谈运行环境对pH计在线测量的影响

刘忠宇 王利超

(新疆天智辰业化工有限公司，石河子 832000)

在食品，化工，制药，污水处理等方面，pH值测量都得到了广泛的应用。随着化工产业的发展，特别是煤化工产业的迅速发展，pH值的测量成为了一个重要的工艺指标。为满足化工生产的需要，在线工业pH值检测成为主要的工作方式。

1 存在的问题

(1)安装在工艺管线上pH计，所承受的压力过大，pH流通池没有起到降压的作用，致使玻璃管电极损坏，或电极进液。

(2)pH计安装在现场环境温差大，保护不到位或缺失，致使pH计受环境温度影响而不能稳定测量。

(3)pH计安装在工艺管线中，介质的温度过高，没有得到足够的保护和相对的温度补偿，致使pH计测量值不够稳定和准确。

(4)pH计安装在液固两相流中，致使玻璃管电极上的一层膜受到冲刷严重而造成损坏。

(5)pH计固定安装在深度溶液中，致使电极电缆长期浸泡于液体中，导致电缆损坏，电极传输的毫伏微弱信号受到严重干扰。

(6)在工艺生产停止工作时，pH计电极长期处在缺液外露，造成电极附膜干裂老化，或物料粘附包裹，与空气接触等状态，维修保护不及时，不到位。

2 解决的方法

(1)安装pH计，应该根据工艺管线不同的压力，温度，流速等，来设计不同的流通检测池。

①应根据被测溶液的压力范围选取pH计或在样品处理系统中考虑减压措施。这一方面是要考虑到电极的机械强度，另一方面是保证参比电极的盐桥溶液以一定的速度向外渗透，杜绝被测溶液倒流进参比电极造成电极污染[1]。根据玻璃电极的结构可知，玻璃膜的厚度在0.2～0.5mm的范围内，很容易被超压力损坏。只要满足pH计的条件，才能确保pH计数值可靠，长期有效的运行。

②工艺管道物料的压力小于0.25MPa时，pH计的安装，可以在工艺管道旁做一个小旁路，将标准流通池，安装在小旁路上，物料回到主管线。

③从能斯特方程式可以看出，[A]电极电位与温度有关。转换系数S与T成正比，(S是pH测量曲线的斜率)所以当温度不同时，可以得到一簇pH-E的直线[1]。温度变化时，S随之变化。如图1所示。对于复合型玻璃电极，且介质的温度不能超过105°C[1]。

图1 pH-E电极输出与介质温度之间的关系

④被测样品控制在2m/s的流速，以确保样品通过电极时，pH值测量的影响。流经工艺管线被测介质的压力大于0.6MPa 时，pH计的安装就要由以下方式解决。

2.2 流通池/检测池在工艺管道旁路上的设计与安装

(1)泵出口安装时，大都安装在垂直工艺管线上。如图2所示。在泵P出口处引一旁路，做一个能将压力降下来的流通池VA，将pH计电极AI安装在它上面，来确保pH计所能承受的压力及物料的流速，物料回到泵的入口[3]。控制旁路入口的阀门，减小工艺介质的压力和流速。根据工艺管线的压力大小，制作一个适合大小减压比的流通检池，以满足pH计对压力的要求。前后配有阀门以及排放阀，方便控制标定与更换。

图2 泵出口垂直管线的pH计安装

(2)在水平工艺管线上安装，在线pH计安装方法，如图3所示。可以在主工艺管线上引一个旁路，做一个能将压力降下来的流通池VA，将pH计电极AI安装在它上面，来确保pH计所能承受的压力及物料的流速，物料回到储罐V内，再用泵P将物料打回工艺管线。控制旁路入口的阀门，减小工艺介质的压力和流速。根据工艺管线的压力大小，制作一个适合大小减压比的流通检测池，以满足pH计对压力的要求。前后配有阀门以及排放阀，方便控制标定与更换。

