关于流化床的方法和装置制造方法及图纸

一种在流化床装置中利用电容Ｘ线断层摄影术（ＥＣＴ）生产流化颗粒的颗粒密度图图像的方法和装置，实现在流化过程期间在线测量流化颗粒的液体含量，并实现在流化期间流化颗粒介电常数的重新校准，当颗粒的液体含量变化时，诸如对于流化床干燥或造粒过程，允许ＥＣＴ系统在线重新校准。使用定位以测量流化床的侧壁附近的密集流化颗粒的电容的基准电极，进行重新校准测量。ＥＣＴ传感器阵列的电极可用于对流化颗粒进行重新校准测量，其能够用于在线液体含量测量，诸如液体含量，不用停止流化。该液体含量信息可用于过程控制。该方法也可用于分别提供经过成像平面的固体分布和总体液体分布的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含颗粒的流化床中的电容测量，和装置，其用于处理诸如由颗粒的 流体含量变化引起的颗粒介电常数变化，同时执行流化颗粒的介电常数分布的电容测量和 电容X线断层摄影术(ECT)成像。本专利技术还涉及用于测量液体含量的方法，特别地流化颗 粒的液体含量。
技术介绍
在这个描述中，术语“流化床”和“流化床装置”指一种装置，包括基部，其包括典 型地采用网眼或穿孔板形式设置的气体分配器板；和侧壁，该侧壁包围气体分配器板上方 的流化罩。典型地，在流化床操作期间，该气体分配器板被保持在基本水平面中。流化气体 被吹动经过气体分配器板，以流化出现在流化空间或罩中的颗粒的床。典型地，颗粒直径小 于4mm，但直径通常小于1mm。这种流化床已知在制药、清洁剂和其它工业中用于颗粒的干 燥或造粒。为了流化颗粒，需要最小表面气体速度Um，测量作为经过气体分布板的区域的平 均气体速度。在更高速度时，将转换为期望的起泡流化状态。例如，含残余溶剂(诸如水)的粒状颗粒可使用加热气体(诸如加热空气)流化， 以从颗粒去除溶剂。流化床也可用于将微粒结块或造粒成更大颗粒，例如通过从喷洒喷嘴 将粘合液滴喷洒在流体床中的流化颗粒上。这种过程用于药物、农药、洗涤剂、咖啡制造和 其它工业中，例如用于准备颗粒材料的工业中。通过提供经过这种流化床的平面的流化颗粒的介电常数分布的图像，ECT已被用 于监控流化床中的颗粒密度分布。典型地，这通过将经过测量平面的体积元素的测量的介 电常数映射成两维图像的对应像素实现，其中介电常数例如显示为不同颜色或由轮廓图 表示。ECT传感器包括在装置的侧壁周围放置的一系列导电电极或导电电极阵列，其中流化 颗粒将被成像。为了取得图像，通常，各个电极被顺序地供以电势，同时其它电极保持接地 或通地。因此，电场被施加横过测量平面中将被测量的区域。为了取得改进的灵敏度和信噪 比(SNR)，可以将一个以上的电极组合在一起并供以电势，同时其它保持接地或通地。由于 电极之间具有材料的这种电场的相互作用，材料相(Phase)的分布(对应于流化颗粒的高 介电常数相，和对应于流化气体的低介电常数)能够在由电极阵列包含(即包围)的测量 平面中确定。注意高介电常数随着流化颗粒的液体含量改变。例如，当流化颗粒包含30% 的水时，典型地，与流化颗粒相关的高介电常数值将比它们包括2%的水时高得多。通常，利 用诸如信号发生器的、提供电压并具有极低的输出电阻的高频电压源施加用于测量电容的 电场。虽然ECT技术具有相对低的分辨率，它在评估水压行为中的快速变化很有用，诸 如当流化床在起泡状态中时，各个气泡经过流化颗粒。ECT图像能够用于帮助流化床的正确 设计和操作。对于干燥和成粒的工业使用，对于流化床，起泡状态是优选的。ECT 方法已在 Chemical Engineering Science 57，2411-2437 由 Makkawi 等人、 Drying Technology 20，1273—1289 由 Tanfara等人和 Powder Technology 141，137—154 由Sidorenko等人发表的论文中进行了详细描述，并且因此在这里不再进行详细说明。先前将ECT应用于流化床的研究通常使用相对干燥的粉末，而由于诸如水的液体 的高相对介电常数，由于在流化床操作期间(例如由于蒸发)流体含量变化，导致流化颗粒 的介电常数的变化，所以避免使用湿的或包含液体的颗粒。ECT成像装置的校准取决于对高 和低介电常数相两者的介电常数值的了解，并且这些通常在流化床操作前被测量，其中高 密集和非流化状态的颗粒具有高密度(颗粒)状态介电常数。如果在流化床操作期间，这 种介电常数改变，则产生的图像将不被校准，并且透明密度差将是假象。 