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洗气效果如何,您是否知道?

供稿:梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司 过程分析产品

  • 关键词:在线pH,在线ORP,电导率传感器
  • 摘要:选择在线pH、ORP和电导率传感器用于气体洗涤塔,监控其补充溶液和收集罐中使用过洗涤液的状况,保证洗涤装置性能。

气体洗涤能够避免气态挥发性污染物释放到环境中,尤其在石化过程中,专门用于“洗去”或中和 SO2、NO2和 HCl 等气体。


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工业中常见的洗气有两种类型:间歇处理型和连续处理型。无论哪种设计,为了保持高效率的洗涤效果,必须持续测量并控制洗涤溶液的质量。


洗涤效率降低不仅会导致污染气体释放到大气中,而且会腐蚀工厂下游设备,洗涤副产物的积累会导致洗涤容器产生结垢并堵塞管道,进一步降低效率。


选择在线pH、ORP电导率传感器用于气体洗涤塔,监控其补充溶液和收集罐中使用过洗涤液的状况,保证洗涤装置性能。大多数洗气过程对于在线分析传感器而言,是极其恶劣的测量环境,会缩短传感器的正常使用寿命,并带来大量的后期维护工作。


  • 电导率测量


电导率测量反映了洗涤溶液和副产物的离子总浓度,随着化学洗涤液耗尽,电导率值通常会下降。同时,随着导电性副产品浓度提高,电导率下降速度放缓,因此电导率测量可用于监测过程效率;最典型的应用就是烧碱 (10–15% NaOH) 洗涤氯气。


2NaOH + Cl2 => NaOCl + NaCl + H2O


在一定浓度下,洗涤溶液开始失效,无法吸收氯气。电导率能够检测此下限,随后启动排污或者排放消耗溶液,同时添加新鲜溶液。


洗气应用中,感应式电导率传感器优于电极式传感器。前者不会受到污垢的影响,是高导电性溶液的理想之选。而且,没有任何金属元件接触溶液,完全消除传感器腐蚀问题。


电导率测量主要用于间歇处理型洗涤器,传感器通常安装在可以接触指示性洗涤液的位置,例如安装在循环溶液的管道,或安装在收集罐内。


  • pH 测量


在线pH测量广泛应用于连续处理型洗涤塔,最常见的应用是从混合气流中去除SO2。SO2的吸收和沉淀效率主要取决于洗涤溶液的 pH 值,最佳控制范围在 5.5 至 6 之间,其吸收过程分为3步:


1.  SO2 分解

SO2 + H2O => H2SO3

H2SO3 => H++ HSO3– => 2H+ + SO32–


2.  石灰分解

CaO + H2O => Ca(OH)2

Ca(OH)2 => Ca2+ + 2OH–


3.  生成石膏

Ca2+ + SO32- => CaSO3

2CaSO3 + O2 => 2CaSO4


只有pH 保持在合适范围内,含钙的浆液才能够通过洗涤器进入收集罐,并在罐内被清除。当 pH>6,不仅浪费洗涤化学品,还导致亚硫酸钙堵塞,并降低 SO2 的洗涤效率。当pH<5,将引起腐蚀风险并降低 SO2 溶解度,导致残留SO2释放到大气中。

 

在这个测量点,石膏颗粒易堆积在玻璃膜上,并扩散进入隔膜,或在隔膜表面形成一层膜,导致测量误差和响应迟钝。找到一个合适的安装点,液体流量大,而且粗糙颗粒含量低,例如,如果是连续处理型洗涤器,可以选择安装在循环管路内。流量本身将产生清洗效果,有助于避免传感器堵塞。


  • ORP 测量


氧化还原电位 (ORP) 的测量主要应用于针对硫化氢和氯气等具有氧化还原性气体的洗涤监控,ORP 电极包括铂环和常规的参比系统,根据测量溶液中还原剂和氧化剂的浓度,在溶液和 ORP电极的铂环之间产生电化学电位,该值就是 ORP 数值。

 

