談運(yùn)行環(huán)境對(duì)pH計(jì)在線測(cè)量的影響

劉忠宇 王利超

(新疆天智辰業(yè)化工有限公司，石河子 832000)

在食品，化工，制藥，污水處理等方面，pH值測(cè)量都得到了廣泛的應(yīng)用。隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是煤化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，pH值的測(cè)量成為了一個(gè)重要的工藝指標(biāo)。為滿(mǎn)足化工生產(chǎn)的需要，在線工業(yè)pH值檢測(cè)成為主要的工作方式。

1 存在的問(wèn)題

(1)安裝在工藝管線上pH計(jì)，所承受的壓力過(guò)大，pH流通池沒(méi)有起到降壓的作用，致使玻璃管電極損壞，或電極進(jìn)液。

(2)pH計(jì)安裝在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫差大，保護(hù)不到位或缺失，致使pH計(jì)受環(huán)境溫度影響而不能穩(wěn)定測(cè)量。

(3)pH計(jì)安裝在工藝管線中，介質(zhì)的溫度過(guò)高，沒(méi)有得到足夠的保護(hù)和相對(duì)的溫度補(bǔ)償，致使pH計(jì)測(cè)量值不夠穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

(4)pH計(jì)安裝在液固兩相流中，致使玻璃管電極上的一層膜受到?jīng)_刷嚴(yán)重而造成損壞。

(5)pH計(jì)固定安裝在深度溶液中，致使電極電纜長(zhǎng)期浸泡于液體中，導(dǎo)致電纜損壞，電極傳輸?shù)暮练⑷跣盘?hào)受到嚴(yán)重干擾。

(6)在工藝生產(chǎn)停止工作時(shí)，pH計(jì)電極長(zhǎng)期處在缺液外露，造成電極附膜干裂老化，或物料粘附包裹，與空氣接觸等狀態(tài)，維修保護(hù)不及時(shí)，不到位。

2 解決的方法

(1)安裝pH計(jì)，應(yīng)該根據(jù)工藝管線不同的壓力，溫度，流速等，來(lái)設(shè)計(jì)不同的流通檢測(cè)池。

①應(yīng)根據(jù)被測(cè)溶液的壓力范圍選取pH計(jì)或在樣品處理系統(tǒng)中考慮減壓措施。這一方面是要考慮到電極的機(jī)械強(qiáng)度，另一方面是保證參比電極的鹽橋溶液以一定的速度向外滲透，杜絕被測(cè)溶液倒流進(jìn)參比電極造成電極污染[1]。根據(jù)玻璃電極的結(jié)構(gòu)可知，玻璃膜的厚度在0.2～0.5mm的范圍內(nèi)，很容易被超壓力損壞。只要滿(mǎn)足pH計(jì)的條件，才能確保pH計(jì)數(shù)值可靠，長(zhǎng)期有效的運(yùn)行。

②工藝管道物料的壓力小于0.25MPa時(shí)，pH計(jì)的安裝，可以在工藝管道旁做一個(gè)小旁路，將標(biāo)準(zhǔn)流通池，安裝在小旁路上，物料回到主管線。

③從能斯特方程式可以看出，[A]電極電位與溫度有關(guān)。轉(zhuǎn)換系數(shù)S與T成正比，(S是pH測(cè)量曲線的斜率)所以當(dāng)溫度不同時(shí)，可以得到一簇pH-E的直線[1]。溫度變化時(shí)，S隨之變化。如圖1所示。對(duì)于復(fù)合型玻璃電極，且介質(zhì)的溫度不能超過(guò)105°C[1]。

圖1 pH-E電極輸出與介質(zhì)溫度之間的關(guān)系

④被測(cè)樣品控制在2m/s的流速，以確保樣品通過(guò)電極時(shí)，pH值測(cè)量的影響。流經(jīng)工藝管線被測(cè)介質(zhì)的壓力大于0.6MPa 時(shí)，pH計(jì)的安裝就要由以下方式解決。

2.2 流通池/檢測(cè)池在工藝管道旁路上的設(shè)計(jì)與安裝

(1)泵出口安裝時(shí)，大都安裝在垂直工藝管線上。如圖2所示。在泵P出口處引一旁路，做一個(gè)能將壓力降下來(lái)的流通池VA，將pH計(jì)電極AI安裝在它上面，來(lái)確保pH計(jì)所能承受的壓力及物料的流速，物料回到泵的入口[3]?？刂婆月啡肟诘拈y門(mén)，減小工藝介質(zhì)的壓力和流速。根據(jù)工藝管線的壓力大小，制作一個(gè)適合大小減壓比的流通檢池，以滿(mǎn)足pH計(jì)對(duì)壓力的要求。前后配有閥門(mén)以及排放閥，方便控制標(biāo)定與更換。

圖2 泵出口垂直管線的pH計(jì)安裝

(2)在水平工藝管線上安裝，在線pH計(jì)安裝方法，如圖3所示?？梢栽谥鞴に嚬芫€上引一個(gè)旁路，做一個(gè)能將壓力降下來(lái)的流通池VA，將pH計(jì)電極AI安裝在它上面，來(lái)確保pH計(jì)所能承受的壓力及物料的流速，物料回到儲(chǔ)罐V內(nèi)，再用泵P將物料打回工藝管線。控制旁路入口的閥門(mén)，減小工藝介質(zhì)的壓力和流速。根據(jù)工藝管線的壓力大小，制作一個(gè)適合大小減壓比的流通檢測(cè)池，以滿(mǎn)足pH計(jì)對(duì)壓力的要求。前后配有閥門(mén)以及排放閥，方便控制標(biāo)定與更換。

