本實用新型涉及一種有機物酸堿度在線測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在化工生產(chǎn)裝置上，有機物酸堿度的測量是人工滴定法，基本流程是：人工取樣、萃取、滴定、反萃，然后人工計算結(jié)果。

以磷酸滴定過程為例說明：一、取樣，現(xiàn)場設置取樣器，每2~4h人工取樣100ml左右；二、萃取，萃取試劑為純水100～150ml，放置于水浴恒溫箱內(nèi)，控制溫度為47攝氏度，將所取試樣倒入分液瓶內(nèi)，加純水的三分之一，約30～40ml，充分搖勻，靜置分層，將下層溶解了磷酸的萃取液放出于燒杯中，重復以上過程三次，完成萃取過程；三、滴定，向燒杯中混合的三次萃取液滴入約1ml甲基紅-亞甲基藍混合指示液作為指示試劑，溶液變?yōu)榉奂t色，然后用滴入質(zhì)量濃度0 .01009％g/l的NaOH溶液滴定（0 .1ml/滴）的微量滴定管滴定，邊滴定邊搖勻，當溶液變?yōu)闊o色，滴定結(jié)束；四、反萃，為了驗證是否將有機物中的磷酸徹底萃取干凈，將經(jīng)過萃取的萃余溶液有機物再加入30ml左右純水，搖勻后靜置分層后，將下層萃取液加入NaOH滴定后的磷酸溶液中，如果變回粉紅色，證明萃取不徹底，則補充滴定過程，兩次滴定的堿量之和為滴定結(jié)果，以確保結(jié)果準確；五、計算，根據(jù)微量滴定管刻度讀取滴定堿溶液體積、濃度以及磷酸在47℃下的電離常數(shù)，計算出萃取液中酸濃度。

上述人工滴定方法工人勞動強度大，效率低，對化工裝置生產(chǎn)變化反應不及時，對于部分裝置，酸堿度的變化有可能導致設備的腐蝕、化學反應失控爆炸等后果。

對于上述人工滴定方法存在的問題，本申請人之前提交的文件（公告號為CN 205484380 U, 公告日為2015 年8 月17 日）中公開了一種有機物酸堿度測量系統(tǒng)，如圖1所示，包括取樣單元、萃取單元、測量單元和運算控制及輸出單元，所述運算控制及輸出單元控制取樣單元和萃取單元并監(jiān)測測量單元，所述取樣單元、萃取單元以及測量單元之間通過管路進行連接，所述取樣單元和萃取單元設有恒溫裝置；所述測量系統(tǒng)還包括樣品回收裝置，所述樣品回收裝置包括收集容器60，所述收集容器60分別與取樣單元、萃取單元以及測量單元連接。其中，取樣單元包括計量筒23，計量筒23上設有進料口和出料口，進料口連接第一管路和第二管路，出料口則通過第三管路連接到萃取單元，第一管路設有第一針型閥和第一電磁閥，第二管路上設有第二針型閥和第二電磁閥，第三管路上設有第三電磁閥；萃取單元2包括攪拌器21和分離器22，攪拌器21上設有攪拌電機211，攪拌電機211連接并控制攪拌軸212，攪拌器21上端通過管路連接到收集容器60；測量單元3包括測量池31，測量池31通過管路連接到收集容器60；該有機物酸堿度測量系統(tǒng)為在線間歇測量，采樣周期約為10-15分鐘，其對于酸堿度緩慢變化的化工裝置，可以基本反映系統(tǒng)酸堿度的變化，且在每次采樣測量結(jié)束后，與下一周期采樣完成開始進入測量步驟前，輸出值保持不變；應用該有機物酸堿度測量系統(tǒng)的測量結(jié)果取得如圖2所示的響應曲線，其中，一方面，由于測量系統(tǒng)取樣周期約在10-15分鐘，因此可以基本還原被測量周期大于20-30分鐘的波動，以在1小時的時間段內(nèi)為例，完成了5次采樣及分析測量的過程，加上樣品置換、配比、攪拌、萃取等過程產(chǎn)生的純滯后△t1時間；另一方面，其測量結(jié)果取得如圖2所示的響應曲線與通過理論計算及分析得到的如圖3所示的理論響應曲線相比失真較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種采用連續(xù)測量并能實時響應介質(zhì)酸堿度變化的有機物酸堿度在線測量系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過下述技術(shù)方案得以解決：

