專利名稱：用在線的石英晶體微量天平傳感器監(jiān)測和控制石油、石油化學品和工藝化學處理的方法、的制作方法
前言特種化學品加到各種工業(yè)過程中是需要的，并且常常要求這些過程能有效、有利和安全地操作。特種化學品處理劑加到這樣的過程中特別是可有助于減少過程結(jié)污、腐蝕和起泡。將濃度為幾個ppb至百分之幾的這些處理用化學品加到各種過程中。處理劑的劑量常常通過監(jiān)測對應(yīng)于特種化學品加入期間過程參數(shù)的變化來確定。最適合的是，熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員希望將劑量與過程流體的變化關(guān)聯(lián)起來。但是，測定劑量的方法常常很費時，因為常常只有在很長一段時間內(nèi)變化著的過程參數(shù)才會發(fā)生顯著變化。對于某些過程來說，正確的特種化學品劑量的適當確定可能需要數(shù)月。一旦確定后，這些劑量就固定在某一固定數(shù)值上。例如當在此期間如結(jié)污、腐蝕或起泡速率發(fā)生變化時，劑量也不增加或減少。這就常常導致加入過量的特種化學品，造成浪費，或者加入的特別化學品不足，造成處理質(zhì)量變差。
用于控制加入特種化學品的方法的例子包括取樣管分析、離線殘留產(chǎn)物試驗、殘留聚合物試驗、在線pH監(jiān)測儀、傳導性監(jiān)測儀等。但是，這些方法和其他許多用于監(jiān)測性能和控制劑量的方法通常都很慢，不能顯示過程中的實時變化。例如，殘留物試驗通常涉及從過程中取樣品流體，在遠離過程的某些地方進行樣品分析。在在線測量儀如pH探針和傳導性監(jiān)測儀的情況下，許多方法檢測限和差異又太高，以致不能為控制特種化學品的加入提供準確的數(shù)據(jù)。也就是說，在線儀器的靈敏度常常不高，不足以使操作人員實時調(diào)節(jié)特種化學品的劑量。因此，為了準確和精確控制特種化學品加入到工業(yè)過程中，提供對過程中的流體狀態(tài)作出的實時反饋的高靈敏的原位方法是需要。
石英晶體微量天平用于測量在烴類體系和含水體系中出現(xiàn)的結(jié)垢數(shù)量、沉積物生成或質(zhì)量損失是已知的。這些設(shè)備通過激發(fā)與流體(液體或蒸汽)接觸的石英晶體產(chǎn)生共振頻率，然后測量由于從晶體表面中或晶體表面上質(zhì)量的損失或積累引起的共振頻率的變更來起作用。雖然成功地測量了硬質(zhì)結(jié)晶結(jié)垢或結(jié)污沉積物的質(zhì)量，但是我們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的石英晶體微量天平設(shè)備對于在含水體系和非水體系中出現(xiàn)的許多類型的現(xiàn)象是一種不可靠的測量儀表。首先，傳統(tǒng)的石英晶體微量天平不能準確地測量例如由生物結(jié)污形成的無定形沉積物的質(zhì)量或者在加工裝置等表面上無定形烴類沉積物的質(zhì)量。依靠傳統(tǒng)的石英晶體微量天平進行的這些類型的測量得到不準確的和不可靠的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不能用來控制用來校正測量條件的化學品進料。
用于測量含水體系中結(jié)晶結(jié)垢生成量的典型石英晶體微量天平應(yīng)用的例子在1995年4月13日提交的共同未決的美國專利申請08/421,206中找到，在該專利申請的公開內(nèi)容在此作為參考并入本說明書。雖然當體系中只生成結(jié)晶的結(jié)垢時，在美國專利申請08/421,206中公開的設(shè)備和方法能準確地操作，并得到極好的控制，但是我們發(fā)現(xiàn)，這一設(shè)備在可生成無定形結(jié)垢或生成無定形結(jié)垢和結(jié)晶結(jié)垢的組合的體系中不起作用。此外，如在美國專利申請08/421,206中公開的設(shè)備不能用于檢測流體中的變化，如粘度增加或下降、密度增加或下降、不混溶流體的存在或者在裝有流體的容器內(nèi)部形成的無定形沉積物的增長。
因此，本發(fā)明涉及一種測量材料性質(zhì)和過程物流性質(zhì)的方法，更具體地說涉及一種測量材料粘度和密度的方法，更具體地說涉及一種準確且迅速測量含水體系和非水體系的粘度和密度以及質(zhì)量沉積量的方法。本發(fā)明的方法應(yīng)用一種厚度剪切模式共振儀設(shè)備來測定烴類溶液、蒸汽和混合物的質(zhì)量積累量、粘度和/或密度，以及含水流體的質(zhì)量積累量、粘度和/或密度。借助這一方法，可即時地以及在此期間得到迅速準確的測量值，它可用來控制處理用化學品的加入和體系的過程變數(shù)。通過使用厚度剪切模式共振儀設(shè)備，可通過適時地和及時地加入防污劑，通過在廢水處理和原油破乳中以及在原油加工中(例如脫鹽、破乳，以及在烴類加工中如在乙烯爐急冷塔中形成的某些乳液)形成的乳液的破乳中改進破乳，通過將分散劑或其他添加劑適當加到烴類中以及通過向成品油中加入生物控制性化學品或穩(wěn)定劑，可大大改進原油和化學品的加工。同樣，厚度剪切模式共振儀設(shè)備可用于含水體系，以測量生物的生長和沉積；無機或有機結(jié)垢，或者該設(shè)備可用于測量在含水體系中或在烴類體系中出現(xiàn)的腐蝕速率。厚度剪切模式共振儀設(shè)備的另外一些應(yīng)用在下文中討論背景技術(shù)石英晶體微量天平有時也稱壓電傳感器，已提出將它用于測量從流體介質(zhì)中沉淀的物質(zhì)質(zhì)量，測量流動流體的粘度，測定膜沉積的速率，監(jiān)測腐蝕等。雖然有一些成功的例子，但當在某些條件下用于工業(yè)中時，僅僅測量共振頻率變更的石英晶體微量天平常常得到錯誤的讀數(shù)。例如，在測量實際上沉積在晶體上或阻尼晶體振動的硬質(zhì)粘附結(jié)垢時是很有效的石英晶體微晶天平在無定形或軟質(zhì)結(jié)垢(生物生長物、無定形無機晶體等)沉積在相同晶體上時，常常不能得到正確的結(jié)果。這是因為該設(shè)備僅依靠測量共振頻率的變更。所以，這些傳感器用作控制加入象殺生物劑和抗聚合劑的處理用化學品的方法是無用的。
適用于實施本發(fā)明的厚度剪切模式共振儀對于熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員來說是已知的。特別適用的厚度剪切模式共振儀在Granstaff等的US5,201,215中公開，在這里其公開內(nèi)容作為參考并入本說明書。該設(shè)備可測定一定流體的密度—粘度積。應(yīng)當指出，這種厚度剪切模式共振儀的石英晶體部分基本上與原有技術(shù)的石英晶體微量天平相同。它是這樣一種方式，信號按這樣的方式處理，使Granstaff厚度剪切模式共振儀的應(yīng)用變得獨特，它使這些厚度剪切模式共振儀能做到典型的石英晶體微量天平不能做到的事情。適用于本發(fā)明的厚度剪切模式共振儀與石英晶體微量天平的區(qū)別是振蕩器線路，后者不能用來測量一定流動的密度—粘度積。Granstaff的US5,201,215公開的設(shè)備的振蕩器線路不僅提供了共振頻率的測量，而且還提供了共振頻率振幅變化的測量，后者對晶體浸入的流體介質(zhì)的物理性質(zhì)很敏感。
