保障化工产品质量的折射式溶剂含量检测仪 - 文章

保障化工产品质量的折射式溶剂含量检测仪

作者：Joerg Sacher

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没有检测技术的化工企业是不可想象的。为了检验化学反应的进行情况，必须对整个化工流程设备的各个参数连续不断地进行检测。除了传统的流程设备工作数据以外，有许多需要采集的参数是用户特别关注的数据。Knapsack市的拜耳农药在它们的流程生产过程中采用了折射式溶剂含量检测仪，使产品质量得到了保证。

产自Knapsack的农药可以有效地保障世界各地农业的收成。拜耳农药是拜耳公司三大骨干集团公司之一，也是世界农药市场中的领军企业之一。在公司分布于世界各地122个国家和地区共计2万余名员工的共同努力下，拜耳农药创造了60亿欧元的销售收入。公司总部所在地Knapsack市生产农药和初级产品，Knapsack市生产的杀虫剂和除草剂在世界各地都有应用。拜耳农药在过去的一年中努力研发生产了一种高效低毒的农药，被他们称之为安全剂，新产品通过了最后的验收，从而减少了经济作物中的农药残留性。

拜耳农药在Knapsack的化学工业园中有两个多功能化工生产厂，以便灵活地按照用户的特殊需要组织生产。工程技术人员在研发这种新型杀虫剂时，考虑了满足用户灵活组织生产的要求。

Knapsack市的拜耳农药公司生产农药和初级产品，在Knapsack市生产的杀虫剂和除草剂销售在世界各地都有应用。采用了在线的折射式溶剂含量检测技术之后，实现了原材料浓度的在线监控，提高了产品质量。

要求流程设备按照以往的经验独自运行往往是不能胜任工作的。这不仅考虑到要在竞争中占据市场中的有利位置，而且是因为全球市场中的高质量、低成本。质量保证和流程优化是推动在流程设备技术分析方面投资的两个重要推动力。流程设备的工艺师们都在致力于原材料的特性、化学成分和粘度的研究。对于应用的多样性，他们研制了一系列的可行工艺技术。在Knapsack市的拜耳生产厂中，工程师们选择了利用透光法技术的折射式溶剂含量检测仪对化工原材料的粘度进行在线检测。

时间就是金钱

为了保证质量，就必须保证农药材料浓度的准确。拜耳农药Knapsack生产厂的工艺优化负责人Voss博士认为：“我们不能等待每一批次的原材料都经过试验室的检验合格后方可生产。”在实施在线检测之前，为了保证产品的质量，采用了定期从流程设备中取样进行化验的方法来检验原材料的浓度。在Infraserv H歝hst公司对化验室检验与在线检验两种不同的原材料浓度检验方法的费用进行对比研究之后，明确地显示出了在线检测技术的优越性，也使得拜耳公司的技术员们将在线浓度检验作为一项日常重点工作。然而，工程技术人员感兴趣的不是降低费用的问题，而是在线检测技术的数据采集和实时检测。因为这些技术可以保证产品质量，当流程设备的工作状况出现一点点变化或者差异时，都可以及时地进行自动调节。流程设备的工艺优化首先是节约了时间，而时间就是金钱。

公元1869年的创新

在各个试验室中，都可以见到手持式或者台式折射式溶剂含量检测仪。当阿贝先生1869年首次在耶拿市的Zeiss公司发明了以他的名字命名的折射式溶剂含量检测仪之后，他就看好了这种仪器在材料分析领域中的应用。光学常数，例如折射指数、弥散指数等等，这些在检验试验中获得验证的材料特性，与沸点、密度一样都是原材料的特征量，而折射仪也非常适合于对这些参数进行检测。

尽管折射仪在试验室中具有重要的意义，但它在一些特定的流程生产过程中还是用于在线检测。例如在食品生产和饮料生产中，利用折射仪测定糖的浓度或者啤酒中的原麦芽含量就是标准的在线检测方法。原则上讲，凡是在试验室中利用折射仪进行检测的项目，也可以在流程生产过程中进行在线检测。之所以在流程设备中还保留除折射仪以外的其他类型的在线检测仪器，主要是因为它们有着非常高的坚固性以及对流程设备工作环境污染的不敏感性。