有機物酸堿度在線測量系統(tǒng)，包括取樣單元、萃取單元、測量單元和運算控制及輸出單元，取樣單元、萃取單元以及測量單元之間通過管路進行連接，運算控制及輸出單元控制取樣單元和萃取單元并監(jiān)測測量單元；取樣單元包括靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器設有第一進料口、第二進料口和出料口，通過第一管路將被測量有機溶液從第一進料口輸入靜態(tài)混合器，通過第二管路將去離子水從第二進料口輸入靜態(tài)混合器，出料口通過第三管路連接到萃取單元；其中，被測量有機溶液與去離子水之間按照1:3的流量比例輸入靜態(tài)混合器，通過第三管路將靜態(tài)混合器中經(jīng)過初步混合的被測量有機溶液與去離子水的混合液輸送到萃取單元中。與現(xiàn)有技術(shù)的一種有機物酸堿度測量系統(tǒng)相比，本實用新型專利通過靜態(tài)混合器取代原有的計量筒作為取樣單元，使得分別通過兩路管路將被測量有機溶液與去離子水同時輸入靜態(tài)混合器經(jīng)初步混合之后，再輸送給萃取單元中，實現(xiàn)了被測量有機溶液與去離子水在被輸送進入萃取單元之前就采取了初步混合的處理操作，既節(jié)省了計量筒裝置，又提高了系統(tǒng)測量效果和效率。采用連續(xù)測量并能實時響應介質(zhì)酸堿度變化的測量系統(tǒng)，通過在萃取過程之前增設靜態(tài)混合器并對被測量有機溶液與去離子水進行初步混合，使得對化工裝置酸堿度變化進行的測量結(jié)果所得到的響應曲線與現(xiàn)有技術(shù)所得到的響應曲線相比更接近理論響應曲線，能更真實的還原酸堿度變化情況，且置換過程導致的純滯后時間也更短。

本實用新型專利中，靜態(tài)混合器內(nèi)的混合通道設有擾流網(wǎng)，擾流網(wǎng)固定設有擾動葉輪，擾流網(wǎng)與擾動葉輪的組合結(jié)構(gòu)設置，進一步提高了被測量有機溶液與去離子水同時輸入靜態(tài)混合器之后的初步混合效果和效率。其中，靜態(tài)混合器內(nèi)的混合通道設有水平混合單元和垂直混合單元，擾流網(wǎng)分布于水平混合單元和垂直混合單元中，擾動葉輪固定設置于垂直混合單元中，擾動葉輪包括主葉片、第一葉片和第二葉片，主葉片設有凹口和卡口，第一葉片和第二葉片分別交叉設置于主葉片的正反兩面，相鄰的兩個主葉片通過卡口沿周向交錯固定連接，被測量有機溶液與去離子水形成的混合液流順沿凹口流向出料口；水平混合單元和垂直混合單元的設置以及組合式擾動葉輪的設置，進一步提高了被測量有機溶液與去離子水同時輸入靜態(tài)混合器之后在靜態(tài)混合器的混合通道內(nèi)的初步混合效果和效率。

作為優(yōu)選，還包括樣品回收裝置，樣品回收裝置包括收集容器，收集容器的輕介質(zhì)入口通過管路與萃取單元連接，收集容器的重介質(zhì)入口通過管路與測量單元連接，收集容器頂部設有排氣口。

作為優(yōu)選，萃取單元包括混合攪拌器、T型分離器，混合攪拌器上部通過第三管路與出料口連接，混合攪拌器下部通過第四管路連接到T型分離器，T型分離器上端通過第五管路連接到收集容器的輕介質(zhì)入口，T型分離器下端通過第六管路連接到測量單元；混合攪拌器設有攪拌電機，攪拌電機連接并控制攪拌軸。

作為優(yōu)選，混合攪拌器和T型分離器的進口端均連接有自力式溫控閥，T型分離器的進口端還設有溫度測量儀。

作為優(yōu)選，第六管路連接有排空截止閥。排空截止閥用于與系統(tǒng)的隔離及系統(tǒng)排凈，以方便檢修。

作為優(yōu)選，測量單元包括測量池，測量池底部通過第六管路與T型分離器下端連接，測量池上部通過第七管路連接到收集容器的重介質(zhì)入口，測量池頂部設有pH測量儀。