適用于實施本發(fā)明的第二類厚度剪切模式共振儀由S.J.Mar-tin等在傳感器和致動器A，44(1994)209-218中公開，在這里其公開內(nèi)容作為參考也并入本說明書。這類設(shè)備使用有粗糙表面的第一傳感器和有光滑表面的第二傳感器。已發(fā)現(xiàn)，通過使用這種設(shè)備，有可能同時測定和解析質(zhì)量沉積量、流體粘度和密度。通過使用有不同質(zhì)量粘附性的光滑表面和粗糙表面，有可能區(qū)分與厚度剪切模式共振儀的壓電晶體接觸的流體質(zhì)量沉積量和粘度和密度。
正如在Granstaff的US5,201,215中所述，當質(zhì)量和流體與相同的石英晶體接觸時，通過以下步驟可測定固體的質(zhì)量和/或流體的物理性質(zhì)施加穿過與插入石英晶體微量天平和電場之間的固體質(zhì)量接觸的石英晶體微量天平的厚度的振蕩電場；測量石英晶體微量天平的至少一種共振頻率；同時測量在共振頻率下輸入端信號的大小，并將共振頻率與輸入端信號大小相關(guān)聯(lián)，得到表面質(zhì)量的密度和流體粘度-密度積。另一方面，正如Granstaff指出的，可施加振蕩電路穿過石英晶體微量天平的厚度；掃描至少一個晶體共振頻率間隔區(qū)域的頻率；測量在這一頻率范圍輸入端信號的大小和相態(tài)；將輸入端信號數(shù)據(jù)與頻率相關(guān)聯(lián)；將輸入端信號/頻率關(guān)聯(lián)用于等價的線路模式；使固體質(zhì)量和/或流體與晶體接觸，其中固體質(zhì)量介于在晶體和流體之間；重復(fù)掃描間隔一個共振頻率的頻率范圍的步驟；測量在這一頻率范圍的輸入端信號大小和相態(tài)；將輸入端信號數(shù)據(jù)與頻率相關(guān)聯(lián)；然后將輸入端信號/頻率關(guān)聯(lián)用于等價線路模式；然后從相關(guān)的輸入端信號/頻率數(shù)據(jù)中得出固體質(zhì)量和流體密度-粘度之積。
雖然Granstaff等公開了，質(zhì)量層可為金屬、金屬合金、鹽類、某些硬質(zhì)聚合物或冰，以及這些固體可用蒸發(fā)、電鍍、沉積或其他化學的或熱力學反應(yīng)涂到石英晶體微量天平上，但是Granstaff等未意識到，這一方法可有效地用于烴類加工或水處理領(lǐng)域，或者未意識到該設(shè)備可有效地用于這些領(lǐng)域來控制過程添加劑的加入。
但是，我們發(fā)現(xiàn)，某些類型的石英晶體微量天平基本上如Granstaff所述的，可用于克服原有技術(shù)的石英晶體微量天平設(shè)備的那些缺點，以及可為控制化學品進料提供準確且即時的數(shù)據(jù)，用于控制或改進含水過程和非水過程。
所以，本發(fā)明的一個實施方案為本領(lǐng)域提供了一種通過使用厚度剪切模式共振儀設(shè)備來控制加到烴類加工過程和水處理過程的化學品添加劑的方法。
本發(fā)明的另一實施方案為本領(lǐng)域提供了一種控制加到烴類加工過程和水處理過程的化學品添加劑進料的準確且實時的方法。
本發(fā)明的另一實施方案為本領(lǐng)域提供了一種控制加到烴類加工過程和水處理過程的條件校正化學品添加劑進料的準確且實時的方法。
本發(fā)明的另外一些實施方案在下文中將變得很明顯。
本發(fā)明本發(fā)明的基本方法包括厚度剪切模式共振儀設(shè)備的使用，將這樣的設(shè)備安裝在該設(shè)備的石英晶體表面可與這里使用的可為液體或蒸汽(氣體)的流體接觸的地方；測量質(zhì)量和流體的粘度-密度輸出；測定體系的條件；以及加入處理用化學品，或者采取其他校正操作作為質(zhì)量和流體粘度-密度輸出指令。厚度剪切模式設(shè)備可安裝在這樣的流體的容器表面，或者可簡單地插入流體中。在設(shè)備暫時性或永久性插入流體的場合下，一定要確保有代表性的流體接觸到石英晶體的表面。厚度剪切模式共振儀設(shè)備優(yōu)選插在裝流體的容器的表面。容器一詞指裝有流體的管線、貯罐或其他任何設(shè)備。
本發(fā)明適用于測定含水體系和非水體系的性質(zhì)。本發(fā)明的主要應(yīng)用是測定含水體系中的結(jié)垢、腐蝕和生物結(jié)污，測定烴類過程中的有機結(jié)污和腐蝕，以及測定油包水型和水包油型乳液的破乳速率，測定流體特性，如粘度、密度、固體含量等，在貯罐或容器中出現(xiàn)的沉積物數(shù)量以及出現(xiàn)的沉積速率。正如所述，這些僅僅是本發(fā)明在水處理和烴類加工領(lǐng)域中應(yīng)用的一些例子。
這里使用的術(shù)語“水處理”指防止與供水-或工業(yè)水體系接觸的表面上的無機結(jié)垢、腐蝕和生物結(jié)污。如上所述，本發(fā)明特別適用于測定在含水體系中出現(xiàn)的生物生長速率。還包括在這里使用的術(shù)語“水處理”中的意義是，用化學方法和/或機械方法從流體、或為蒸汽或為液體中分離出固體，以及用化學方法和/或物理方法從水中分離油。正如這里使用的術(shù)語“烴類加工”指原油通過管道、鐵道、駁船或貯罐運輸以及用各種方法將原油加工成各種有用的產(chǎn)品包括脫鹽過程、蒸餾、裂化和其他生產(chǎn)可出售產(chǎn)品的方法，以及包括在化學加工工業(yè)中進一步處理這樣的烴類產(chǎn)品，包括生產(chǎn)這樣的有價值材料如苯乙烯、丁二烯、異戊二烯、氯乙烯、乙烯、丙烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸烷基酯和由這些材料生成的聚合材料。實踐中，本發(fā)明可用于希望知道有機結(jié)污在熱交換設(shè)備、流動管線、貯罐等的表面上生成速率的任何情況中。為了實現(xiàn)本發(fā)明的方法，厚度剪切模式共振儀可安裝在過程中的任何以下位置可預(yù)計有機結(jié)污、無機結(jié)垢、腐蝕或微生物生長的地方，或者流體特性的變化可指示出存在那種可通過加入化學處理劑來校正的加工問題的地方。同樣，本發(fā)明可用于測定乳液破乳的速率，或?qū)崟r地測定乳液的條件，以便能加入適宜的破乳材料(相反，如果乳液是所需的產(chǎn)品，加入乳化劑)。因為本發(fā)明的使用能提供實時的數(shù)據(jù)，以從未有過的方式迅速且準確地控制結(jié)垢、結(jié)污、微生物生長等。發(fā)明人此時還不知道能同時提供即時的、實時的質(zhì)量沉積量和流體性質(zhì)數(shù)據(jù)的其他技術(shù)，以便控制水處理用化學品和/或烴類加工處理用化學品的進料。
