人工引起發泡 和通過電導率測量評價發泡性。在US 3， 739， 795中描述的設備和方法的缺點是需要產生泡沫以進 行測量。這導致耗時的方法。此外，由於在通常具有低泡沫形成傾向 的液體中產生泡沫較困難，該方法不適於這些液體。在US 3， 739， 795中描述的方法的另 一個缺點是由於該方法是基於 電導率測量，液體需要具有一定程度的電導率。這使該方法不適於不 具有要求程度電導率的工藝液體。另外，電導率測量對可能在工藝中 存在的具有一定程度電導率的汙染物敏感。還有另一個缺點是汙染物 在電導率探針上的沉積使得需要經常定期清潔這些探針。另一種方法和設備描迷於DE 19, 736,679。在DE 19, 736,679中 應用的方法依賴於超聲測量以測量平均泡沫高度。使用高速照相機測 量氣泡直徑。在DE 19, 736, 679中描述的方法的缺點也是需要首先形 成泡沫以進行測量，從而導致耗時的方法。因此需要在工藝中、特別是在其中不希望發泡和發泡可導致操作 問題的工業工藝中評價和控制發泡的簡單和通用的方法發明內容為此目的，本發明提供控制工藝中發泡的方法，所述方法包括如 下步驟(a) 從所述工藝抽出工藝液體和通過使所述工藝液體與起泡氣體 接觸而在所述工藝液體中產生氣泡；(b) 測量各氣泡壽命以獲得氣泡壽命數據；(c) 使用氣泡壽命數據以預測所述工藝液體的泡沫形成傾向；(d) 如果氣泡斧命數據表明會過度發泡，則調節所述工藝以防止過 度發泡。
具體實施方式
本發明的方法提供在工藝中控制發泡的相對簡單和快速的方式。 由於通過氣泡壽命數據評價發泡傾向，不需要人工形成泡沫。因此， 過度發泡的出現可以在早期階段預測和因此利於發泡的控制。另一個優點是可以在即使通常在一定工藝條件下具有低發泡傾向 但當工藝條件發生變化時引起不希望的過度發泡的工藝中評價和控制 發泡。由於本發明的方法提供評價發泡傾向的可能性而不必須產生泡 沫，可以在即使通常具有低泡沫形成傾向的工藝中評價發泡傾向和可 以在工藝中控制發泡。本發明方法的又一個優點是工藝液體中揮發性組分的蒸發少得 多。控制發泡的已知方法都包括形成泡沫。為在液體中產生泡沫，通 常將氣泡在高速下噴射入液體，從而促進液體中揮發性組分的蒸發。 本發明的方法並不包括產生泡沫。揮發性組分的蒸發因此相當少。由 於工藝液體的組成在測量期間不會明顯變化，這使得能夠更好地限制 工藝條件。另外，由於該方法不受工藝液體組成變化影響，發泡傾向 的評價會更精確。本發明的方法可以應用於可能經歷過度發泡的任何方法。該方法 特別適於石油工業中所謂的氣體處理工藝。氣體處理工藝的目標在於 通過將汙染物、特別是硫汙染物從氣體物流轉移到液體從而脫除這些 汙染物以純化氣體物流。由於這種轉移，獲得包含汙染物的負栽液體。典型地，在氣體處理工藝中選擇工藝參數使得在要純化的氣體物 流和液體之間的接觸儘可能高以促進汙染物從氣體物流向液體的轉 移。但是，這樣會增加過度發泡的傾向。因此，在來自氣體處理工藝 的工藝液體中，發泡問題經常發生和可導致嚴重的操作問題。通常的疏汙染物是H2S、 C0S、 CS2和RSH。可能存在的其它汙染物 包括較高級烴(在天然氣物流中存在)、潤滑油、細碎的懸浮固體、表 面活性劑和液體的降解產物。要純化的氣體物流中汙染物的量可變化， 從而使這些汙染物在工藝液體中的濃度變化。相信汙染物的該變化濃 度可引起過度發泡的出現。當工藝液體(特別是氣體處理工藝中的工藝液體)包括胺水溶液 (特別是選自單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的一種或多種化合物的水 溶液)時，發泡是特別麻煩的。這種含胺液體通常顯示發泡傾向，在汙 染物存在下甚至更加明顯。