一种有机物酸碱度测量系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于：包括取样单元、萃取单元、测量单元和运算控制及输出单元，所述运算控制及输出单元控制取样单元和萃取单元并监测测量单元，所述取样单元、萃取单元以及测量单元之间通过管路进行连接，所述取样单元和萃取单元设有恒温装置。本发明利用最少的设备，可靠的解决了原来需要大量人工才能完成的任务，为工业生产提供了可靠的技术保障，节省了人力资源，创造了经济效益。此外本发明实现了自动采用测量，避免了人工采样过程中挥发的有机物对人员身体的伤害，而且样品可以回流到收集容器回收利用，避免了人工采用对环境的污染，节省了物料。
【专利说明】
一种有机物酸碱度测量系统
技术领域
[0001]本发明涉及化工生产设备领域，具体涉及一种有机物酸碱度测量系统。
【背景技术】
[0002]在化工生产装置上，有机物酸碱度的测量是人工滴定法，基本流程是:取样、萃取、滴定、反萃，然后人工计算结果。
[0003]以磷酸滴定过程为例说明:一、取样，现场设置取样器，每2?4h人工取样10ml左右;二、萃取，萃取试剂为纯水100?150ml，放置于水浴恒温箱内，控制温度为47摄氏度，将所取试样倒入分液瓶内，加纯水的三分之一，约30?40ml，充分摇匀，静置分层，将下层溶解了磷酸的萃取液放出于烧杯中，重复以上过程三次，完成萃取过程;三、滴定，向烧杯中混合的三次萃取液滴入约Iml甲基红-亚甲基蓝混合指示液作为指示试剂，溶液变为粉红色，然后用滴入质量浓度0.01009%g/l的NaOH溶液滴定(0.1ml/滴)的微量滴定管滴定，边滴定边摇匀，当溶液变为无色，滴定结束；四、反萃，为了验证是否将有机物中的磷酸彻底萃取干净，将经过萃取的萃余溶液有机物再加入30ml左右纯水，摇匀后静置分层后，将下层萃取液加入NaOH滴定后的磷酸溶液中，如果变回粉红色，证明萃取不彻底，则补充滴定过程，两次滴定的碱量之和为滴定结果，以确保结果准确;五、计算，根据微量滴定管刻度读取滴定碱溶液体积、浓度以及磷酸在47 °C下的电离常数，计算出萃取液中酸浓度。
[0004]上述人工滴定方法工人劳动强度大，效率低，对化工装置生产变化反应不及时，对于部分装置，酸碱度的变化有可能导致设备的腐蚀、化学反应失控爆炸等后果。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种有机物酸碱度测量系统，能够进行自动取样测量，避免了人工滴定存在的问题以及带来的不良后果。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种有机物酸碱度测量系统，其结构特点是，包括取样单元、萃取单元、测量单元和运算控制及输出单元，所述运算控制及输出单元控制取样单元和萃取单元并监测测量单元，所述取样单元、萃取单元以及测量单元之间通过管路进行连接，所述取样单元和萃取单元设有恒温装置。
[0007]本发明中取样单元首先注入一定量的去离子水，并通过管路排入萃取单元;接着取样单元注入一定量的被测有机物，并通过管路排入萃取单元;取样单元再次注入一定量的去离子水，并通过管路排入萃取单元。这样，通过取样单元将去离子水与被测有机物以二比一的比例在萃取单元混合，萃取单元将去离子水和被测有机物进行搅拌混合，然后静置分离，溶解了酸或碱混合的水溶液进入测量单元。测量单元进行测量，测量的结果输送到运算控制及输出单元，运算控制及输出单元完成系统的控制及测量结果的补偿运算，并将计算结果就地显示的同时输出4?20mA电流信号用于远程显示。
[0008]进一步地，所述测量系统还包括样品回收装置，所述样品回收装置包括收集容器，所述收集容器分别与取样单元、萃取单元以及测量单元连接;所述收集容器上端为开口设置，其开口处设有阻火器。设置收集容器可将测量样品进行回收再利用，避免环境污染。
