CN100374848C - 测定尿素浓度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在含尿素水溶液中确定尿素浓度的方法，其包括：在水溶液中水解尿素，测量该水溶液的电导率χ，和使用尿素浓度和电导率之间的关系，从电导率χ来测定水溶液中的尿素浓度。

Description

测定尿素浓度的方法和装置

技术领域

本发明涉及确定含水溶液中尿素浓度的方法及其装置。本发明可以合适地应用于例如在尿素生产过程中，确定在冷凝液加工设备的被加工冷凝液中尿素浓度的方法和装置，和一种基于尿素浓度，能够将用于控制该冷凝液目的地的信号发送给控制器的装置，例如分布式控制系统(DCS)。

背景描述

在过去，已经使用例如比色法或者氮分析仪技术来确定溶液中的尿素浓度。在从冷凝水中去除了溶解的尿素，氨和二氧化碳之后，冷凝水被重新用作生产过程所需的水而重复利用于生产过程中。此处用到的术语“冷凝液”指的是从例如尿素生产过程中排出的冷凝水水，其含有，例如尿素，氨和二氧化碳。

例如，已经在日本已公开的专利申请公开No.2000-338099中公开了一种使用比色法来确定溶液中尿素浓度的方法。但是，由于比色法测量系统中的缺点，样品中的细微的混浊度可能会扰乱使用比色测定法对尿素浓度的正确测定。

氮分析仪通过在催化剂存在的情况下燃烧测定样品而将氮转换为一氧化氮并且通过确定一氧化氮的浓度，来测定氮的量。这种方法的一个缺点是：氮分析仪确定的是测定样品中的总氮含量，而不能选择性确定尿素浓度。

此外，在这两种方法中，在测量和精确稀释之前，必须使用专用的标准溶液来建立校准曲线。校准曲线的建立需要额外的工作，而且可能会从操作者的计算中引入错误。而且，使用上述的技术，在尿素和氨共存的溶液中仅对尿素浓度进行快速确定是很困难的。

在日本已公开的专利出版物S59-160746(1984)中描述了：利用电导率来确定溶液中的尿素浓度。这种方法使用一种酶，特别地用于确定血液中的尿素水平。依照这种方法，通过将能够把尿素分解成氨和二氧化碳的酶固定在膜上、将含有尿素的溶液通过该膜、将被所述的酶所分解的氨吸收到吸收溶液、和测定吸收溶液的电导率，来确定尿素的浓度。但是，尿素的分解状态(分解率)可能依赖于酶的活性而变化并且可能对膜被固定处的温度变化敏感。因此，需要作出许多维持努力来保持较高的测量精度。而且，由于膜随时间流逝被劣化，因此必须对其进行更换，这样引起了棘手的维持问题。此外，这种测量程序在测量过程中需要单独的缓冲溶液，这样导致运转成本增加。

在日本已公开的专利出版物H06-184085(1994)中描述了一种使用电导率控制尿素生产厂的方法。该方法涉及使用电导率来测量氨基甲酸铵中的氨浓度和控制提供给尿素合成管的水的总量，而并不涉及尿素浓度的确定。另外还有一个问题，它需要精确的稀释和昂贵的试剂与催化剂，这使得维持成本较高。

例如，在尿素生产过程中，来自冷凝液加工设备的被加工的冷凝液含有尿素。因此，当冷凝液被有效地用于例如锅炉给水的时候，对被提供的冷凝液的质量测定是耗时的。因此，快速确定冷凝液是否符合锅炉给水的条件是很困难的。在锅炉中，冷凝液中尿素浓度的升高可能导致尿素水解为氨和二氧化碳，这样会随后引起锅炉的内部腐蚀，导致有效利用该冷凝液方面的困难并且因此导致在能量和资源保存方面的困难。

根据上面的困难，本发明的一个目的是提供一种方法和装置，依靠该方法和装置，含有尿素的溶液中的尿素浓度可以通过使用常规的和便宜的装置被快速并准确地确定，而不需要对所要测试的溶液进行稀释而且不需要在测量时建立校准曲线。本发明的另一个目的是提供用于测定尿素浓度的方法和装置，通过它们，可以连续地对含尿素的溶液进行在线水质管理。

发明内容

发明简述

在进行了深入研究之后，本发明的发明者发现：上述问题可以通过在加压下加热含尿素的水溶液，从而水解溶液中的尿素而实现。随后使用溶液的电导率来确定尿素的浓度，该溶液中含有包含氨的水解产物，电导率与溶质的含量例如氨成比例。本发明的发明者还发现：当将被测量的含水溶液含有一种可以改变电导率的物质例如氨的时候，可以通过在尿素水解前后，分别测量电导率并且从这些电导率之间的差来确定溶液中的尿素浓度，来解决上述的问题。

本发明提供了确定含水溶液中尿素浓度的方法，其包括：在含水溶液中水解尿素，测定所得到含水溶液的电导率x，和使用尿素浓度和电导率之间的关系，从电导率x来确定含水溶液中的尿素浓度。在这种方法中，优选连续地执行：对含水溶液的取样、在含水溶液中水解尿素、和测量电导率x，以连续地确定水溶液中的尿素浓度。