可以从流化床获得颗粒样本，以利用诸如炉干燥的离线技术测量其液体内容，并 且然后通过考虑液体含量变化和其对流化颗粒的介电常数的影响，校正ECT信号。其缺点 是校正并不是即时可应用的，由于它取决于液体含量的离线测量，这会花费几分钟。通过停止流化，还可以重新校准ECT信号，使得包含液体的颗粒形成填充床，并 且然后测量填充床的电容，以取得高水平介电常数的新值，用在X光断层摄影图像的计算。 这种方式由 Chaplin 等人在 Measurement Science and Technology，16，1281-1290 中提 出。这在实践中具有缺点该方法导致流化床的操作不连续，这在工业中通常是不允许的。 此外，一旦流化停止，床中的湿颗粒可能在一起结块。此外，没有可靠在线测量流化颗粒中液体含量，不可能实现流化床的最佳控制。因此，对于关于流化床干燥机和制粒机的两种监控和对于过程控制目的，期望的 是在流化床操作期间，随着流化颗粒中的液体含量变化，可以应对流化颗粒(即高介电常 数相)的介电常数的变化。对于这个，还期望通过测量颗粒保持流化状态时的介电常数。此 夕卜，由于工业过程通常操作以产生特定液体含量的颗粒，期望地提供对流化床装置(诸如 干燥机或造粒机)中的流化颗粒的液体含量的直接、瞬时可得的测量，无需停止流化过程。 这能够方便地用于监控过程的结束点，诸如干燥或造粒，或能够方便地用作流化床过程控 制的反馈参数。类似地，在测量平面中的ECT图像显示不期望的行为的事件中，ECT数据能 够被用作过程控制参数，例如导致流化气体速度或分布的调节。直到现在，在其中与流化颗 粒相关的液化含量并且因此高标准介电常数改变的情况中，这种液化床干燥机的反馈控制 并不可行。现在已发现利用瞬时、在线测量技术，对于流化床装置中流化颗粒的ECT测量， 可以直接监控高介电常数相的介电常数，无需停止颗粒的流化。还已发现可以取得流化颗 粒中液体含量的精确测量，无需停止颗粒的流化。电容测量在由包含感应电极阵列的ECT传感器产生的图像的基础上形成。例如， 对于8电极ECT传感器阵列，存在28种电极的唯一组合，导致对每个图像的28个电容测量 的唯一读数。为了实现产生断层X光摄影图像的重新构造技术，需要使原始电容测量(Cm) 标准化。这种标准化通常基于颗粒/固体的填充床中产生的电容读数，或填充传感器并具 有流化气体的密集相(Ch)，或填充传感器(CJ的稀释相，通常空气。这些高和低电容测量值 典型地在流化过程前执行，并应用于所有28次测量。标准化电容在等式I中如下面定义Cn= (Cm-Cl)/(Ch-Cl)只要两个相的介电常数保持恒定，则28次测量的标准化有效。本专利技术涉及系统， 其中液体含量并且因此密集相的介电常数(即流化颗粒)改变，同时发生成像。由于电容 几乎与介电常数成比例，并且由于液体能够经常具有比流化颗粒本身的材料更高的介电常数(例如，与干燥制药颗粒的近似2到4的相对介电常数相比，水具有约80的相对介电常 数)，使用流化床装置，上述校准在整个干燥过程不会保持有效，其中流经流化床的气体 用于使液体从流化颗粒蒸发。虽然C^的值将保持固定，因为它由流化气体(典型地空气) 的介电常数确定，但是流化颗粒(即密集相)的介电常数将受到液体含量变化影响。惊奇地，现在已发现没有必要停止流化床的流化过程，以取得需要重新校准标准化电容的数据。即使在强烈起泡流化床中，接近气体分配板的上表面的邻近床的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在流化床装置中通过电容Ｘ线断层摄影术产生流化颗粒的颗粒密度图图像的方法，所述流化床装置包括确定流化空间的气体分配板和一个或多个侧壁，和围绕所述一个或多个侧壁定位的电容Ｘ线断层摄影术传感器阵列，其中：对应于具有第一介电常数的流化颗粒的第一相和对应于具有第二介电常数的流化气体的第二相被成像，其特征在于：在计算图像中使用的第一介电常数在颗粒的流化期间通过使用一个或多个再校准电容被重新校准，以允许其介电常数值的变化，所述一个或多个重新校准电容由一对或多对基准电极测量，所述一对或多对基准电极被定位以测量接近所述一个或多个侧壁的密集流化颗粒的电容。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨五强，王海刚，
申请(专利权)人：曼彻斯特大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]