[0009]本发明在取样和萃取过程中，有机物会存在挥发现象，因部分有机物的燃点极低，取样单元和萃取单元若任由有机物直接排放到空气中则可能引发火灾等意外事故，所以取样单元和萃取单元通过管路连接到收集容器，将挥发性的有机物收集到收集容器中，经由阻火器再排放到空气中。而测量单元连接到收集容器是将测量样品测量后直接排到收集容器中进行回收利用。此外本发明所有过程均在常压下进行的，所以取样单元和萃取单元连接到收集容器，并将收集容器上端做开口设置，保证了取样单元和萃取单元的常压条件。
[0010]进一步地，所述取样单元包括计量筒，所述计量筒上设有进料口和出料口，所述进料口连接第一管路和第二管路，所述出料口则通过第三管路连接到萃取单元，所述第一管路设有第一针型阀和第一电磁阀，所述第二管路上设有第二针型阀和第二电磁阀，所述第三管路上设有第三电磁阀。
[0011 ]进一步地，所述计量筒上部设有液位计，所述液位计安装位置进行缩径设置，所述计量筒上端通过管路与收集容器连接。挥发性有机物就会进入收集容器中。
[0012]取样单元的主要任务是完成去离子水和被测有机物的定量取样，其中第一管路和第二管路分别为去离子水管路和被测有机物管路，其分别通过第一针型阀、第二针型阀、第一电磁阀和第二电磁阀来控制去离子水和被测有机物的流通。在本单元中通过液位计来完成去离子水和被测有机物的定量工作，也可通过流量开关来完成定量工作。
[0013]进一步地，所述萃取单元包括搅拌器和分离器，所述搅拌器上设有搅拌电机，所述搅拌电机连接并控制搅拌轴，所述搅拌器上端通过管路连接到收集容器;所述搅拌器上部连接第三管路，下部通过第四管路连接到分离器，所述第四管路上设有第四电磁阀。
[0014]进一步地，所述分离器上端通过第六管路连接到收集容器，下部则通过第五管路连接到测量单元，所述分离器上还设有一温度测量仪;所述第五管路和第六管路的管径小于第四管路的管径。第五管路和第六管路的管径进行缩小设置是为了保证分离器中溶液的静置分离。
[0015]去离子水和被测有机物经定量取样后进入萃取单元后，经过搅拌器充分搅拌溶解，然后进入分离器，低密度的有机物从分离器上部流出，进入收集容器，溶解了酸或碱的水溶液经下部进入测量单元，进而完成萃取过程。
[0016]进一步地，所述计量筒和搅拌器上设有恒温装置，所述恒温装置采用热水伴热或电伴热。因为介质温度会影响酸或碱在水中的溶解度，对于磷酸等弱酸，在不同温度下的电离程度也不同，也会影响测量结果，所以要对样品恒温到45?55°C，确保测量结果稳定、准确。针对不同的现场条件，若现场有相对恒温热水，可以采用热水伴热，若不具备条件，可采用电伴热，设定温度在45 °C即可。
[0017]进一步地，所述测量单元包括测量池，所述测量池一端连接第五管路，另一端则通过管路连接到收集容器，所述测量池上设有PH测量仪。经萃取后的溶液进入测量单元，在测量池中完成测量，废液进入收集容器，完成测量过程。
[0018]为保证分离器中轻组份溶液与重组份溶液的分离界面处于分离器中间，可以对测量池连接到收集容器的位置与第六管路连接收集容器的位置的距离之差进行设置，设置距离之差的计算方法为:轻组份溶液与重组份溶液的密度之差乘以分离器长度，再除以轻组份容器密度。
[0019]进一步地，所述运算控制及输出单元包括控制器和触摸屏，所述控制器控制取样单元和萃取单元，以及从测量单元获取测量信息，所述触摸屏则进行补偿系数设置及运算结果显示。
[0020]进一步地，所述控制器采集液位计、温度测量仪和PH测量仪所传送的信号，并通过所采集的信号以及控制器内部设定的程序控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的通断以及控制搅拌电机的启动与关闭。
[0021]运算控制及输出单元主要完成整套系统的控制及测量结果的补偿计算，将测量结果在触摸屏上显示，并转换成4?20mA电流信号输出。运算控制及输出单元还包括开始按钮和指示灯，开始按钮控制整套系统的启动，而指示灯用来显示测量系统的工作状态。
