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基于电导率原理的干燥酸浓度在线分析仪.pdf
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1、硫酸工业Sulphuric Acid Industry第 4 期2023 年 8 月No.4Aug.2023基于电导率原理的干燥酸浓度在线分析仪张新华(中石化南京化工研究院有限公司,江苏南京 210048)摘要:介绍了一种基于电导率原理的全量程差温法硫酸浓度在线分析仪,根据某一固定浓度的硫酸溶液在不同温度下电导率存在差异的特点,采用双电磁传感器测量不同温度下同一干燥酸的电导率,结合硫酸溶液电导率理化数据确定干燥酸的浓度值。在某硫酸装置的应用实践证明,该新型浓度计解决了电导率法在 w(H2SO4)93%硫酸的浓度测量中存在的拐点问题,也解决了超声波声速法存在的气泡及杂质等干扰问题,可以实时、连续
2、、准确地测量干燥酸浓度,能够有效指导硫酸装置的生产运行。关键词:电导率超声波干燥酸浓度测量差温法在线分析中图分类号:TQ111.16;TP216 文献标志码:B 文章编号:1002-1507(2023)04-0063-04Online analyzer for drying acid concentration based on conductivity principleZHANG Xinhua(SINOPEC Nanjing Research Institute of Chemical Industry Co.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu,210048,China)Abstr
3、act:A full range differential temperature online analyzer for sulphuric acid concentration based on the principle of conductivity is introduced.Based on the characteristic that the conductivity of a fixed concentration of sulphuric acid solution varies at different temperatures,dual electromagnetic
4、sensors are used to measure the conductivity of the same drying acid at different temperatures.The concentration value of the drying acid is determined by combining the physical and chemical data of the conductivity of the sulphuric acid solution.The application practice in a certain sulphuric acid
5、plant has proven that this new concentration meter solves the inflection point problem of conductivity method in measuring the concentration of sulphuric acid with a mass fraction of 93%,and also solves the interference problem of bubbles and impurities in the ultrasonic sound velocity method.It can
6、 measure the concentration of drying acid in real-time,continuously and accurately,and can effectively guide the production operation of the sulphuric acid plant.Key words:conductivity;ultrasonic;drying acid;concentration measurement;differential temperature method;online analysis硫酸生产系统通常采用 w(H2SO4)
7、93%的硫酸作为干燥塔的干燥酸,用于吸收 SO2烟气中的水分。干燥酸浓度对烟气的干燥效果有很大影响,当干燥酸浓度过低时,干燥效果差,干燥后的 SO2烟气中水分含量高,影响催化剂的使用寿命。另外,烟气中的水易与三氧化硫结合产生酸雾,既会腐蚀设备,也会随着尾气放空对环境产生污染。当干燥酸浓度过高时,其溶解的 SO2增加,会使过多的 SO2随成品酸带出系统,不仅污染环境,还会给生产企业造成经济损失。因此,干燥塔的硫酸浓度是硫酸生产必须严格控制的工艺参数。目前,硫酸生产装收稿日期:2023-06-20。作者简介:张新华,男,中石化南京化工研究院有限公司高级工程师,主要从事在线分析仪开发工作。电话:13
8、451824683;E-mail:。置大多采用超声波声速法在线测量干燥酸的硫酸浓度。在日常测量过程中,尤其是系统开车投运期间,存在杂质和气泡干扰,仪表示数频繁跳变,极大影响了硫酸浓度实时测量的准确性,进而影响整个系统的运行。笔者介绍了一种基于电导率原理的差温法硫酸浓度在线分析仪,既解决了电导率法在w(H2SO4)93%硫酸的浓度测量中存在的拐点问题,硫酸工业642023 年第 4 期也解决了超声波法存在的干扰问题,可以实时、连续、准确地测量干燥酸浓度。1常见干燥酸浓度在线测量方法超声波声速法硫酸浓度在线分析仪基于超声波在干燥酸中的传播速度与干燥酸浓度之间存在相关性的原理开发而成1,通过测量超声
9、波在干燥酸中的传播速度,实现测量干燥酸浓度的目的,其测量原理示意见图 1。图1超声波声速法硫酸浓度在线分析仪测量原理示意在一个距离(L)固定的容器里,超声换能器产生的超声波经“发射面被测介质反射面”的路径传播。如果传播所需的时间为 t,则可得到声速 v=2L/t。硫酸中 w(H2SO4)在 91%95%,质量分数每变化 1%,将引起 19 m/s 的声速变化。通过对硫酸中超声波声速的测量,加上温度补偿就可以计算出干燥酸的浓度值。然而,各种基于超声波原理的测量仪器都存在一个明显的缺点,即被测溶液中的杂质尤其是气泡会对超声波的传输造成极大的干扰2。在硫酸装置首次开车投运或者系统异常时,极易影响干燥
10、酸浓度的测量,主要表现为测量值频繁跳变,无法有效指导系统生产运行。2常规基于电导率原理的硫酸浓度在线测量方法硫酸溶液的浓度与密度、电导率、折射率及声速等多个物理量有关。其中电导率与溶液中的离子浓度成一定的比例关系,因此通过测量溶液的电导率可以测定硫酸溶液的浓度。几种常见溶液在 25 时的电导率与浓度的关系曲线见图 23。由图 2 可以看出,在某一特定温度下硫酸溶液的浓度与电导率存在对应关系,通过测量溶液的电导率和温度,可以计算出溶液浓度值。电导率传感器主要有电极式和电磁式两种。电极式电导率传感器因其金属电极直接接触溶液易发图225 时溶液电导率与浓度的关系曲线生腐蚀和极化的特点,主要用于非腐蚀
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