淺談pH計在丙烯腈裝置中的應(yīng)用

呂建國 王中文 蘇軍其（中國石油蘭州石化公司電儀事業(yè)部，甘肅蘭州 730060）

淺談pH計在丙烯腈裝置中的應(yīng)用

呂建國 王中文 蘇軍其（中國石油蘭州石化公司電儀事業(yè)部，甘肅蘭州 730060）

隨著現(xiàn)代石油化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，衍生了越來越多的化工原料和產(chǎn)品，丙烯腈就是其中較為典型的一種。從化學(xué)特點上分析，丙烯腈是一種無色、刺激、易燃、易爆、高毒的危險化工產(chǎn)品，丙烯腈裝置一旦發(fā)生泄露或爆炸，將會造成重大的財產(chǎn)和生命損失，因此需要加強安全管理和維護(hù)。pH計作為一種常用的工業(yè)儀器設(shè)備，可以針對液體的酸堿度進(jìn)行精密檢測，實現(xiàn)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的有效安全監(jiān)控，在丙烯腈裝置中應(yīng)用具有高效、清潔、安全等顯著特點。

pH計；丙烯腈裝置；化學(xué)安全；化工裝置

1 pH計的構(gòu)造及原理

pH計又稱之為“酸度計”，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常見的液體酸堿度檢測儀器設(shè)備，隨著我國石油化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和技術(shù)改革得到了很大的改進(jìn)，在測量氧化還原電位值、鑒定溶液化學(xué)成分、輔助儀表控制系統(tǒng)等有很大的作用。基于在化工裝置的應(yīng)用中，pH計的類型主要包括臺式、在線式和便攜式三類。

1.1 pH計的構(gòu)造分析

pH（Pondus hydrogenii）是化學(xué)理論和工藝中的一個重要指標(biāo)，本質(zhì)上來說，pH值代表的是溶液中氫離子的活性。但大量的化學(xué)實驗表明，氫離子的活性直接反應(yīng)在溶液的酸堿性方面；基于此，人們根據(jù)酸堿性的特征開發(fā)了實用性較強的pH計設(shè)備。

pH計在工業(yè)設(shè)計上主要包括兩個方面，分別是酸度發(fā)送器和高阻轉(zhuǎn)換器。其中，酸度發(fā)送器包括電極、外殼、放大器、電極清理器等內(nèi)容，是一個典型的精密機器復(fù)合系統(tǒng)；而高阻轉(zhuǎn)換器的作用是接受酸度發(fā)送器的輸出信號，并在顯示設(shè)備上呈現(xiàn)不同的pH數(shù)值。

與一般的化工產(chǎn)業(yè)儀器設(shè)備相比，pH計有很強的抗電磁干擾能力，對溶劑、環(huán)境的抗腐蝕能力也很強，抗污染源的穩(wěn)定性較好，具有很廣泛地應(yīng)用空間。

1.2 pH計的原理分析

化學(xué)理論方面將pH值劃分為十五個等級，判斷酸堿的依據(jù)是溶液中氫離子的濃度，當(dāng)pH值大于7呈現(xiàn)出堿性，pH值小于7則呈現(xiàn)出酸性；相對應(yīng)地，pH計是利用電位法來獲得氫離子的濃度，進(jìn)而獲得相對應(yīng)的數(shù)字。

pH計的檢測部位與溶液接觸后，一部分金屬失去離子后形成表面負(fù)電的狀態(tài)，電子聚集在金屬探測區(qū)域表面，與溶液中的氫離子在異性相吸的作用下形成電位差；同時，pH計的測量電極與檢測部分的對比電極構(gòu)成電流回路，即原電池系統(tǒng)，pH計主體則發(fā)揮了連接電流表導(dǎo)線的功能，由此可以獲得一個固定的電極電位。

溶液pH與電位差之間的計算為EX=E0+SDH，通過內(nèi)部芯片的計算和高阻轉(zhuǎn)換器的功能，最終獲得測量儀表的顯示數(shù)據(jù)。不難看出，發(fā)揮關(guān)鍵作用的是測量電極和對比電極，不同原材質(zhì)的電極片對測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確影響很大，因此要求也十分嚴(yán)格；如必須避免溫度對電阻的影響等，目前，我國主要采用的測量電極是玻璃電極，而對比電極主要是甘汞電極材料。