在廣義上，本發(fā)明是一種測定在裝有這種流體的容器表面上出現(xiàn)的流體條件以及即時地或隨后采取各種步驟來校正這樣的條件的方法，該法包括以下步驟A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備放入容器中，并將厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面與流體相接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量厚度剪切模式共振儀設(shè)備輸出的頻率變化和阻尼電壓分量；C.基于頻率變化和阻尼電壓分量，連續(xù)測定厚度剪切模式共振儀設(shè)備表面的條件；以及D.通過采取如下一種操作來連續(xù)校正厚度剪切模式共振儀設(shè)備表面上檢測的條件i啟動或停止將條件校正用化學品送入流體的化學品進料泵；ii提高流出體系的流體流速；或iii降低流出體系的流體流速。
雖然作為厚度剪切模式共振儀輸出量的頻率變更和阻尼電壓分量可直接使用，但它常常適用于將這一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成質(zhì)量和粘度-密度分量。如上所述，厚度剪切模式共振儀設(shè)備可放在裝流體的容器表面的附近，或者可插入容器中流體與厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英晶體表面接觸的任何地方。所用的容器可優(yōu)選烴類加工裝置、烴類貯罐、管道或者運輸容器，如駁船、船只和機動有軌車。
此外，雖然本發(fā)明的厚度剪切模式共振儀設(shè)備可永久性地放在體系中，但也可將這樣的設(shè)備暫時性地放在體系中，以測定流體條件校正化學品是否應(yīng)當加入。
雖然適用于校正與流體接觸的表面上的條件，但本發(fā)明也可用于控制液體或氣體狀態(tài)的流體本身的條件并調(diào)節(jié)流體的條件如稠性、粘度等。在廣義上，本發(fā)明涉及測定在流體制造過程中、包括所述流體的貯存或運輸中的流體條件，并即時地采取各種步驟來校正這樣的條件，這些步驟包括A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備插入裝有所述流體的容器中，從而使厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面與流體接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量厚度剪切模式共振儀設(shè)備輸出的頻率變化和阻尼電壓分量；C.在頻率變化和阻尼電壓分量的基礎(chǔ)上，連續(xù)測量厚度剪切模式共振儀設(shè)備的表面條件；D.采取以下的操作來連續(xù)校正厚度剪切模式共振儀設(shè)備表面上檢測條件i啟動或停止將條件校正用的化學品送入流體的化學品進料泵；ii增加流出體系的流體流速；或
iii減少流出體系的流體流速。
為了以另一種方式來描述本發(fā)明，本申請書中記載的基本發(fā)明在水處理體系中通過采用以下步驟而發(fā)揮作用A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備插入水中、優(yōu)選在裝有這樣的水的容器表面上，從而厚度剪切模式共振儀的石英表面與工業(yè)水接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量厚度剪切模式共振儀設(shè)備輸出的質(zhì)量和粘度一密度分量；C.在質(zhì)量和粘度-密度分量的基礎(chǔ)上，連續(xù)測定厚度剪切模式共振儀設(shè)備表面上的條件；D.通過采取以下操作，連續(xù)校正厚度剪切模式共振儀設(shè)備表面上檢測出的條件i啟動或停止將條件校正用的化學品送入工業(yè)水體系的化學品進料泵；ii增加流出體系的水的流速；或iii減少流出體系的水的流速。
雖然在上面的說明中，厚度剪切模式共振儀設(shè)備以單一的形式使用，但是在一定的體系中，常常希望使用多個厚度剪切模式共振儀設(shè)備。因此，在這里使用的單一厚度剪切模式共振儀的單一形式包括一個、兩個或多個厚度剪切模式共振儀設(shè)備。這樣可供體系的其它控制用。當該設(shè)備用于測定貯罐中的沉積物、破乳效率、容器中泡沫的高度、容器中兩個或多個明顯相中每一相的高度等目的時，多個厚度剪切模式共振儀設(shè)備的使用是特別重要的。
本發(fā)明的應(yīng)用對影響含水體系的參數(shù)提供了實時的測定。用這種方法，可在體系中用肉眼檢測出結(jié)垢、腐蝕或生物結(jié)污，很久以前和在其他測量方法可提供相同的信息很久以前就可檢測出結(jié)垢生成、腐蝕或生物結(jié)污。由于厚度剪切模式共振儀的靈敏性，在體系中出現(xiàn)的各種問題可比傳統(tǒng)的方法早得多地檢測出來，通過使用適宜的結(jié)垢抑制劑或腐蝕抑制劑或殺微生物劑的校正操作，可即時控制這一問題。通過用本發(fā)明的方法迅速控制體系，可達到對工業(yè)體系很好的控制。通過在本方法中使用厚度剪切模式共振儀設(shè)備，可實現(xiàn)對含水處理體系的準確控制。厚度剪切模式共振儀也可實時地起作用，以避免基于化學品進料取樣管分析帶來的問題，后者有復(fù)雜的取樣。這類監(jiān)測不能顯示不正常出現(xiàn)時的條件。
在非水體系中，例如在烴類加工裝置中，本發(fā)明可在實時的基礎(chǔ)上測定在烴類加工裝置中裝有的烴類流體(液體或氣體)所接觸到的烴類加工裝置表面上出現(xiàn)的結(jié)污、腐蝕和/或生物生長條件，并可立即采取各種步驟來校正這樣的條件。這些步驟包括A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備放入裝在烴類加工裝置中的流體中，從而厚度剪切模式共振儀的石英表面與烴類接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量質(zhì)量和粘度-密度分量；C.在質(zhì)量和粘度-密度分量的基礎(chǔ)上，連續(xù)測定厚度剪切模式共振儀表面上的條件；D.通過啟動或停止將條件校正用的化學品送到烴類加工裝置的化學品進料泵，來連續(xù)校正厚度剪切模式共振儀表面上檢測的條件。