氧化剂使 mV 值升高,还原剂则使 mV 值下降。例如,通常用氧化剂(如次氯酸盐)在碱性条件下洗涤H2S。为了高效吸收H2S,pH 需要控制在 9.5 至 10之间。ORP 电极能够监测到剩余的次氯酸盐。

 

ORP 测量会面临与 pH 测量相同的难题:隔膜堵塞,特别是参比系统中毒。还原性和氧化性杂质易于通过隔膜,使电极基线产生偏移,这将导致严重的测量误差。


  • 梅特勒-托利多湿法洗涤解决方案


1.坚固耐用的电导率电极


InPro 7250 感应式电导率传感器耐受化学品腐蚀,是恶劣洗气应用的理想之选。由于传感器没有接触样品的电极,因此不会再像传统接触式电导率传感器那样受到化学品污染,在洗气应用中极为耐用。InPro7250 可提供聚合物外壳:PEEK 材料胜任大多数洗气应用;若存在HF应用,PFA 材料能提供更好的耐酸性。


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2.先进的pH/ORP电极


梅特勒-托利多InPro4800ipH电极,专用于脏污过程应用。该电极特点是配有一个 PTFE 隔膜,可以抵抗污垢和颗粒,以及特别开发的参比电极保护系统。


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玻璃杆上的铂金镀膜不仅提供溶液接地和传感器诊断,还可以同时测量 ORP。隔膜和参比电极间极长的扩散路径,和双电解液腔,使电极对于氧化剂或毒性离子具有出色的抵抗能力。


针对不同过程条件,有多种玻璃膜类型可供选择。强碱性玻璃膜特色是高度耐受粗糙颗粒,和最低的碱差。针对测量介质中含有HF的应用,电极可采用耐HF玻璃。


3.智能传感器管理


InPro 4800i名称最后的“i”表示该电极采用了梅特勒-托利多独特的智能传感器管理 (ISM) 技术。ISM可以简化传感器操作,提高测量可靠性,并降传感器使用成本。


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其最大特点是实现了传感器和变送器之间的数字化通信。ISM 传感器头部内置一台微处理器,能够将模拟测量信号转换为数字信号,并将数字信号传输至变送器。


数字信号不仅比模拟信号更精确,而且不会受到水分与电气干扰的丝毫影响,确保 100% 稳定。洗气应用中经常存在水分,而且电缆通常很长,因此数字信号传输在这种应用中尤为实用。


4.即插即测


ISM 传感器能够进行预校准,并储存数据以备日后使用。传感器通过 USB 接口直接连接电脑,运行梅特勒-托利多 iSense Asset Suite 软件,可以在任何工作场所中进行校准。当校准之后的传感器连接至 ISM 兼容的变送器时,能够立即被识别。借助“即插即测”功能,安装预校准传感器,可以在一分钟内迅速开始测量,节约维修工程师现场校准的时间和精力。


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5.自动化传感器清洁/校准系统


如果在线 pH 电极维护得当,将事半功倍。提拉式护套自动传感器清洁系统组合使用(请参见下图),特别针对含有固体浆料的洗涤塔收集罐工况。


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比如在用石灰溶液洗涤SO2过程中,将耐化学材质(C-22 合金或钛)制成的提拉护套与自动传感器清洁系统配合使用,使用 HCl 作为清洁试剂。


通过梅特勒-托利多 EasyClean 400 系统和  InTrac 777e 护套可以实现完全自动化且无人值守的电极清洁、冲洗和校准维护。


梅特勒-托利多提供在线 pH、ORP 和电导率测量解决方案,专门适用于严苛的洗气工况中,不仅节约化学品成本,而且确保洗气效果。智能传感器管理技术提供的数字信号、传感器预校准和预测性诊断功能,可以极大简化维护工作,降低运行成本。


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https://www.mt.com/cn/zh/home/perm-lp/product-organizations/pro/cn_pa_chem_ph_tech_center.html


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发布时间:2021年10月14日 16:09  人气:   审核编辑(王静 )
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