2 pH計在丙烯腈裝置中的應(yīng)用現(xiàn)狀及要點

2.1 pH計的國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

丙烯腈是利用石油原料提取的合成纖維，在人工樹脂和合成橡膠領(lǐng)域具有十分重要的地位，也是多種化工產(chǎn)品的重要添加劑、合成劑，但就其單體化學(xué)性質(zhì)而言，具有急/慢性毒性、刺激性、致癌性、致畸性、易燃易爆性等諸多特點，是典型的危險化工產(chǎn)品。無論在生產(chǎn)、運輸、存儲和使用等環(huán)節(jié)，都要針對設(shè)備的安全進(jìn)行維護(hù)和保障，pH計在其中發(fā)揮了重要的作用。

pH計產(chǎn)品主要有進(jìn)口和國產(chǎn)兩大類，進(jìn)口pH計精確度較高、性能穩(wěn)定、設(shè)備故障率低，像比較知名的Mettler Toledo產(chǎn)品，但價格昂貴，尤其是大型臺式類型。隨著我國化工產(chǎn)業(yè)科技的發(fā)展，近年來國產(chǎn)丙烯腈裝置專用pH計開始展露頭角，如北京德菲、上海三信等廠家，除了丙烯腈裝置之外，還包括丙酮氰醇、硫酸、甲基丙烯酸甲酯等化工產(chǎn)品專用pH計。國有自主產(chǎn)權(quán)的pH計設(shè)備發(fā)展，對我國整個化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有節(jié)約成本、提高效益的推動作用。

2.2 pH計在丙烯腈裝置中的應(yīng)用要點

丙烯腈裝置和工藝操作中存在一定的共性，如常見的BP技術(shù)，采用的是丙烯、氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈，客觀上要求對冷卻塔上下端循環(huán)以及回收分層器水相的pH值進(jìn)行檢測，確保冷卻塔的pH值維持在3.0-6.0之間，而下端則維持在6.5-7.0之間；回收分層器的pH值控制在6.0-7.2之間。具體的實現(xiàn)方法包括進(jìn)料、升溫、排除等，適宜的酸堿度是確保丙烯腈裝置高轉(zhuǎn)化率的前提。

在實際的應(yīng)用中，要關(guān)注的問題有以下幾點：

第一，丙烯腈裝置中pH計要實現(xiàn)在線拆檢，即可以在生產(chǎn)工藝進(jìn)行中完成拆除、安裝、更換等要求。這是由于化工設(shè)備的生產(chǎn)具有聯(lián)動性、連續(xù)性，丙烯腈裝置的工作是24小時進(jìn)行的，pH計一旦發(fā)生故障必須立即進(jìn)行更換，而不能等待設(shè)備完全停產(chǎn)。

第二，拆檢pH計過程中具有安全保障措施。丙烯腈具有高毒性，同時生產(chǎn)裝備中是高壓環(huán)境，一旦泄露會導(dǎo)致噴濺發(fā)生，危害操作人員的生命安全。

第三，定期維護(hù)減少物料堵塞。這是對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的一般性要求，對于丙烯腈生產(chǎn)裝置而言更是如此，要根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的具體工作能力制定合理的維護(hù)周期。

第四，選擇正確的pH計儀表類型。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界范圍內(nèi)利用于化工生產(chǎn)的pH計產(chǎn)品約800種，其中大部分都具有同類功能，在應(yīng)用的過程中要針對丙烯腈裝置的特點，選擇大小合適的pH計，配置正確的電極。

3 結(jié)語

丙烯腈作為一種重要的化工產(chǎn)品（原料），在生產(chǎn)工藝中缺乏有效安全改進(jìn)的前提下，需要做好嚴(yán)密的安防措施，以確保人民群眾的財產(chǎn)和人身安全，積極展開pH計的應(yīng)用研究，對我國丙烯腈產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要保障作用。

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