[0022]本发明投入使用时，按下开始按钮，指示灯点亮，第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀将打开，系统充水，30s后，第一电磁阀关闭，60s后，第三电磁阀和第四电磁阀关闭，完成仪表测量准备工作，进入测量循环:
第一步:第一电磁阀打开，计量筒进去离子水，液位升高，当水位到达液位计位置，液位计向控制器输出信号，信号若持续时间大于ls，则认为第一次加水结束，则关闭第一电磁阀；然后打开第三电磁阀，开始排液进入搅拌器，60s后，排水结束，关闭第三电磁阀。
[0023]第二步:第三电磁阀关闭后，控制器向第二电磁阀发出指令使第二电磁阀打开，被测有机物进入计量筒，当液位到达液位计位置，液位计输出信号到控制器，该信号持续时间若大于ls，则认为进料结束，则关闭第二电磁阀；然后打开第三电磁阀，开始排液进入搅拌器，80s后，排液结束，关闭第三电磁阀。
[0024]第三步:第三电磁阀第二次关闭后，控制器向第一电磁阀发出指令使第一电磁阀打开，计量筒再次进去离子水，水位到达液位计位置，液位计输出信号到控制器，该信号持续时间若大于I s，则认为第二次加水结束，则关闭第一电磁阀，打开第三电磁阀，再次排水进入搅拌器，60s后，排水结束，关闭第三电磁阀。
[0025]第四步:去离子水与被测有机物以2:1的比例混合，控制器向搅拌电机发出指令，启动搅拌机，2.5min后，搅拌结束，二者充分混合，打开第四电磁阀，混合物排放到分离器，5min后，排放结束，第四电磁阀关闭，其关闭信号同时触发下一次循环。
[0026]因为水及被测介质的静压不同，会对一个测量周期时间稍有影响，一般会在12min
左右完成一次测量。
[0027]本发明利用最少的设备，可靠的解决了原来需要大量人工才能完成的任务，为工业生产提供了可靠的技术保障，节省了人力资源，创造了经济效益。此外本发明实现了自动采用测量，避免了人工采样过程中挥发的有机物对人员身体的伤害，而且样品可以回流到收集容器回收利用，避免了人工采用对环境的污染，节省了物料。
【附图说明】
[0028]图1为本发明结构框图。
[0029]图2为本发明取样单元结构示意图。
[0030]图3为本发明萃取单元结构示意图。
[0031 ]图4为本发明运算控制及输出单元结构框图。
[0032]图5为本发明运算控制及输出单元电路图。
[0033]图6为本发明整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
[0035]参照图1所示的结构框图，本发明一种有机物酸碱度测量系统，包括取样单元1、萃取单元2、测量单元3和运算控制及输出单元4，其中，运算控制及输出单元4控制取样单元I和萃取单元2并监测测量单元3，取样单元1、萃取单元2以及测量单元3之间通过管路7进行连接，取样单元I和萃取单元2设有恒温装置5。该测量系统还包括样品回收装置6，其包括收集容器61，收集容器61分别与取样单元1、萃取单元2以及测量单元3连接。
[0036]本发明中取样单元I首先注入一定量的去离子水，并通过管路7排入萃取单元2;接着取样单元I注入一定量的被测有机物，并通过管路7排入萃取单元2;取样单元I再次注入一定量的去离子水，并通过管路7排入萃取单元2。这样，通过取样单元I将去离子水与被测有机物以二比一的比例在萃取单元2混合，萃取单元2将去离子水和被测有机物进行搅拌混合，然后静置分离，溶解了酸或碱混合的水溶液进入测量单元3。测量单元3进行测量，测量的结果输送到运算控制及输出单元4，运算控制及输出单元4完成系统的控制及测量结果的补偿运算，并将计算结果显示的同时输出4?20mA电流信号用于远程显示。