图3 水平管线的pH计安装

(3)在浆液管线上pH计，因为浆液管内存在颗粒物，pH计电极AI安装位置就要在取样支管的上端，以防止工艺管线内颗粒物对pH计的冲刷。如图4所示。此处没有做流通池，是因为取样支管的管径大于50mm,且工艺管线的压力在0.4MPa 以下。浆液工艺管线做了管内衬塑的防腐处理，所以pH计取样旁路管线也要做防腐处理，这样旁路管线直径就要大。如果在此增设流通池，恐怕浆液在此有物料的沉积，反而造成堵塞[2]。所以此处没有流通池，用法兰连接pH计的安装方式。旁路加装有阀门，控制浆液的压力和流速，减少对pH计的冲刷。将pH计取样旁路管线制作成U型管线，以保证pH计在任何时候都有液体。被检测物料最终再回到储罐V。前后配有阀门以及排放阀，方便控制标定与更换。

图4 浆液泵出口管线的pH计的安装

2.3 在罐，池等设备上的设计与安装

(1)在罐，池V-1等设备上采用固定式支架安装，因为工艺生产数据的不断变化，导致pH计检测头就要浸没在溶液中。为防止pH计长期浸泡的可能性，现设计采用浮板式安装方式，解决了pH计检测探头浸没，对电极的影响，和对电极专用线缆的腐蚀与损坏。如图5所示。浮板随液位的高低移动，pH计电极AI1检测头就安装在浮板1-1上，就保证了pH计电极检测头检测部分20mm处与液体接触[1]。

图5 罐池内的PH计安装

(2)在罐、池等设备上检测pH值时，如果有条件，可以将pH计安装在罐，池等设备的出口管线上。如图5所示。在罐，池出口管线上做一个旁路，将pH计电极AI2安装在流通池上。这样的安装方式要比在罐，池内的好很多。罐，池内的的安装，会因为浮板1-1的腐蚀和故障，而导致pH计电极及线缆故障。而在罐，池出口管线上安装，提高了维护的便利性，减少了故障点。前后配有阀门以及排放阀，方便控制标定与更换。

3 维护与标定

(1)环境温度差异大的地方，pH计必须设置温度补偿，以消除环境温度对pH计的影响。在冬季时节，加强对pH计，及其管线的保温，以确保将温度控制在17～21°C的范围。夏季pH计的工作稳定性明显比冬季要好的多，温度控制在45°C以下。

(2)在调校pH计时，环境温度要保持在25°C，在温度补偿的设置时，要和工艺介质的温度保持一致。

(3)多关注工艺生产情况，如生产不正常，工艺生产停车等，就要及时对pH计进行检查。

①检查流通池内是否有液，如果无液，工艺介质干结就可能附在电极上，再次生产时无法测量。

②工艺介质是否有低温或结晶，如果有就要将pH计拆回，进行保护性处理,复合型玻璃电极切勿倒置放置[1]。

③停车拆回的pH计，对pH复合电极而言，就必须浸泡在含KCl的pH4缓冲溶液中，这样才能对玻璃球泡和液接界同时起作用。如果条件不具备，也可以将pH检测头浸泡在纯水中无氧存放，千万不能在空气中无保护的放置。

(4)根据具体情况，1个月标1次问题不大，尽量少标定。pH计最大的瓶颈就是使用寿命，特别是参比电极，很容易受到污染，中毒。参比电极损坏，pH计就基本报废。

(5)被测溶液的电导率影响测量的精确度，常见的工业pH计要求被测溶液的电导率不小于50μS/cm.另外跟工况有很大关系的，含硫，含碱的工况要特别注意，如有必要让化验室做取样分析，确定pH计的扰动情况[1]。

4 结果

通过改变安装方式，满足pH计工作条件，完善维修和标定工作流程。从而延长了pH计的使用寿命，减少了pH计的损坏。降低生产成本，确保工艺生产可靠的运行。