多组分超声波浓度计在次氯酸钠生产中的应用.pdf
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1、27【仪表与自动化】Chlor-Alkali Industry2023年10 月Oct.2023Vol.59,No.10第59 卷第10 期碱业氯多组分超声波浓度计在次氯酸钠生产中的应用诸葛国*1,江泳,雷光富,胡进连”,王凌彬,郑土英,唐武林3(1.浙江巨化股份有限公司电化厂,浙江衢州32 40 0 4;2.浙江巨化检安石化有限公司,浙江衢州32 40 0 4;3.浙江衢州巨塑化工有限公司,浙江衢州32 40 0 4)【关键词次氯酸钠;多组分超声波浓度计;pH计;滴定法;电导率;有效氯;游离碱【摘要】分析次氯酸钠有效氯、游离碱在线检测难点与存在的问题,通过多组分超声波浓度计实现在线分析,达到
2、较好效果。中图分类号 TQ056文献标志码 B文章编号 10 0 8-133X(2023)10-0027-05Application of multi-component ultrasonic concentration meterin the production of sodium hypochloriteZHUGE Guo,JIANG Yong,LEI Guangfu?,HU Jinlian,WANG Lingbin,ZHENG Tuying,TANG Wulin(1.Electrochemical Plant,Zhejiang Juhua Co.,Ltd.,Quzhou 324004,
3、China;2.Zhejiang Juhua Jianan Petrochemical Engineering Co.,Ltd.,Quzhou 324004,China;3.Zhejiang Quzhou Jusu Chemical Co.,Ltd.,Quzhou 324004,China)Key words:sodium hypochlorite;multi-component ultrasonic cconcentration meter;pH meter;titration;conductivity;available chlorine;free caustic sodaAbstract
4、:The difficulties and problems existing in the online detection of available chlorine and freecaustic soda in sodium hypochlorite were analyzed.The online analysis was achieved by using amulti-component ultrasonic concentration meter,a good result was achieved.次氯酸钠是一种氧化性杀菌剂,可用作漂白剂及水净化剂,普遍用于造纸、纺织、水处理
5、等行业。浙江巨化股份有限公司电化厂(以下简称“巨化电化厂”)采用碱液氯化法生产次氯酸钠,来自上游18%的氢氧化钠溶液与氯气在吸收塔中反应,混合液在循环泵的输送下循环吸收,直至产品合格。该装置生产过程以DCS手动操作为主,氯气流量控制采用经验法手动控制调节,反应过程中操作人员须不停地取样分析有效氯浓度,凭经验调节氯气流量,控制精度差,产品浓度不稳定。反应终点时稍有不慎就会出现氯气过量而跑氯现象,影响安全生产。要避免环保事件发生就必须提高装置自动化程度,次氯酸钠浓度准确测量至关重要1生产过程中常规次氯酸钠浓度的测量方式1.1反应终点pH值测定法 1在碱液循环管上安装pH计,测量反应过程中NaCIO
6、混合液的pH值,当接近反应终点时pH值会出现从14到11 12 的拐点跳变,此时停止通氯,反应结束。优点:安装、测量简单,投资费用低;对*【作者简介】诸葛国(197 0 一),男,工程师,1996 年毕业于浙江工业大学计算机及其应用专业,一直在浙江巨化股份有限公司电化厂从事仪表自动化方面的检维修、新建/扩建及技改工作,现任浙江巨化股份有限公司电化厂机动科副科长,负责氯碱事业部仪表及自动化工作。收稿日期 2 0 2 2-0 8-0 9【编者注】本文作者江泳为氯碱工业第9届编委会委员282023年氯业碱仪表与自动化终点判断具有一定的参考意义。缺点:成品次氯酸钠溶液中游离碱质量分数为0.1%1%,因
7、此pH值不确定;pH值测量滞后较大,电极表面结盐影响测量精度和稳定性;只对反应终点有一定的参考意义,不能实现连续的氯气流量自动控制,反应终点时容易引起氯气过量。1.2实验室碘量滴定法11.2.1有效氯的测定在酸性介质中次氯酸根与碘化钾反应,析出碘,以淀粉为指示液,用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定,至蓝色消失为终点。将试剂滴定数值代入公式,计算出有效氯含量。1.2.2游离碱的测定用过氧化氢分解次氯酸根,以酚酞为指示液,用盐酸标准滴定溶液滴定至微红色为终点。将试剂滴定数值代人公式,计算出游离碱含量。优点:分析数据准确,对生产过程有指导意义。缺点:全过程定期取样测定,工作量大;实验室测定不能连续在线测量
8、,不能实现在线自动控制;吸收末期分析化验需要提高频次以确保产品质量,大量的人工取样存在人员、环保安全风险1.3电导率测定法 2 在碱液循环管安装电导率传感器用于测量循环碱液电导率。因碱液具有很好的电导特性,电导率与反应碱液的浓度(质量分数2 0%以下)成正比关系(如图1所示)。因此在次氯酸钠的生产过程中,通过测定碱液电导率来测量次氯酸钠生产过程中的碱液浓度,将碱液电导率信号与温度信号接人DCS或智能显示仪表,按次氯酸钠有效氯含量运算模型编程组态,可实现直接显示有效氯含量。优点:安装测量简单,投资费用低;可实现在线连续测量,在反应初期有较强的操作指导意义。缺点:电导率法要求被测介质为单组分体系(
9、或含其他介质为弱电解质),生产过程中产生的NaCl为高电导率杂质,影响测量,测得的电导率无法建立准确的碱浓度对应关系;接近反应终点时测量数据偏差大,DCS手动控制氯气流量,在反应终点时容易引起氯气过量。1600r1400100120090(u/su)/率吉申801000708006060050404003020200T00001020304050w(NaOH)/%图1电导率与NaOH浓度关系曲线Fig.1Relationship between conductivityand NaOH concentration2选择可靠测量方案,实现连续自动控制 3巨化电化厂次氯酸钠装置先后采用过上述3种方
10、式进行次氯酸钠浓度检测,都无法实现可靠准确的连续测量。根据测量过程中存在的缺陷寻求合适的次氯酸钠浓度检测方式,与日本富士工业技术交流后,确定采用多组分超声波浓度计进行次氯酸钠溶液有效氯及游离碱浓度的测量。多组分超声波浓度计结构如图2 所示。标准规格(电导率仪内置型)电导率检测器浓度冰算DATAROM搬动子热教电阳变换器内安装10m超声波发信器FLOW10m超声波变换器图2多组分超声波浓度计结构示意图Fig.2Structural diagram of multi-component ultrasonic concentration meter29诸葛国等波浓度计在次氯酸钢片产中的应用第10 期
11、仪表与自动化溶液中超声波传播速度与溶液的浓度和温度存在对应关系,单组分超声波浓度计通过测量溶液的温度、超声波的速度,由CPU进行计算处理获得溶液浓度值。对于被测溶液中多种组分的干扰,单组分浓度计根本无法准确测量。多组分超声波浓度计能够实现被测介质3种组分中2 种组分浓度的测量,该浓度仪在单组分超声波浓度计基本原理上,增加电导率检测,达到测量目标。通过溶液的温度、超声波的速度、电导率的测量,将声速作为横坐标、电导率作为纵坐标组成坐标轴。若两种组分浓度在这个坐标范围内的变化是线性且无拐点,就能在坐标中获得相应的点,将多个点相连就形成一个网状检量线。浓度计测得的声速和电导率信号通过CPU计算与预先设
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