[0037]参照图2和图6所示，收集容器61上端为开口设置，其开口处设有阻火器62。设置收集容器61可将测量样品进行回收再利用，避免环境污染。本发明在取样和萃取过程中，有机物会存在挥发现象，因部分有机物的燃点极低，取样单元I和萃取单元2若任由有机物直接排放到空气中则可能引发火灾等意外事故，所以取样单元I和萃取单元2通过管路7连接到收集容器61，将挥发性的有机物收集到收集容器61中，经由阻火器62再排放到空气中。而测量单元3连接到收集容器61是将测量样品测量后直接排到收集容器61中进行回收利用。此外本发明所有过程均在常压下进行的，所以取样单元I和萃取单元2连接到收集容器61，并将收集容器61上端做开口设置，保证了取样单元I和萃取单元2的常压条件。
[0038]参照图2并结合图6所示，取样单元I包括计量筒11，计量筒11上设有进料口和出料口，进料口连接第一管路71和第二管路72，出料口则通过第三管路73连接到萃取单元2，第一管路71设有第一针型阀712和第一电磁阀711，第二管路72上设有第二针型阀722和第二电磁阀721，第三管路73上设有第三电磁阀731。在计量筒11上部设有液位计12，该液位计12安装位置进行缩径设置，计量筒11上端通过管路7与收集容器61连接。挥发性有机物就会进入收集容器61中。
[0039]参照图3并结合图6所示，萃取单元2包括搅拌器21和分离器22，搅拌器21上设有搅拌电机211，搅拌电机211连接并控制搅拌轴212，搅拌器21上端通过管路7连接到收集容器61;搅拌器21上部连接第三管路73，下部通过第四管路74连接到分离器22，第四管路74上设有第四电磁阀741。上述分离器22上端通过第六管路76连接到收集容器61，下部则通过第五管路75连接到测量单元3，在分离器22上还设有一温度测量仪23;第五管路75和第六管路76的管径小于第四管路74的管径。第五管路75和第六管路76的管径进行缩小设置是为了保证分离器22中溶液的静置分离。
[0040]参照图5所示，测量单元3包括测量池31，测量池31—端连接第五管路75，另一端则通过管路7连接到收集容器61，在测量池31上设有PH测量仪32。
[0041]参照图4和图5所示，运算控制及输出单元4包括控制器41、触摸屏42、开始按钮43和指示灯44，开始按钮43控制整套系统的启动，而指示灯44用来显示测量系统的工作状态，控制器41控制取样单元I和萃取单元2，以及从测量单元3获取测量信息，触摸屏42则进行补偿系数设置及运算结果显示。控制器41采集液位计12、温度测量仪23和PH测量仪32所传送的信号，并通过所采集的信号以及控制器41内部设定的程序控制第一电磁阀711、第二电磁阀721、第三电磁阀731和第四电磁阀741的通断以及控制搅拌电机211的启动与关闭。
[0042]取样单元I的主要任务是完成去离子水和被测有机物的定量取样，其中第一管路71和第二管路72分别为去离子水管路和被测有机物管路，其分别通过第一针型阀712、第二针型阀722、第一电磁阀711和第二电磁阀721来控制去离子水和被测有机物的流通。在本单元中通过液位计12来完成去离子水和被测有机物的定量工作，也可通过流量开关来完成定量工作。
[0043]去离子水和被测有机物经定量取样后进入萃取单元2后，经过搅拌器21充分搅拌溶解，然后进入分离器22，低密度的有机物从分离器上部流出，进入收集容器61，溶解了酸或碱的水溶液经下部进入测量单元3，进而完成萃取过程。
[0044]经萃取后的溶液进入测量单元3，在测量池31中完成测量，废液进入收集容器61，完成测量过程。PH测量仪32测出的数据会存在一定的偏差，所以测量单元3中PH测量仪32测出的结果并不是被测有机物的真实酸碱度，是存在一定偏差的，这时系统就会将测量单元3中PH测量仪32测出的结果传送到运算控制及输出单元4，通过该单元的补偿运算后将被测有机物的实际酸碱度显示在触摸屏42上，显示的结果是PH测量仪32的测出的结果加上补偿系数。