传统的阿贝半球晶体折射仪是按照临界角度法工作的。其中临界角决定了全反射的情况，而临界角是按照Snelliussche计算法得到的，同时又与被测介质的折光指数有关。这一临界角可通过清晰的明暗对比过渡观察到。当把在试验室进行的试验分析方法直接移植到流程设备的实际应用中时，会显露出一些特殊的缺陷：在试验室中检测时使用的是薄如皮肤的一层试样，厚度仅为5～10nm，可直接与棱镜接触。在流程设备的实际生产过程中，这种检测方法会由于沉淀物的形成而导致检测值出现较大的误差。生产过程必须定期停顿下来，进行流程设备的清理。

在ACHEMA展览会上展出的新型PIOX R400在线式溶剂含量检测仪

Knapsack市的拜耳农药选择的是Flexim公司生产的PIOX R型折射仪。它是按照透光法进行检测的。它对整个被测流量进行透光照射，并由此得到检测值图像。这种方法不受沉积物的影响，与传统的临界角法相比精度提高了10倍。由于折光率与被测介质的温度有关，因此检测时使用的是Pt-1000型传感器。根据这些检测到的折光和温度数据，检测仪计算出标准的折光率。该折光率表示的就是被测材料的浓度。这种透光式溶剂含量检测仪使得流程设备在线检测的精度达到了试验室的精确度。而Flexim公司也是目前市场上唯一的一个生产这种流程设备检测仪的厂家。Knapsack市的化学家们来自柏林的公司，他们在Fluxus系列产品的生产中利用这种透光式折射仪积累了丰富的经验。在刚刚结束的ACHEMA展览会上，Flexim公司又推出了新型的透光法折射式溶剂含量检测仪PIOX R 400型。

PIOX R 400

费用非常合算

一些用户关心的还有流程设备在线分析方法的费用问题，而实际上这与折射仪的采购与安装费用没有多大的关系。在成本核算时，必须考虑到检测仪的维护保养费用，而且还必须考虑到检测设施的费用，以及不可忽视的计量鉴定费用。而大多数情况下，检测量与目标量之间的关系是不确定的，必须首先进行测定，付出一定的费用是值得的。在前面所讲的例子中，费用对比关系非常明确，被测材料的浓度和折光率通过试验室检测已经是已知的数据，而人们事前在其他的流程介质中使用折射式溶剂含量检测技术，并积累了丰富的经验。计量鉴定费用是非常少的，因为检测点被测介质的温度几乎是恒定的。尽管如此，还是要进行计量鉴定，由检测转换器进行换算。不仅仅是检验了实验室的数据是否与流程设备实际生产过程中的数据保持一致，同时折光率和被测介质浓度之间的关系还向人们展示了一个比密度检测更好的检测结果。所得到的折光率、温度和浓度的关系作为检测值换算仪中的多项式保存在换算仪中。检测的折光率以及根据这一折光率计算的质量浓度通过两条信息输出通道传送到流程设备控制系统中，折射式检测仪安装在循环管路的旁路通道中。在化工企业中使用的折射式检测仪的外壳采用的是镍基合金材料。建议采用透光式折射式在线溶剂含量检测技术的Voss博士说：“对于我们来讲，精度和可靠性是最重要的，当然也包括价格。”就Knapsack市拜耳农药公司生产的杀虫剂来讲，成分含量的失误已经成为过去时。在线溶剂含量检测仪可靠地监测着流程设备生产过程中的浓度，而它所带来的资金节约潜力的确是非常大的。它经常反应出原材料和能源利用方面可以进一步优化的信息，使得流程设备中的管道成为了“透明”的管道。

PROCESS《流程工业》杂志(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (9/11/2006)


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