同樣由于本方法的靈敏性，結(jié)污和結(jié)垢可在很低的含量下檢測出來，所以在主要問題出現(xiàn)以前，立即采取校正操作。如上所述，雖然厚度剪切模式共振儀設(shè)備優(yōu)選放在烴類加工裝置的表面上，以致厚度剪切模式共振儀的石英晶體與流體接觸，但在本發(fā)明的廣義上，厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英晶體表面與要測量的流體接觸才是唯一重要的。通過使用本發(fā)明的方法，可以預(yù)計，象煉油廠中傳熱設(shè)備表面上瀝青沉積那樣的主要問題在它們變得嚴重以前就可注意到，或者甚至在威脅生命以前如在單體貯罐中失控的放熱聚合出現(xiàn)以前就可注意到。應(yīng)注意到這些僅是本發(fā)明方法的例子，熟悉烴類加工、原油生產(chǎn)和處理、煉制和石油化學品生產(chǎn)專業(yè)的技術(shù)人員很容易看到本發(fā)明可利用的其他一些領(lǐng)域。本發(fā)明的方法可應(yīng)用的烴類加工設(shè)備幾乎包括任何原油加工設(shè)備，或蒸餾制燃料或石油化學產(chǎn)品的設(shè)備。設(shè)備可為壓縮機、重沸器、熱交換器、純化塔、貯存容器或反應(yīng)器。同樣，本發(fā)明可用于幾乎任何烴類加工裝置，包括那些加工烯烴和炔烴(如乙烯、丙烯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸烷基酯、氯乙烯、丁二烯和異戊二烯)以及進一步加工烯烴和炔烴的下游裝置?？煽刂频幕瘜W添加劑包括結(jié)垢抑制劑和腐蝕抑制劑、防污劑、消泡劑、防聚合劑等。很顯然，本發(fā)明不把任何特定類型的特種化學品添加劑限制到任何特定的過程。
本發(fā)明也可用于測定容器中的烴類流體的粘度、密度或粘度/溫度條件，并立即采取各種步驟來校正或修正這樣的條件。所用的步驟包括A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備插入裝有這樣的烴類的容器中，從而使厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面與烴類接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量質(zhì)量和粘度-密度分量；C.在質(zhì)量和粘度-密度分量的基礎(chǔ)上，連續(xù)測定烴類流體的條件；D.通過啟動或停止將條件校正用的化學品送入裝在所述容器中的烴類流體中的化學品進料泵。
這一方法例如適用于加工柴油燃料或其他燃料，它們需要加入傾點下降劑來維持適宜的流動性，或者需要加入如粘度指數(shù)改進劑或其他改變烴類流體特性的添加劑。同樣，象在含水體系中一樣，本發(fā)明也可用于測定過程中泡沫的出現(xiàn)和高度，以及可用于將消泡劑送入加工體系。
本發(fā)明也可用于將破乳劑(或相反，將乳化劑)加到水包油型或油包水型乳液中，如在廢油處理、煉廠脫鹽裝置、廢水處理等中得到的乳液。
在這一方法中，通常將兩個或兩個以上本發(fā)明的典型厚度剪切模式共振儀設(shè)備放在容器中乳液所處的不同高度上。通常包含兩個或兩個以上不混溶的流體的不同流體特性可用多個厚度剪切模式共振儀讀出，積累的數(shù)據(jù)記載了在這樣的容器或貯罐中在任何特定的液面上乳液的狀態(tài)。由于水、油和任何中間層有不同的粘度和密度，破乳的進程可被跟蹤，破乳劑可根據(jù)使用厚度剪切模式共振儀得到的質(zhì)量、粘度和密度測定值加入。測定烴類/含水流體混合物的條件以及破乳劑加到這樣的體系的方法一般包括以下步驟A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備插入裝有烴類/含水流體混合物的容器中，從而使厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面與烴類/含水流體混合物接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量質(zhì)量和粘度-密度分量；C.在質(zhì)量、粘度和密度分量的基礎(chǔ)上，連續(xù)測定烴類/含水流體混合物的條件；D.通過啟動或停止將條件校正用的化學品送到裝有烴類/含水流體混合物的加工裝置的化學品進料泵，連續(xù)校正烴類/含水流體混合物的條體。
雖然這一實施方案可只用一個厚度剪切模式共振儀、放在容器中希望測量存在相的一個液面高度上來實施，但是常常適合使用兩個或兩個以上厚度剪切模式共振儀，將它們放在容器或貯罐中的不同液面高度上，以測定在每一測定液面高度上流體的狀態(tài)。在實施本發(fā)明這一實施方案的最優(yōu)選的方式中，使用至少兩個設(shè)備，其中一個優(yōu)選在測定含水相存在的位置上，而這樣的設(shè)備中至少一個在測定烴相存在的位置上。另一個設(shè)備可用在這一液面高度上，在那里出現(xiàn)兩個不混溶流體之間的混合相或界面。要處理的烴類/含水流體混合物通常在選自以下的容器中原油破乳器、原油加熱處理器、原油脫鹽裝置、乙烯急冷水塔、稀釋蒸汽發(fā)生體系、烴類貯罐、烴類運輸容器、廢水凈化器、廢水處理裝置、沉降罐、集油罐和金屬加工液槽。一個以上厚度剪切模式共振儀的使用，使破乳過程的操作人員得到有關(guān)乳液狀態(tài)以及校正控制條件用的破乳劑或其他化學品進入乳液的進料的即時、實時的信息。用于上述意義的混合物指包括油包水型乳液、水包油型乳液、乳液混合層、分開的油層和分開的水層以及固體在液體中的分散液。
雖然這一方法適用于乳液破乳，當然這一方法也可用于生成乳液。通過使用由厚度剪切模式共振儀設(shè)備得到的密度-粘度讀數(shù)，可加入乳化劑，制得有所需特性的乳液。
正如可看出的，這里所述的本發(fā)明每一實施方案都利用厚度剪切模式共振儀。在使用厚度剪切模式共振儀來測定出現(xiàn)的結(jié)垢、結(jié)污和/或腐蝕的數(shù)量中，這樣安裝厚度剪切模式共振儀，以致使石英的暴露面直接與在體系中循環(huán)的流體接觸。在設(shè)計這樣的體系時，考慮到厚度剪切模式共振儀的插入引起流體紊流是重要的。因此，當測量結(jié)污、結(jié)垢、腐蝕，或者甚至流體的粘度或其他特性時，將厚度剪切模式共振儀與流體流過的容器或管道的表面齊平安裝常常是有好處的。當齊平安裝不能實現(xiàn)時或在厚度剪切模式共振儀不能與流體流過的容器或管道的表面齊平安裝的場合下，熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員很容易確定厚度剪切模式共振儀的最佳位置。在所有的安裝中，厚度剪切模式共振儀的石英表面的暴露部分與要測量的流體或結(jié)垢或結(jié)污從中沉積出的流體接觸是很重要的。
在本發(fā)明的另一實施方案中，可使用便攜式厚度剪切模式共振儀。其最簡單的形式中，便攜式夾具很容易插入流體中，或貯罐、釜或開口容器的上部空間中。