作為優(yōu)選，收集容器的重介質(zhì)入口的高度大于測量池的高度，收集容器的重介質(zhì)入口的高度大于混合攪拌器高度的三分之二，并且混合攪拌器高度的三分之二位置介于測量池的高度與收集容器的高度之間，以防止測量池及混合攪拌器在連續(xù)工作過程中發(fā)生干涸現(xiàn)象。本實用新型專利作出如下定義并滿足如下要求：分離器水平中軸線到收集容器的重介質(zhì)入口的高度為h，分離器水平中軸線到收集容器的輕介質(zhì)入口的高度為H，使ρ1gH=ρ2gh，以使分離器輕介質(zhì)與重介質(zhì)之間的分界面穩(wěn)定處于中線位置，其中，ρ1為被測量有機溶液（即輕介質(zhì)）的密度，ρ2為溶解了酸堿的水溶液（即重介質(zhì)）的密度。

作為優(yōu)選，第一管路設有第一進口截止閥和第一容積式流量計，第二管路上設有第二進口截止閥和第二容積式流量計。進口截止閥用于與系統(tǒng)的隔離及系統(tǒng)排凈，以方便檢修。

作為優(yōu)選，運算控制及輸出單元包括控制器、觸摸屏、開始按鈕和指示燈，開始按鈕控制整套系統(tǒng)的啟動；指示燈用來顯示測量系統(tǒng)的工作狀態(tài)；控制器控制取樣單元和萃取單元，以及從測量單元獲取測量信息；觸摸屏進行補償系數(shù)設置及運算結(jié)果顯示；控制器采集液位計、溫度測量儀和pH測量儀所傳送的信號，并通過所采集的信號以及控制器內(nèi)部設定的程序控制自力式溫控閥的通斷以及控制攪拌電機的啟動與關(guān)閉。

本實用新型具有如下優(yōu)點：

（1）利用最少的設備，可靠的解決了原來需要大量人工才能完成的任務，為工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保障，既節(jié)省了人力資源，又創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。

（2）采用自動測量方式，避免了人工采樣及滴定過程中揮發(fā)的有機物對人體的傷害，而且樣品可以回流到收集容器回收利用，避免了人工操作對環(huán)境的污染，節(jié)省了物料。

（3）采用連續(xù)不間斷的測量系統(tǒng)，防止人工采樣間隙化工裝置酸堿度發(fā)生的危險，為化工裝置的安全運行提供了保障。

（4）系統(tǒng)無壓運行，物料能完全回收，系統(tǒng)運行安全可靠。

（5）通過混合攪拌器使被測量有機溶液與去離子水充分混合，經(jīng)過定流量萃取及恒溫系統(tǒng)的處理，確保了被測量樣品中的酸堿組份電離度穩(wěn)定。

本實用新型由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果：采用連續(xù)測量并能實時響應介質(zhì)酸堿度變化的測量系統(tǒng)，依次通過在前的靜態(tài)混合器對被測量有機溶液與去離子水的初步混合和在后的混合攪拌器對初步混合后流入的被測量有機溶液與去離子水的混合液進行充分混合，使得對化工裝置酸堿度變化進行的測量結(jié)果所得到的響應曲線與現(xiàn)有技術(shù)所得到的響應曲線相比更接近理論響應曲線，能更真實的還原酸堿度變化情況，且置換過程導致的純滯后時間也更短；該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，響應較快，運行安全可靠，節(jié)能環(huán)保且成本較低，適合推廣應用。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種有機物酸堿度測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為應用圖1中一種有機物酸堿度測量系統(tǒng)進行有機物酸堿度測量所取得的響應曲線。

圖3為有機物酸堿度測量通過理論計算及分析得到的理論響應曲線。

圖4為本實用新型有機物酸堿度在線測量系統(tǒng)實施例的流程框圖。

圖5為本實用新型有機物酸堿度在線測量系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型靜態(tài)混合器實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本實用新型擾動葉輪實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為采用本實用新型有機物酸堿度在線測量系統(tǒng)進行有機物酸堿度測量所取得的響應曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

有機物酸堿度在線測量系統(tǒng)，如圖4-7所示，包括取樣單元1、萃取單元2、測量單元3和運算控制及輸出單元4，取樣單元1、萃取單元2以及測量單元3之間通過管路進行連接，運算控制及輸出單元4控制取樣單元1和萃取單元2并監(jiān)測測量單元3；取樣單元1包括靜態(tài)混合器10，靜態(tài)混合器10設有第一進料口101、第二進料口102和出料口103，通過第一管路8將被測量有機溶液從第一進料口101輸入靜態(tài)混合器10，通過第二管路13將去離子水從第二進料口102輸入靜態(tài)混合器10，出料口103通過第三管路11連接到萃取單元2；其中，被測量有機溶液與去離子水之間按照1:3的流量比例輸入靜態(tài)混合器10，通過第三管路11將靜態(tài)混合器10中經(jīng)過初步混合的被測量有機溶液與去離子水的混合液輸送到萃取單元2中。