在胺溶液中，胺化合物的降解產物可能汙 染溶液和引起發泡。在氧存在下，在氧和胺之間可發生反應以形成甲 酸、乙醇酸和草酸。這些酸的離子形成熱穩定的鹽，該熱穩定的鹽汙 染胺溶液和可引起發泡。本發明的方法提供評價工藝液體發泡傾向的 簡單和快速方式，包括使用胺水溶液從氣體物流脫除汙染物。本發明的方法也適於包括原油的工藝液體。原油自身具有低的發泡傾向。但是，通常少量或更大量的氣體在原油中溶解。溶解氣體的量變化和可以從0. 01體積％直到幾個體積百分比。此外，少量表面活性劑可能在原油中存在，例如由於為獲得原油的探測過程的結果。這 些表面活性劑可促進發泡。當使包含原油的液體經受條件變化使得氣 體與液體分離時，過度發泡可發生，特別是在(少量)表面活性劑存在 的情況下。這種條件的例子是壓力的變化。在高壓下，氣體通常在原油中溶 解和發泡較少或沒有發泡。當包含原油的工藝液體經歷壓力降低時， 例如當工藝液體從一個容器轉移到另一個容器時，尤其出現發泡。典型地，壓力的降低值為5-IOO巴，優選IO-50巴。壓力降低釋放出的 氣體量足以引起發泡。本發明的方法能夠評價和控制原油液體中的發泡。由於不需要產 生泡沫，可以使用本發明的方法以快速和簡單的方式評價包含原油的 工藝液體的發泡傾向。這能夠評價是否過度發泡會發生，例如當將包 含原油的工藝液體從一個容器轉移到另 一個容器時。在本發明方法的步驟(a)中，將工藝液體抽出和通過使工藝液體與 起泡氣體接觸而在這種工藝液體中產生氣泡。應理解工藝液體仍然可 能包含少量氣體例如氣體組分。在氣體處理工藝中，典型地這些氣體 組分是從氣體物流脫除的汙染物。如果必須，從工藝中抽出工藝液體 可包括工藝流體本體分離為氣相和液相。優選地，僅抽出相對小部分、優選至多500毫升、更優選至多100 毫升工藝液體。應理解在工業過程中，與工藝液體的總量相比如此少 量是可忽略的。通過僅抽出所有工藝液體的相對小的部分，本體工藝 液體幾乎沒有減少和工藝過程不受該方法影響。合適地，工藝液體從 氣/液接觸器或從氣/液分離器取出。氣/液接觸器或分離器的類型對本 發明不是關鍵的。優選地，以受控方式將起泡氣體引入工藝液體。例如，可以使用 調節閥，由此每次將少量起泡氣體泵送入或壓擠入窄管直到形成氣泡。 典型地，少量起泡氣體為得到的氣泡體積的0.05-0.5，優選為得到的氣泡體積的0.1-0.3。通過應用這些少量，保證每次一個氣泡的受控 形成而同時可以在足夠短的時間內產生單個氣泡。泵送或壓擠可以連續或不連續地進行。當泵送或壓擠連續進行時，將少量氣體連續泵送或壓擠入窄管直到形成氣泡。在優選的實施方案 中，泵送或壓擠不連續地進行，從而允許在將下一個氣體量泵送或壓 擠入窄管之前每個小氣體量均達到窄管的頂部。組合的氣體量一起在 氣/液界面形成氣泡。當應用不連續泵送時，更容易控制僅形成一個氣 泡。另外，泵送可以容易地按照需求停止和持續。用於產生氣泡的起泡氣體可以是惰性氣體例如氮氣或氦氣。優選 地，從工藝中的某一點從氣體物流取得氣體。如果所述工藝是氣體處 理工藝，可以通過小的分流從包含汙染物的氣體物流取得起泡氣體。使用此氣體物流的優點是在測量池中甚至更接近地模擬工藝中的實際 條件。這是能夠評價發泡傾向和控制工藝中發泡的甚至更好的方式。產生氣泡的優選設備包括測量池、布置在測量池內部的窄管和連 接到窄管的泵。在測量池中存在氣/液界面。通常，氣/液界面水平取 向。氣/液界面的氣相優選由空氣形成，但也可以由用於產生氣泡的氣 體形成。應理解測量池中的液相包含工藝液體。在測量池中，每次在氣/液界面產生一個泡沫。當檢測到一個氣泡 時停止泵送或壓擠。合適地，通過布置在測量池內部的窄管、優選毛細管引入氣體。 