本發(fā)明的厚度剪切模式共振儀的石英晶體表面可象希望的那樣小，或者可象實施中那樣大。制成適用于本發(fā)明實施的厚度剪切模式共振儀所需的這類石英晶體微量天平可以不同的大小、由各種商業(yè)渠道得到。本發(fā)明的特征之一是，厚度剪切模式共振儀能迅速且準確地測定條件，并改變控制這一條件的參數(shù)。本發(fā)明可用于各種壓力和溫度。當用于高壓時，石英晶體兩側(cè)的壓力相等是優(yōu)選的。當僅晶體的一側(cè)受到高壓時，晶體可能發(fā)生變形，使讀數(shù)不準確。同樣，本發(fā)明適用于很寬的溫度范圍，從大大低于冰點到用于接收從石英晶體來的信號的電線接頭的熔點那樣高的溫度。因此，雖然該設(shè)備不直接用于如乙烯爐的熱裂段，但該設(shè)備可用在爐子的出口處。在厚度剪切模式共振儀的許多應(yīng)用中，應(yīng)被專門提及的是控制用于改善或調(diào)和測定條件的特種化學品材料的加入，例如啟動或停止裝有殺微生物劑、腐蝕抑制劑、結(jié)垢抑制劑、結(jié)污抑制劑等的泵。開發(fā)出用厚度剪切模式共振儀設(shè)備的輸出來控制泵的線路板的方法在本專業(yè)中是大家熟悉的。這樣的線路板使用這種信號來驅(qū)動這樣的泵，該信號為由厚度剪切模式共振儀設(shè)備得到的所需信號水平校正后的測量值。除了驅(qū)動泵外，在冷卻水或鍋爐水體系的情況下，該信號還可用于開啟或關(guān)閉卸料閥，或者用于提高或減少烴類流體通過一定體系的流速，增加或減少在需要破乳的容器中所含乳液的停留時間等。
在厚度剪切模式共振儀用于本發(fā)明的操作中，利用振蕩線路來維持穿過壓電晶體(石英晶體)的恒定電勢，以提供穩(wěn)定的振蕩。按以前作為參考并入的US5,201,215公開的一般原理測量和處理輸出。
雖然使用由Granstaff設(shè)備得到的原始數(shù)據(jù)、并經(jīng)處理得到的計算質(zhì)量和粘度-密度結(jié)果是利用本發(fā)明現(xiàn)在優(yōu)選的方式，但是用Granstaff描述的線路或者在Wessendorf的US5,416,448中描述的線路(其公開內(nèi)容在這里作為參考并入本說明書)得到的“原始數(shù)據(jù)”輸出、頻率變化和阻尼電壓也是在傳感器表面上出現(xiàn)的變化的量度，可在不需轉(zhuǎn)變成物理性質(zhì)數(shù)值的條件下直接使用。這一技術(shù)可能在難以得到準確的質(zhì)量或流體性質(zhì)結(jié)果的場合下是特別有用的。在這些應(yīng)用中，可用頻率和電壓輸出的經(jīng)驗觀測值來控制化學品加入。
這一原始數(shù)據(jù)當然也是與壓電設(shè)備接觸的流體的粘度-密度和質(zhì)量分量的量度，本發(fā)明包括，用原始的頻率變化和電壓數(shù)據(jù)或用由原始數(shù)據(jù)計算的粘度-密度和質(zhì)量分量來控制特種化學品過程。
實施例丙烯腈通常在通常稱為吸收塔的塔中用水萃取的方法從催化反應(yīng)器的氣體流出物中回收。氰化氫和丙烯腈從流出物中選擇性萃取，該混合物在回收塔塔頂沸騰，經(jīng)過一組塔，在那里經(jīng)過一系列蒸餾，丙烯腈作為純組分被分出。在汽提塔中，通過蒸餾，除去回收塔底的物流中的殘留有機物，并在這一循環(huán)回收過程中，將大部分剩余的水送回吸收塔。回收過程的有效操作受到在過程中出現(xiàn)的結(jié)污的限制、特別是在傳熱設(shè)備如重沸器、熱交換器和蒸餾塔上的結(jié)污。這一問題可通過加入商購的特種化學防污劑得到減輕。將劑量為0.001-1000ppm的防污劑加到過程中，可顯著減慢過程結(jié)污的速率，從而延長裝置的操作時間，減少定期清洗設(shè)備的次數(shù)以及提高裝置的處理量。防污劑加到這類裝置的速率現(xiàn)在以實驗室試驗或有關(guān)一個裝置用一定的防污劑劑量可連續(xù)操作天數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來確定。在實際操作中，如果由于結(jié)污存在使熱交換劑操作時間太短，那么就增加防污劑的劑量，一直到達到可接受的操作時間，或沒有結(jié)污為止。這一過程常常會使用過大劑量的防污劑，因為對于最壞的可能條件來說，防污劑的劑量被加到最大，而不是基于裝置中實際的結(jié)污條件。沒有原位的、在線的、實時的測定最佳防污劑劑量的方法。
為了監(jiān)測防污劑的劑量，這里所述的這類石英晶體傳感器被安裝在丙烯腈純化過程中的重要位置。厚度剪切模式共振儀安裝的典型位置包括剛好在熱交換器前的溶劑水物流中。這一傳感器被這樣安裝，以使它伸在溶劑水物流中。用管壁外側(cè)上的振蕩線路驅(qū)動晶體。振蕩器和晶體通過在管壁外側(cè)上的氣密射頻線路連接。振蕩器提供一頻率和一振幅輸出。共振頻率的變化是晶體表面上質(zhì)量變化和/或流體性質(zhì)變化的顯示。振幅的變化是晶體阻尼的反映。晶體阻壓的測量值可為一特別適用的測量值，因為阻尼受沉積物的粘彈性影響，在丙烯腈過程中沉積物可為高度粘彈性的。在丙烯腈過程中的粘彈性沉積物將妨礙不能消除粘彈性的影響的其他石英晶體微量天平傳感器的應(yīng)用。因為共振頻率對每一個都是敏感的，為了從流體性質(zhì)的變化中解析出質(zhì)量的變化，阻尼也是重要的。傳統(tǒng)的石英共振儀傳感器不滿足這一要求，因為這些設(shè)備僅對共振頻率的變化是敏感的。在這里使用的傳感器適用于控制這一過程，因為相關(guān)聯(lián)的振蕩線路對共振頻率的變化和振幅(阻尼電壓)的變化都是敏感的。
放在溶劑水管線中的傳感器中，用頻率計和電壓計來測量振蕩器輸出，它們都連接到個人計算機上。收集的其他測量值包括時間和溫度。使用振蕩器的輸出，計算機可用來計算并作出晶體表面上質(zhì)量積累速率圖。在防污劑注入過程以前測定這一速率，而在未處理的溶劑水中的沉積速率與熱交換器中結(jié)污速率成比例。當防污劑注入體系時，在此期間連續(xù)監(jiān)測這一速率。然后調(diào)節(jié)防污劑的劑量，一直到速率開始變化為止。通過由沉積質(zhì)量對時間作圖得到的直線斜率變化在計算機上顯示這一點。最終可緩慢調(diào)節(jié)防污劑的劑量，一直到這一直線的斜率為零(在一定的時間間隔內(nèi)沒有可檢測出的沉積量)，以便得到最佳的防污劑劑量。最佳劑量通過實際的實時測量值而不是通過易受其他過程參數(shù)影響的無選擇變量來確定。在操作過程的任何時間，如果沉積增加，將提高防污劑的速率，以補償較高的結(jié)污速率。
作為將厚度剪切模式共振儀放入溶劑水物流中的一種替代方法，可使用從丙烯腈回收過程中取出的少量滑流。在某些情況下，預(yù)計在體相溶劑水中固體的整個沉積將淹沒厚度剪切模式共振儀。為了減小大的流速和結(jié)污速率，將一股小的溶劑水流轉(zhuǎn)向裝有厚度剪切模式共振儀的流體容器中。從滑流中沉積的固體量與從體相溶劑水中沉積的成正比，條件是過程的參數(shù)如溫度和壓力保持不變。為了簡化這些條體，流體容器可用加熱棒、加熱阱、蒸汽或其他傳統(tǒng)方法加熱。此外，還可將背壓調(diào)節(jié)器加到滑流管道中，以維持恒定的壓力。在這種情況下，在流體容器中的厚度剪切模式共振儀將連接到流體容器和滑流管道外側(cè)的振蕩器線路上。振蕩器輸出如上所述用于計算沉積速率和使防污劑進料最佳化。