圖3 水平管線的pH計(jì)安裝

(3)在漿液管線上pH計(jì)，因?yàn)闈{液管內(nèi)存在顆粒物，pH計(jì)電極AI安裝位置就要在取樣支管的上端，以防止工藝管線內(nèi)顆粒物對(duì)pH計(jì)的沖刷。如圖4所示。此處沒(méi)有做流通池，是因?yàn)槿又Ч艿墓軓酱笥?0mm,且工藝管線的壓力在0.4MPa 以下。漿液工藝管線做了管內(nèi)襯塑的防腐處理，所以pH計(jì)取樣旁路管線也要做防腐處理，這樣旁路管線直徑就要大。如果在此增設(shè)流通池，恐怕漿液在此有物料的沉積，反而造成堵塞[2]。所以此處沒(méi)有流通池，用法蘭連接pH計(jì)的安裝方式。旁路加裝有閥門(mén)，控制漿液的壓力和流速，減少對(duì)pH計(jì)的沖刷。將pH計(jì)取樣旁路管線制作成U型管線，以保證pH計(jì)在任何時(shí)候都有液體。被檢測(cè)物料最終再回到儲(chǔ)罐V。前后配有閥門(mén)以及排放閥，方便控制標(biāo)定與更換。

圖4 漿液泵出口管線的pH計(jì)的安裝

2.3 在罐，池等設(shè)備上的設(shè)計(jì)與安裝

(1)在罐，池V-1等設(shè)備上采用固定式支架安裝，因?yàn)楣に嚿a(chǎn)數(shù)據(jù)的不斷變化，導(dǎo)致pH計(jì)檢測(cè)頭就要浸沒(méi)在溶液中。為防止pH計(jì)長(zhǎng)期浸泡的可能性，現(xiàn)設(shè)計(jì)采用浮板式安裝方式，解決了pH計(jì)檢測(cè)探頭浸沒(méi)，對(duì)電極的影響，和對(duì)電極專(zhuān)用線纜的腐蝕與損壞。如圖5所示。浮板隨液位的高低移動(dòng)，pH計(jì)電極AI1檢測(cè)頭就安裝在浮板1-1上，就保證了pH計(jì)電極檢測(cè)頭檢測(cè)部分20mm處與液體接觸[1]。

圖5 罐池內(nèi)的PH計(jì)安裝

(2)在罐、池等設(shè)備上檢測(cè)pH值時(shí)，如果有條件，可以將pH計(jì)安裝在罐，池等設(shè)備的出口管線上。如圖5所示。在罐，池出口管線上做一個(gè)旁路，將pH計(jì)電極AI2安裝在流通池上。這樣的安裝方式要比在罐，池內(nèi)的好很多。罐，池內(nèi)的的安裝，會(huì)因?yàn)楦“?-1的腐蝕和故障，而導(dǎo)致pH計(jì)電極及線纜故障。而在罐，池出口管線上安裝，提高了維護(hù)的便利性，減少了故障點(diǎn)。前后配有閥門(mén)以及排放閥，方便控制標(biāo)定與更換。

3 維護(hù)與標(biāo)定

(1)環(huán)境溫度差異大的地方，pH計(jì)必須設(shè)置溫度補(bǔ)償，以消除環(huán)境溫度對(duì)pH計(jì)的影響。在冬季時(shí)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)pH計(jì)，及其管線的保溫，以確保將溫度控制在17～21°C的范圍。夏季pH計(jì)的工作穩(wěn)定性明顯比冬季要好的多，溫度控制在45°C以下。

(2)在調(diào)校pH計(jì)時(shí)，環(huán)境溫度要保持在25°C，在溫度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置時(shí)，要和工藝介質(zhì)的溫度保持一致。

(3)多關(guān)注工藝生產(chǎn)情況，如生產(chǎn)不正常，工藝生產(chǎn)停車(chē)等，就要及時(shí)對(duì)pH計(jì)進(jìn)行檢查。

①檢查流通池內(nèi)是否有液，如果無(wú)液，工藝介質(zhì)干結(jié)就可能附在電極上，再次生產(chǎn)時(shí)無(wú)法測(cè)量。

②工藝介質(zhì)是否有低溫或結(jié)晶，如果有就要將pH計(jì)拆回，進(jìn)行保護(hù)性處理,復(fù)合型玻璃電極切勿倒置放置[1]。

③停車(chē)拆回的pH計(jì)，對(duì)pH復(fù)合電極而言，就必須浸泡在含KCl的pH4緩沖溶液中，這樣才能對(duì)玻璃球泡和液接界同時(shí)起作用。如果條件不具備，也可以將pH檢測(cè)頭浸泡在純水中無(wú)氧存放，千萬(wàn)不能在空氣中無(wú)保護(hù)的放置。

(4)根據(jù)具體情況，1個(gè)月標(biāo)1次問(wèn)題不大，盡量少標(biāo)定。pH計(jì)最大的瓶頸就是使用壽命，特別是參比電極，很容易受到污染，中毒。參比電極損壞，pH計(jì)就基本報(bào)廢。

(5)被測(cè)溶液的電導(dǎo)率影響測(cè)量的精確度，常見(jiàn)的工業(yè)pH計(jì)要求被測(cè)溶液的電導(dǎo)率不小于50μS/cm.另外跟工況有很大關(guān)系的，含硫，含堿的工況要特別注意，如有必要讓化驗(yàn)室做取樣分析，確定pH計(jì)的擾動(dòng)情況[1]。

4 結(jié)果

通過(guò)改變安裝方式，滿(mǎn)足pH計(jì)工作條件，完善維修和標(biāo)定工作流程。從而延長(zhǎng)了pH計(jì)的使用壽命，減少了pH計(jì)的損壞。降低生產(chǎn)成本，確保工藝生產(chǎn)可靠的運(yùn)行。