優選地，窄管的直徑為測量池直徑或寬度的0.01-0.5，更優選 0.01-0.1。使氣體流過該窄管併到達氣/液界面。通過使用窄管，由於 氣體通過管子的流動更緩慢和因此更受控制，因此利於受控產生一個 氣泡。合適地，窄管的頂部布置在氣/液界面以下以能夠使氣泡通到氣 /液界面。應理解可以使用多個管子。例如，可以採用彼此平行排列而布置 的多個窄管，每個管子連接到將氣體引入管子的設備。通過允許從每 個管子出現一個氣泡，可以產生幾個氣泡。典型地，在管子頂部和氣/液界面之間的距離為一個氣泡直逕到10個氣泡直徑，優選2個氣泡直逕到5個氣泡直徑。優選地，將泵連接到窄管以將起泡氣體引入管子。合適的泵是能 夠受控釋放少量氣體的精密泵。優選的泵是注射泵，它允許包含在注 射器中的特定體積的氣體排空入毛細管以產生氣泡。可以通過設定注 射器的體積到所需值而以容易的方式預先確定如此產生的氣泡的大 小。另一個優點是由於已知注射器中氣體的體積，可以使用預定數目 的少量氣體。這利於系統的自動化和能夠達到更好的再現性。合適地， 泵或壓擠每次通過泵送或壓擠少量氣體進入毛細管直到形成一個氣泡而產生一個氣泡。儘管在本發明的方法中，揮發性組分的蒸發非常少，但測量池可 以任選地例如由蓋子或由密封件覆蓋以進一 步防止揮發性組分從測量 池中包含的工藝液體中蒸發掉。覆蓋測量池的另外優點是測量設備可 以在高壓和高溫下操作。由於大多數工藝在高壓和高溫下操作，當使 用覆蓋的測量池時，該方法可以容易地整合到工藝中而不需要壓力或 溫度降低。優選地，測量池進一步包括建立從液體的透視看到的氣/液界面的 凸面形狀的設備。用於建立凸面形狀的合適設備的一個例子是填充測 量池到獲得凸面形狀的水平的設備。典型地，使用在測量池入口的調 節閥，從而能夠實現液體進入測量池直到所需液位的受控流動。用於建立凸面形狀的另一種合適方式是通過降低測量池壁的表面 張力到該表面張力小於液體表面張力的程度。不希望由任何理論約束， 相信在測量池壁和液體之間的表面張力差異將液體從測量池壁驅離， 從而導致液體的凸面形狀。測量池壁表面張力的下降例如可以通過採 用具有低表面張力的物質塗覆測量池壁達到。優選的物質是Teflon, 這是由於它已經證明的表面張力降低性能和耐用性。各氣泡壽命可以採用多種不同的方式測量。在第一個實施方案中，電導率測量值用於測量氣泡的壽命。在此 情況下，使用電導率探針，它可檢測氣泡的破壞。當工藝液體具有導 電性能和相對不含汙染物時可以有利地釆用這個實施方案。在第二個優選的實施方案中，使用光發射例如通過包括光源和檢 測器的設備測量各氣泡壽命。在此實施方案中，典型地光源發射指向 氣泡的光束。將檢測器優選以 一定的方式布置使得當不存在氣泡時檢 測器具有檢測光束的最大靈敏度。檢測器記錄由氣泡引起的光束中斷。 氣泡的壽命取為其中使光束中斷的時間。合適地，可以利用可見光或 紅外光。這個實施方案提供的優點是可以測量各氣泡壽命而不管例如工藝 液體的電導率程度或工藝液體的任何其它特徵性能。另 一個優點是設 備相對容易操作，這是由於不需要如使用電導率測量的情況定期清潔 電極。又一個優點是如果工藝液體包含汙染物例如在氣體處理工藝中， 測量不受影響。不象例如在其中使用電導率測量的情況，檢測對汙染 物的存在不敏感。在第三個實施方案中，超聲測量用於測量各氣泡壽命。在這個實 施方案中，檢測器典型地發射指向氣泡的超聲波。當氣泡完整時，超 聲波中斷。檢測器檢測超聲波的中斷和將其與氣泡壽命關聯。使用超 聲測量的優點是該測量甚至可以在非常混濁的體系中或在具有低電導 率的體系中進行。應理解取決於所述工藝，單個氣泡的壽命可能變化較大。典型的各氣泡壽命為1-6000 ms。氣泡壽命數據用於預測工藝的發泡傾向。