對于熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員來說，很顯然，微處理機可代替象電壓計和頻率計這樣的組件。微處理機使該設(shè)備更方便操作，并能使用數(shù)據(jù)記錄器和便攜式計算機。在這種情況下，微處理機的輸出與便攜式計算機或數(shù)據(jù)記錄器對接。在另一可能的變通方案中，計算機用來自動控制將防污劑加到丙烯腈過程中的泵的活塞沖程。計算機按程序按某一程度正比于固體在晶體表面上沉積速率的變化來調(diào)節(jié)泵的活塞沖程。當結(jié)污速率降到零時，計算機指令泵保持其現(xiàn)有的泵活塞沖程不變或按某一百分率減少泵活塞沖程。用這一方法，化學防污劑的劑量將自動地優(yōu)化。
厚度剪切模式共振儀也適用于控制送到其他烴類加工操作的防污劑。作為另一個例子，這一假設(shè)的例子公開了厚度剪切模式共振儀用于控制加入乙烯裝置的堿洗體系的防污劑。
在乙烯裝置中，所謂的酸性氣體如二氧化碳和硫化氫通過用堿水溶液洗滌氣體烴類的方法從烴類混合物中除去。這一操作通常在過程中稱為堿洗塔的裝置完成。由于堿催化的反應(yīng)性醛如乙醛的聚合作用，堿洗塔易于結(jié)污。在堿洗塔和有關(guān)的設(shè)備中的結(jié)污可通過使用商購的防污劑得到控制。在大多數(shù)情況下，沒有一種簡便的方法來測定將結(jié)污降低到可接受的水平或者消除結(jié)污所需的最佳防污劑劑量。在某些情況下，即不令人滿意的情況下，試圖在送入堿洗塔的醛數(shù)量的基礎(chǔ)上來決定防污劑的劑量。在一可能的配置中，將厚度剪切模式共振儀安裝在塔底的流體中。塔底物中固體的檢測量為在烴類氣體洗滌過程中形成的結(jié)污數(shù)量的顯示。由傳感器得到的響應(yīng)值用于設(shè)定為消除堿洗塔中的結(jié)污所需的最佳堿洗塔防污劑的劑量。塔底物流中很少的或沒有固體被檢測出時將確定為最佳的防污劑劑量。
下面假設(shè)的例子描述了厚度剪切模式共振儀用于控制輕質(zhì)烴類物流加工中的結(jié)污。
在乙烯裝置、丁二烯裝置、異戊二烯裝置等中輕質(zhì)烴類的回收過程中，蒸餾塔和相關(guān)的設(shè)備如熱交換器和重沸器通過反應(yīng)性烯烴如丁二烯的熱聚合和/或氧化聚合而結(jié)污。通過將適用于本發(fā)明的厚度剪切模式共振儀設(shè)備放在蒸汽空間、塔中所選塔板的下方，可用探針來檢測由蒸汽相中結(jié)污的生成。傳統(tǒng)上，在聚合物結(jié)污(常稱為“米花狀聚合物”)損壞塔內(nèi)的金屬構(gòu)件以前，檢測出它是很困難的問題。米花狀聚合物從蒸汽相中在塔內(nèi)的金屬表面上生長。厚度剪切模式共振儀可放在塔的蒸汽空間，如主分餾塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔和丁二烯純化塔的蒸汽空間。厚度剪切模式共振儀對在蒸汽相中沉積在共振儀上的粘彈性聚合物的生成是敏感的。用上述的振蕩線路可檢測出結(jié)污的粘彈薄膜的沉積。如果檢測出在晶體上形成結(jié)污物，那么因此應(yīng)調(diào)節(jié)蒸汽相防污劑的劑量。用這一方法，可確定控制蒸汽相結(jié)污所需的防污劑的正確數(shù)量。
烴類回收塔在液相或氣相中也結(jié)污。將上述厚度剪切模式共振儀放入液體塔底，有助于檢測沉積在塔底和有關(guān)重沸器中的固體。這些傳感器可用來控制加到塔底和重沸器的防污劑數(shù)量。這些添加劑通常與加入以控制蒸汽相結(jié)污的添加劑不同，雖然結(jié)污物通常是類似的，不溶于液體烴類的粘彈聚合物。
有時，污物從其他來源帶到塔中。現(xiàn)研究裂解汽油加到主分餾塔中。在某些情況下，廢堿液用裂解汽油洗滌，在處理廢堿液以前從中除去苯。裂解汽油與堿液分離后，裂解汽油有時用作主分餾塔的回流。廢堿液洗滌過程中，通過堿催化的苯基乙醛和裂解汽油中的其他反應(yīng)性羧基物種的聚合，生成醇醛縮合聚合物。在這一過程中形成的任何可溶的膠質(zhì)被帶入主分餾塔，在那里一些膠質(zhì)沉積到主分餾塔中的金屬構(gòu)件上。在主分餾塔中膠質(zhì)的積累使塔結(jié)污。來自苯汽提塔的裂解汽油發(fā)現(xiàn)含有多達1克膠質(zhì)/100毫升汽油?？蓪⑸藤彽姆稚┘拥狡椭?，幫助控制膠質(zhì)在主分餾塔中的沉積。安裝在回流返回塔中的過程管道中的本發(fā)明厚度剪切模式共振儀設(shè)備可用作在裂解汽油回流中膠質(zhì)數(shù)量的顯示。傳感器的響應(yīng)值可用來確定使膠質(zhì)分散在塔中所需的適宜防污劑劑量。傳感器不僅對膠質(zhì)在晶體表面上沉積有響應(yīng)，而且也對由于在液體中可溶性膠質(zhì)的濃度高低引起的裂解汽油的粘度變化有響應(yīng)。
如上所述，厚度剪切模式共振儀可用于監(jiān)測不能用以前知道的石英晶體微量天平設(shè)備測量的生物膜或“軟”沉積物的生長?？捎煤穸燃羟心Ｊ焦舱駜x監(jiān)測的含水體系的應(yīng)用中包括其中微生物的生長可造成問題的紙漿過程和造紙過程、細菌和藻類生長可能造成嚴重問題的冷卻水體系以及某些廢水處理體系。本發(fā)明也可為廢水破乳、油相從水相中分離和液體的不同密度可用厚度剪切模式共振儀設(shè)備直接檢測的其他體系的一種改進方法。因為厚度剪切模式共振儀設(shè)備與以前知道的設(shè)備線路不同，可同時測量質(zhì)量載量和流體性質(zhì)變化，如密度和粘度，使用厚度剪切模式設(shè)備的側(cè)流取樣，可準確地用于實時地監(jiān)測微生物結(jié)污過程。厚度剪切模式共振儀的輸出直接與生物膜的生長有關(guān)，從而可用來控制化學品進料泵?？砷_發(fā)適宜的控制算法，它將確保膜的生長速率仍在可接受的限度內(nèi)。沒有厚度剪切模式共振設(shè)備的條件下，試管取樣分析是唯一可提供的直接測量技術(shù)。但是試管取樣分析需要在此期間得到復(fù)雜的樣品，不能在體系出現(xiàn)不正常時及時報告。用厚度剪切模式共振儀提供的實時監(jiān)測，通過改變化學處理劑的劑量能使這些不正常狀態(tài)得到迅速的控制。
同樣，在冷卻塔內(nèi)，同時存在無機物結(jié)垢沉積物和微生物結(jié)污。測量和區(qū)分這兩種結(jié)污方式的能力能使冷卻塔處理程序得到優(yōu)化。在這里所述的厚度剪切模式共振儀(如在US5,201,215中所述的)描述了一種可同時測量質(zhì)量積累和流體密度-粘度之積的變化的儀器。這兩個性質(zhì)的差別可使防垢處理用的化學品和殺生物處理劑的適宜劑量優(yōu)化。
在線測量樣品粘度的能力能實時地控制粘度改進劑加入漿液。將粘度改進劑加入到用于貴金屬加工的漿液中，以降低泵送設(shè)備的能耗。本發(fā)明的方法能用上述取樣和控制技術(shù)在線控制這些處理用的化學品的加入。