[0045]继续参照图6所示，在计量筒11和搅拌器21上设有恒温装置5，该恒温装置5采用热水伴热或电伴热。因为介质温度会影响酸或碱在水中的溶解度，对于磷酸等弱酸，在不同温度下的电离程度也不同，也会影响测量结果，所以要对样品恒温到45?55°C，确保测量结果稳定、准确。针对不同的现场条件，若现场有相对恒温热水，可以采用热水伴热，若不具备条件，可采用电伴热，设定温度在45 °C即可。
[0046]为了使测量结果更加精确，酸碱度不同的有机物在进行时选用不同量程的PH测量仪32，而不同的PH测量仪32的补偿系数会有所不同，本发明在使用时，首先选定PH测量仪32，然后根据所选定的PH测量仪32在触摸屏42上设置系统的补偿系数，接着打开第一针型阀712和第二针型阀722，最后按下开始按钮43整个系统就会开始工作。
[0047]按下开始按钮43后，本发明的工作流程如下:
按下开始按钮43，指示灯44点亮，第一电磁阀711、第三电磁阀731和第四电磁阀741将打开，系统充水，30s后，第一电磁阀711关闭，60s后，第三电磁阀731和第四电磁阀741关闭，完成装置测量准备工作，进入测量循环:
第一步:第一电磁阀711打开，计量筒11进去离子水，液位升高，当水位到达液位计12位置，液位计12向控制器41输出信号，信号若持续时间大于ls，则认为第一次加水结束，则关闭第一电磁阀711;然后打开第三电磁阀731，开始排液进入搅拌器21，60s后，排水结束，关闭第三电磁阀731。
[0048]第二步:第三电磁阀731关闭后，控制器41向第二电磁阀721发出指令使第二电磁阀721打开，被测有机物进入计量筒11，当液位到达液位计12位置，液位计12输出信号到控制器41，该信号持续时间若大于ls，则认为进料结束，则关闭第二电磁阀721;然后打开第三电磁阀731，开始排液进入搅拌器21，80s后，排液结束，关闭第三电磁阀731。
[0049]第三步:第三电磁阀731第二次关闭后，控制器41向第一电磁阀711发出指令使第一电磁阀711打开，计量筒11再次进去离子水，水位到达液位计12位置，液位计12输出信号到控制器41，该信号持续时间若大于ls，则认为第二次加水结束，则关闭第一电磁阀711，打开第三电磁阀731，再次排水进入搅拌器21，60s后，排水结束，关闭第三电磁阀731。
[0050 ]第四步:去离子水与被测有机物以2:1的比例混合，控制器41向搅拌电机211发出指令，启动搅拌机21，2.5min后，搅拌结束，二者充分混合;打开第四电磁阀741，混合物排放到分离器22，低密度的有机物从分离器上部流出，进入收集容器61，溶解了酸或碱的水溶液经下部进入测量单元3进行测量工作;5min后，排放结束，第四电磁阀741关闭，其关闭信号同时触发下一次循环。
[0051]因为水及被测介质的静压不同，会对一个测量周期时间稍有影响，一般会在12min
左右完成一次测量。
[0052]有机物的密度有高有低，上述实施例中使以有机物密度小于酸或碱水溶液的密度来设计的。而当有机物密度大于酸或碱水溶液的密度时，测量池31与PH测量仪32设置到第六管路76上即可，这样的话高密度的有机物从第五管路75流入收集容器61中，溶解了酸或碱的水溶液则排入测量池31则排入收集容器61中。
[0053]综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。
【主权项】
1.一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:包括取样单元(I)、萃取单元(2)、测量单元(3)和运算控制及输出单元(4)，所述运算控制及输出单元(4)控制取样单元(I)和萃取单元(2)并监测测量单元(3)，所述取样单元(1)、萃取单元(2)以及测量单元(3)之间通过管路(7)进行连接，所述取样单元(I)和萃取单元(2)设有恒温装置(5)。2.