本實施例中，靜態(tài)混合器10內(nèi)的混合通道設有擾流網(wǎng)104，擾流網(wǎng)104固定設有擾動葉輪107，擾流網(wǎng)104與擾動葉輪107的組合結(jié)構(gòu)設置，進一步提高了被測量有機溶液與去離子水同時輸入靜態(tài)混合器10之后的初步混合效果和效率。其中，靜態(tài)混合器10內(nèi)的混合通道設有水平混合單元105和垂直混合單元106，擾流網(wǎng)104分布于水平混合單元105和垂直混合單元106中，擾動葉輪107固定設置于垂直混合單元106中，擾動葉輪107包括主葉片1071、第一葉片1072和第二葉片1073，主葉片1071設有凹口1075和卡口1074，第一葉片1072和第二葉片1073分別交叉設置于主葉片1071的正反兩面，相鄰的兩個主葉片1071通過卡口1074沿周向交錯固定連接，被測量有機溶液與去離子水形成的混合液流順沿凹口1075流向出料口103；水平混合單元105和垂直混合單元106的設置以及組合式擾動葉輪107的設置，進一步提高了被測量有機溶液與去離子水同時輸入靜態(tài)混合器10之后在靜態(tài)混合器10的混合通道內(nèi)的初步混合效果和效率。

本實施例中，還包括樣品回收裝置6，樣品回收裝置6包括收集容器60，收集容器60的輕介質(zhì)入口601通過管路與萃取單元2連接，收集容器60的重介質(zhì)入口602通過管路與測量單元3連接，收集容器60頂部設有排氣口603。

本實施例中，萃取單元2包括混合攪拌器21、T型分離器22，混合攪拌器21上部通過第三管路11與出料口103連接，混合攪拌器21下部通過第四管路14連接到T型分離器22，T型分離器22上端通過第五管路16連接到收集容器60的輕介質(zhì)入口601，T型分離器22下端通過第六管路19連接到測量單元3；混合攪拌器21設有攪拌電機211，攪拌電機211連接并控制攪拌軸212。

本實施例中，混合攪拌器21和T型分離器22的進口端均連接有自力式溫控閥5，T型分離器22的進口端還設有溫度測量儀15。

本實施例中，第六管路19連接有排空截止閥18。

本實施例中，測量單元3包括測量池31，測量池31底部通過第六管路19與T型分離器22下端連接，測量池31上部通過第七管路17連接到收集容器60的重介質(zhì)入口602，測量池31頂部設有pH測量儀32。

本實施例中，收集容器60的重介質(zhì)入口602的高度大于測量池31的高度，收集容器60的重介質(zhì)入口602的高度大于混合攪拌器21高度的三分之二，并且混合攪拌器21高度的三分之二位置介于測量池31的高度與收集容器60的高度之間。

本實施例中，第一管路8設有第一進口截止閥7和第一容積式流量計9，第二管路13上設有第二進口截止閥20和第二容積式流量計12。

采用本實施例的有機物酸堿度在線測量系統(tǒng)對化工裝置酸堿度變化進行的測量結(jié)果所得到的如圖8所示的響應曲線，與現(xiàn)有技術(shù)所得到的如圖2所示的響應曲線相比更接近如圖3所示的理論響應曲線，能更真實的還原酸堿度變化情況，且置換過程導致的純滯后△t2時間也小于圖2中的純滯后△t1時間。

本實施例中，運算控制及輸出單元4包括控制器、觸摸屏、開始按鈕和指示燈，開始按鈕控制整套系統(tǒng)的啟動，而指示燈用來顯示測量系統(tǒng)的工作狀態(tài)，控制器控制取樣單元和萃取單元，以及從測量單元獲取測量信息，觸摸屏則進行補償系數(shù)設置及運算結(jié)果顯示。控制器采集液位計、溫度測量儀和pH測量儀所傳送的信號，并通過所采集的信號以及控制器內(nèi)部設定的程序控制自力式溫控閥5的通斷以及控制攪拌電機211的啟動與關(guān)閉。

總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型專利的涵蓋范圍。