作為例子，將厚度剪切模式共振儀安裝在與所用配料接觸的造紙機的壁上。厚度剪切模式共振儀將校正對于在石英晶體表面上出現(xiàn)的生物膜質(zhì)量增加的響應(yīng)值。當生物膜沉積在石英晶體表面上時，厚度剪切模式共振儀送出一個說明生物膜產(chǎn)生的信號。這一信號被放大，并啟動輸送水溶性殺微生物劑產(chǎn)品的泵。只要沉積物的質(zhì)量增加，殺生物劑的進料就繼續(xù)；而當沉積物的質(zhì)量下降或保持不變時，進料停止。用類似的方法，生物膜的粘彈性也可用來監(jiān)測生物膜結(jié)污。用另一方法，可使造紙機基本上保持無生物生長。由于厚度剪切模式共振儀的靈敏性，可以用達到減少生物生長和減少過量加入化學品的目的所需速率來加入殺微生物劑。這就減少了化學品的消耗。
將厚度剪切模式共振儀安裝在工業(yè)冷卻塔的潤濕內(nèi)壁上。厚度剪切模式共振儀將校正在其表面上顯示的質(zhì)量沉積量，并將信號放大，并連接到提供商購工業(yè)殺微生物劑的泵上。泵將殺生物劑材料送入冷卻塔。當微生物生長時，如質(zhì)量或樣品的粘彈性變化證實的，厚度剪切模式共振儀就輸送一個表明微生物產(chǎn)生的信號，啟動泵，開始送入殺生物劑。當未看到未進一步增加或者看到下降時，將停止殺生物劑進料。通過使用這一體系，可得到一個清潔的冷卻塔，在此期間殺生物劑的消耗較少，排放較少。
不打算用這里所列舉的例子來包括本發(fā)明傳感器可應(yīng)用的所有應(yīng)用場合。熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員很容易確定，除測定烴類體系的結(jié)污速率和控制這樣的結(jié)污外，傳感器還可應(yīng)用于各種應(yīng)用場合，如測定脫鹽器中破乳的速率和破乳劑進料的實時控制，殺微生物劑送入成品中的速率，以及為了維持流動性和防止結(jié)污，化學處理劑加到烴類物流中的速率。
權(quán)利要求
1.一種迅速測定在裝有這樣的流體的容器表面上出現(xiàn)的流體條件、并采取各種步驟來校正這樣的條件的方法，該法包括以下步驟A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面與流體接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量厚度剪切模式共振儀設(shè)備輸出的頻率變化和阻尼電壓分量；C.基于頻率變化和阻尼電壓分量，連續(xù)測定厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面的條件；以及D.通過采取以下操作來連續(xù)校正厚度剪切模式共振儀的石英表面上檢測出的條件；i啟動或停止將條件校正用的化學品送入流體的化學品進料泵；ii增加排出體系的流體流速；或iii降低排出體系的流體流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面放在裝有這樣的流體的容器表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面暫時地放入裝在容器中的流體中。
4.一種迅速測定在流體制造過程中或在所述流體的貯存或運輸過程中的流體條件、并采取各種步驟校正這樣的條件的方法，該法包括以下步驟A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備插入裝有這樣的流體的容器中，從而使厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面與流體接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量厚度剪切模式共振儀設(shè)備輸出的頻率變化和阻尼電壓分量；C.基于頻率變化和阻尼電壓分量，連續(xù)測定厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面的條件；以及D.通過采取以下操作來連續(xù)校正厚度剪切模式共振儀設(shè)備石英表面上檢測出的條件i啟動或停止將條件校正用的化學品送入流體的化學品進料泵；ii增加流出體系的流體流速；或iii減少流出體系的流體流速。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面放在裝有這樣的流體的容器的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面暫時地放入裝在容器中的流體中。
7.一種迅速測定在與裝在工業(yè)水體系中的工業(yè)水接觸的表面上出現(xiàn)的結(jié)垢、腐蝕或生物生長條件、并采取各種步驟來校正這樣的條件的方法，該法包括以下步驟A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備插入工業(yè)水中，從而使厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面與工業(yè)水接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量厚度剪切模式共振儀設(shè)備輸出的頻率變化和粘度-密度分量；C.基于質(zhì)量和粘度-密度分量，連續(xù)測定厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面的條件；D.通過采取以下操作來連續(xù)校正在厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面上檢測出的條件i啟動或停止將條件校正用的化學品送入工業(yè)水的化學品進料泵；ii增加流出體系的水流速；或iii減少流出體系的水流速。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中與工業(yè)水接觸的表面是冷卻塔。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面上監(jiān)測的條件是生物結(jié)污，而化學品進料泵將殺微生物劑或毒殺劑加入工業(yè)水中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中與工業(yè)水接觸的表面是工業(yè)鍋爐。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中監(jiān)測的條件是無機結(jié)垢、腐蝕和生物結(jié)污，而化學品進料泵將選自水溶性結(jié)垢抑制劑、殺生物劑和腐蝕抑制劑的一種或多種處理用化學品加入。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面放在與工業(yè)水接觸的工業(yè)水體系的表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面暫時地插入工業(yè)水體系中。