應理解基於氣泡壽命數 據的發泡傾向評價尤其取決於工藝的類型和工藝液體的組成。評價發泡傾向的一種方式是測定平均氣泡壽命。相信更長的壽命 反映更高的發泡傾向，這是由於氣泡存在足夠久以產生泡沫。典型地， 大於2000 ms的平均壽命表明預期會出現過度發泡。評價發泡傾向的另一種方式是確定是否部分氣泡壽命大於某一數 值。通常，如果氣泡總量1-60%、優選5-30%的壽命大於某一數值，典 型地為500-6000 ms，則表明預期會出現過度發泡。評價發泡傾向的又一個方式是通過中值氣泡壽命。中值氣泡壽命 是50。/。的氣泡壽命更長和50%的氣泡壽命更短的壽命值。在氣泡壽命的累積分布(縱軸)對測量的氣泡壽命(橫軸)的圖線中，中值氣泡壽命是對應於縱軸上0. 5的累積分布的氣泡壽命。其中調節工藝的方式取決於工藝的類型和工藝液體。調節工藝的優選方式包括加入一定量的消泡劑，特別是在工藝液體是包含汙染物 的含水液體的情況下。加入合適的消泡劑是調節工藝液體發泡性的相 對簡單方式和可以自動化。合適的消泡劑例如是矽氧烷化合物或高沸 點醇。消泡劑的劑量取決於發泡傾向和因此應當相應地調節。典型地， 消泡劑的加入量使得(本體)工藝液體中消泡劑的濃度為5-20 ppm,優 選10-15 ppm。本發明也提供評價液體中消泡劑活性的方法，其中測量液體中各 氣泡壽命，和樣品池中的液體包含消泡劑。調節工藝的另一個可能方式是脫除過量汙染物，該汙染物可能是 例如氣體處理工藝中過度發泡的原因。可以例如使用 一個或多個外部 過濾器或過濾床將汙染物至少部分脫除，優選脫除大部分。特別是發 現活性炭過濾床得到令人滿意的結果。在其中汙染物能夠引起進一步 損害(如其中包含工藝液體的容器壁的腐蝕)的情況下優選是這種方 法。如先前詳細描述的，這個現象特別是在使用含水胺體系的氣體物 流處理中出現。現在通過如下非限制性實施例描述本發明。實施例1:氣泡壽命分布在包含40%二異丙胺、3%乙酸和水的溶液中在上述測量池中產生 單個氣泡。通過在布置在測量池內部的毛細管中引入氮氣產生氣泡。 將毛細管連接到注射泵。測量各氣泡壽命。各氣泡壽命的累積分布對 氣泡壽命(以毫秒計)在

圖1中給出。評價泡沫形成傾向的一種方式是 通過中值氣泡壽命。中值壽命相應於累積氣泡壽命分布對氣泡壽命的 圖線縱軸上的0. 5。實施例2:消泡劑濃度的影響在包含40%二異丙胺、3%乙酸、消泡劑和水的溶液中在測量池中產生單個氣泡和通過在布置在測量池內部的毛細管中引入氮氣而產生 氣泡。將毛細管連接到注射泵。測量各氣泡壽命。改變消泡劑的加入 量。不改變消泡劑的類型。具有不同消泡劑濃度的溶液的各氣泡壽命的累積分布對氣泡壽命(以毫秒計)在圖2中給出。隨消泡劑量增加觀 察到降低的氣泡壽命。實施例3:消泡劑類型的影響如實施例1中所述在包含40%二異丙胺、3°/。乙酸、消泡劑和水的 溶液中在測量池中產生單個氣泡。氣泡壽命數據在四個溶液中產生， 一個溶液不含消泡劑(A)和三個溶液每個包含不同的消泡劑(B、 C和 D)。評價泡沫形成傾向的一種方式是通過中值氣泡壽命。中值壽命相 應於累積氣泡壽命分布對氣泡壽命的圖線縱軸上0. 5的氣泡壽命(參 見圖1和2)。圖3顯示作為消泡劑劑量(以ppm計)函數在這四個溶液中測量的 中值氣泡壽命(以毫秒計)。在中值氣泡壽命下，50%氣泡的壽命更長和 50%氣泡的壽命更短。沒有消泡劑的胺溶液的平均中值氣泡壽命測定為 640 ms。圖3表明在加入消泡劑的溶液中，中值氣泡壽命更低。即使 加入l ppm的消泡劑也導致中值氣泡壽命的顯著下降。圖2也表明加 入消泡劑B得到最低的中值氣泡壽命。
權利要求