根据权利要求1所述的一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:所述测量系统还包括样品回收装置(6)，所述样品回收装置(6)包括收集容器(61)，所述收集容器(61)分别与取样单元(1)、萃取单元(2)以及测量单元(3)连接;所述收集容器(61)上端为开口设置，其开口处设有阻火器(62)。3.根据权利要求1所述的一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:所述取样单元(I)包括计量筒(U)，所述计量筒(11)上设有进料口和出料口，所述进料口连接第一管路(71)和第二管路(72)，所述出料口则通过第三管路(73)连接到萃取单元(2)，所述第一管路(71)设有第一针型阀(712)和第一电磁阀(711)，所述第二管路(72)上设有第二针型阀(722)和第二电磁阀(721)，所述第三管路(73)上设有第三电磁阀(731)。4.根据权利要求3所述的一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:所述计量筒(11)上部设有液位计(12)，所述液位计(12)安装位置进行缩径设置，所述计量筒(11)上端通过管路(7)与收集容器(61)连接。5.根据权利要求3所述的一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:所述萃取单元(2)包括搅拌器(21)和分离器(22)，所述搅拌器(21)上设有搅拌电机(211)，所述搅拌电机(211)连接并控制搅拌轴(212)，所述搅拌器(21)上端通过管路(7)连接到收集容器(61);所述搅拌器(21)上部连接第三管路(73)，下部通过第四管路(74)连接到分离器(22)，所述第四管路(74)上设有第四电磁阀(741)。6.根据权利要求5所述的一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:所述分离器(22)上端通过第六管路(76)连接到收集容器(61)，下部则通过第五管路(75)连接到测量单元(3)，所述分离器(22)上还设有一温度测量仪(23);所述第五管路(75)和第六管路(76)的管径小于第四管路(74)的管径。7.根据权利要求5所述的一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:所述计量筒(11)和搅拌器(21)上设有恒温装置(5)，所述恒温装置(5)采用热水伴热或电伴热。8.根据权利要求5所述的一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:所述测量单元(3)包括测量池(31)，所述测量池(31)—端连接第五管路(75)，另一端则通过管路(7)连接到收集容器(61)，所述测量池(31)上设有PH测量仪(32)。9.根据权利要求1所述的一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:所述运算控制及输出单元(4)包括控制器(41)和触摸屏(42)，所述控制器(41)控制取样单元(I)和萃取单元(2)，以及从测量单元(3)获取测量信息，所述触摸屏(42)则进行补偿系数设置及运算结果显不O10.根据权利要求9所述的一种有机物酸碱度测量系统，其特征在于:所述控制器(41)采集液位计(12)、温度测量仪(23)和PH测量仪(32)所传送的信号，并通过所采集的信号以及控制器(41)内部设定的程序控制第一电磁阀(711)、第二电磁阀(721)、第三电磁阀(731)和第四电磁阀(741)的通断以及控制搅拌电机(211)的启动与关闭。
【文档编号】G01N35/00GK105842465SQ201610032720
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年1月19日
【发明人】萧曜君, 萧以恒
【申请人】萧曜君