14.一種迅速測定在與烴類流體接觸的烴類加工裝置表面上出現(xiàn)的結(jié)污、腐蝕、結(jié)垢或生物生長條件，并采取各種步驟來校正這樣的條件的方法，該法包括以下步驟A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備放在裝在烴類加工裝置中的流體中，從而使厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面與烴類接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量質(zhì)量和粘度-密度分量；C.基于質(zhì)量和粘度-密度分量，連續(xù)測定厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面的條件；D.通過啟動或停止將條件校正用的化學品送入烴類加工裝置的化學品進料泵，連續(xù)校正在厚度剪切模式共振儀的石英表面上檢測出的條件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中烴類加工設(shè)備是壓縮機、重沸器、熱交換器、純化塔、貯罐或反應(yīng)器，而化學品進料泵提供結(jié)污抑制劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中烴類加工設(shè)備選自生產(chǎn)烯烴和炔烴的烴類加工裝置，而化學品進料泵提供選自結(jié)污抑制劑、腐蝕抑制劑和消泡劑的一種或多種成分。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中烴類加工設(shè)備選自生產(chǎn)苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸烷基酯、氯乙烯、丁二烯和異戊二烯的烴類加工裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中烴類加工裝置加工原油，而化學品進料泵提供選自結(jié)污抑制劑、腐蝕抑制劑、結(jié)垢抑制劑和消泡劑中的一種或多種成分。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面放在烴類加工設(shè)備的表面上。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面暫時地插入烴類加工設(shè)備中。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備放在烴類加工裝置的表面上。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備放在烴類加工裝置的表面上。
23.一種迅速測定烴類流體的粘度-密度或粘度/溫度條件、并采取各種步驟校正或修正這樣的條件的方法，該法包括以下步驟A.將厚度剪切模式共振儀設(shè)備插入烴類流體中，從而使厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面與烴類接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量質(zhì)量和粘度-密度分量；C.基于質(zhì)量和粘度-密度分量，連續(xù)測定厚度剪切模式共振儀的石英表面的條件；D.通過啟動或停止將條件校正用的化學品送入烴類流體的化學品進料泵，來校正烴類流體的條件。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中烴類流體裝在選自烴類加工裝置、烴類貯罐、管道或運輸容器的容器中。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備暫時地放入裝有這樣的流體的容器中。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備放在裝有這樣的烴類流體的容器的表面上。
27.一種迅速測定裝在容器中的烴類/含水流體混合物的條件、并采取各種步驟來校正或修正這樣的條件的方法，該法包括以下步驟A.將至少一種厚度剪切模式共振儀設(shè)備插入烴類/含水流體混合物中，從而使厚度剪切模式共振儀設(shè)備與烴類/含水流體混合物接觸；B.連續(xù)激發(fā)厚度剪切模式共振儀設(shè)備，并測量質(zhì)量和粘度-密度分量；C.基于質(zhì)量和粘度-密度分量，連續(xù)測定烴類/含水流體混合物的條件；D.通過啟動或停止將條件校正用的化學品送入烴類/含水流體混合物的化學品進料泵，來連續(xù)校正烴類/含水流體混合物的條件。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中烴類/含水流體混合物裝在選自原油破乳器、原油熱處理器、原油脫鹽裝置、乙烯急冷水塔、稀釋蒸汽發(fā)生體系、烴類貯罐、烴類運輸容器、廢水凈化器、廢水處理裝置、沉降罐、緩沖罐和金屬加工液槽的容器。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面插入到裝有這樣的烴類/含水流體混合物的容器的表面上。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中將厚度剪切模式共振儀設(shè)備的石英表面暫時地插入烴類/含水流體混合物中。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中使用兩個或兩個以上厚度剪切模式共振儀設(shè)備，這樣的設(shè)備中至少一個安裝在這樣的位置上，以檢測含水相的存在，而這樣的設(shè)備中至少一個安裝在這樣的位置，以檢測烴類相的存在。
全文摘要
同時測量質(zhì)量沉積量和流體性質(zhì)的厚度剪切模式共振儀可用來監(jiān)視石油加工、石油化工和水處理體系?？蓽蚀_且即時加入特種化學品添加劑材料,以控制由厚度剪切模式共振儀檢測出的條件。厚度剪切模式共振儀是與振蕩線路一起使用的壓電晶體,它可測定質(zhì)量以及與壓電表面接觸的流體的粘度和/或密度。
文檔編號C07C7/00GK1188546SQ97190339
公開日1998年7月22日 申請日期1997年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月25日
發(fā)明者R·D·麥克克拉恩, P·R·克拉斯, M·K·波恩戴克斯特 申請人:諾爾科/埃克森能源化學有限合伙公司, 諾爾科化學公司