1.一種控制工藝中發泡的方法，所述方法包括如下步驟(a)從所述工藝抽出工藝液體和通過使所述工藝液體與起泡氣體接觸而在所述工藝液體中產生氣泡；(b)測量各氣泡壽命以獲得氣泡壽命數據；(c)使用氣泡壽命數據以預測所述工藝液體的泡沫形成傾向；(d)如果氣泡壽命數據表明會發生過度發泡，則調節所述工藝以防止過度發泡。
2. 權利要求1的方法，其中步驟(a)中的氣泡通過如下方式產生 (al)將抽出的工藝液體導入測量池，使得所述測量池包括具有氣/液界面的液相和氣相；(a2)將所述起泡氣體引入測量池以在所述氣/液界面處產生氣泡。
3. 權利要求1或2的方法，其中所述起泡氣體源自所述工藝。
4. 權利要求2或3的方法，其中在所述測量池中壓力和/或溫度 與所述工藝的操作壓力和/或溫度之間的差異小於10%。
5. 權利要求2-4任一項的方法，其中通過將少量起泡氣體泵送或 壓擠入毛細管產生氣泡，所述毛細管布置在所述測量池內部。
6. 權利要求1-5任一項的方法，其中使用發射器、檢測器和處理 器測量各氣泡壽命，其中所述發射器發射指向一個或多個氣泡的光束， 所述檢測器記錄光束的中斷和其中將氣泡壽命取為其中光束中斷的時 間。
7. 權利要求l-6任一項的方法，其中所述工藝是氣體處理工藝， 其中將包含汙染物的氣體物流與液體接觸，從而將至少一部分所述汙 染物從所述氣體物流轉移到所述液體以獲得工藝液體。
8. 權利要求7的方法，其中所述氣體物流中的汙染物是選自H2S、 COS 、 CS2和RSH的 一種或多種石危化合物。
9. 權利要求1-8任一項的方法，其中所述工藝液體包括胺水溶 液，優選選自單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的一種或多種化合物的限制未經授權的再現的音樂擾亂的方法和i殳備對相關申請的交叉引用本申請要求2005年7月29日提交的序列號為60/703,719的美國 臨時申請的優先權，其通過引用整體結合於此。關於聯邦贊助的研發的聲明 不適用以壓縮盤提交的的資料的引用合併 不適用對受版權保護的資料的說明本專利文檔中的部分資料是受美國和其他國家版權法的版權保護 的。此版權權利的所有者不反對任何人複製此專利文檔或此專利公開， 因為它出現在美國專利和商標局公開可用的文件或記錄中，但是無論 如何保留所有版權權利。因此版權所有者不放棄使此專利文檔保密的 任何權利，包括不限制其依照37 C.F.R, § 1.14的權利。技術領域本發明主要涉及樂器，且更具體地，涉及一種對音符流或文件在來 自其他生產商的自動鋼琴系統(player piano system )上的再現進行擾 亂的方法和系統。
背景技術：
電子自動鋼琴系統有很多不同的生產商。這些系統中的大部分使用 樂器數據接口 (Musical Instrument Data Interface, MIDI)標準在媒體 上存儲音符信息。在該MIDI標準中，不是利用模擬或數字錄音技術來捕 獲音樂，而是用音符命令來表示針對給定樂器的音符的驅動，所述音符命 令包含關於演奏哪個音符(例如音高)、如何演奏該音符(例如擊鍵的速
全文摘要
本發明是控制工藝中發泡的方法，所述方法包括如下步驟(a)從所述工藝抽出工藝液體和通過使所述工藝液體與起泡氣體接觸而在所述工藝液體中產生氣泡；(b)測量各氣泡壽命以獲得氣泡壽命數據；(c)使用氣泡壽命數據以預測所述工藝液體的泡沫形成傾向；(d)如果氣泡壽命數據表明會過度發泡，則調節所述工藝以防止過度發泡。
文檔編號G05D21/00GK101228492SQ200680026711
公開日2008年7月23日 申請日期2006年7月13日 優先權日2005年7月21日
發明者A·J·齊曼, M·A·梵迪傑克, W·考特 申請人:國際殼牌研究有限公司