本发明还提供了在含尿素的水溶液中确定尿素浓度的方法，其包括：测定含水溶液中的电导率x’，而后在含水溶液中水解尿素，随后测定所得到的含水溶液的电导率x，和使用尿素浓度和电导率之间的关系，从电导率x和x’之间的差来确定含水溶液中的尿素浓度。在这种方法中，优选连续地执行：对含水溶液的取样、测定电导率x’、在含水溶液中水解尿素、和测量电导率x，以连续地确定水溶液中的尿素浓度。

可以通过增压和加热含水溶液来实施水解。上述的加热方法优选在含水溶液的温度为170℃-300℃的条件下进行，其所设置的压力范围不会引起溶液的沸腾。

本发明还提供了一种用于确定含尿素水溶液中尿素浓度的装置，其包括用于加压含水溶液的加压工具、用于加热加压含水溶液的加热工具、用于含水溶液中的尿素水解的反应容器、和测量从反应容器中排出的含水溶液的电导率的导电性测量工具。该发明还提供了一种用于确定含尿素水溶液中尿素浓度的装置，其包括：用于测量含水溶液第一电导率的第一导电性测量工具、用于加压含水溶液的加压工具，该含水溶液的电导率已经被第一测量工具测量、用于加热加压含水溶液的加热工具、用于含水溶液中的尿素水解的反应容器、和测量从反应容器中排出的含水溶液的第二电导率的第二导电性测量工具。

上述的装置优选还包括用于输出相应于所测电导率的信号的信号输出工具。

附图说明

图1用图解法显示了依照本发明的装置的实施方案的整体构造。

图2是一个图表，其显示了在25℃下的尿素浓度和电导率之间的关系。

图3是一个图表，其显示了在25℃下的氨浓度和电导率之间的关系。

发明详述

除非在其它情况下指明，下面用到的术语“％”和“ppm”基于重量。

通过在水存在的情况下加热，尿素被水解为氨和二氧化碳。水解率依赖于温度。具体地，温度越高，水解率越大。

水解时间是从水解起始(通过加热尿素水溶液)到冷却后水解终止之间的一个时段，但是当在管道32中的尿素水溶液驻留时间足够地短于反应容器中的驻留时间的时候，水解时间可以被实际考虑为在反应容器中的驻留时间。

在本发明中，所要被测量的含尿素水溶液(以下称为“样品溶液”)中的尿素，被水解为溶液状态的氨和二氧化碳。尽管考虑到测量精度，尿素优选被100％地水解，但是如上所述，水解率依赖于温度。单单增加温度可能会引起溶液沸腾，从而引起水解用水的不足。因此，得到由尿素水解而产生的氨通常变得困难。所以，优选对样品溶液进行加压，以使样品溶液即便在较高的温度下也不会沸腾，从而提高测量精度。

水解所需要的时间量取决于温度和压力。水解的时间显著地影响着本发明中的测量时间，而且在水解中的温度和压力可以根据所需的测量时间来确定。

本发明中将被测量的溶液可以是例如这样的含水溶液：在该溶液中，尿素、氨、和二氧化碳被溶于水中。考虑到测量精度，在含水溶液中除了尿素、氨、和二氧化碳以外的组分的量优选被忽略掉。这种含水溶液的一个实例是被称作冷凝液的、从尿素生产过程中排出的冷凝水。本发明适用于冷凝液中尿素浓度的确定。

考虑到驻留时间、反应条件(即温度和压力)、和耐腐蚀性这些因素，可以对用于水解的反应容器进行适当地设计。用于反应容器或者管道的合适的材料可以是例如不锈钢。

确定尿素水解条件的方法

下面的实例对于描述用来确定本发明样品溶液中尿素水解条件的方法是有用的。主要地，估计预见样品溶液中的最大尿素浓度；使用PDBA(对-二甲基氨基苯甲醛)(以后称为“PDBA比色法”)来确定条件，以使得在含有最大尿素浓度的溶液中的尿素被水解，优选被水解到一个低于在比色法中测量极限的水平；和，水解所需的时间被尽可能地基于所需的尿素测量时间。参数包括温度，压力，和水解持续时间。

如上所述，尿素优选被水解到一个低于在PDBA比色法中测量极限的水平，以保证通过本发明的测量方法，可测量的尿素浓度范围(测量范围)涵盖了可以想象的最大尿素浓度，并且来保证在本发明测量方法中足够的测量精度。当减少测量时间为最优先的时候，以其它元素为代价，水解并不是必须要进行到一个低于在PDBA比色法中测量极限的水平。通常，PDBA比色法中的测量极限是1ppm或者更低。

可以使用图1中图解的装置来确定水解条件。图1中的装置代表了依照本发明的、用于测量尿素浓度的装置的一个非限制性实施例，但是本领域的一个普通技术人员在不背离本发明范围的情况下，能够确定等效装置。

首先，制备已知浓度的尿素水溶液。可以通过例如：将99.4％的纯工业尿素(可以从三井化学制品公司商购)溶于净化水中。净化水优选是被例如离子交换树脂处理过的、具有1.0μS/cm或者更小电导率的水。

通过加压工具(4)，将提供自管道31的尿素水溶液加压到一个预定的压力。此加压的尿素水溶液被引入到反应容器8中，用加热工具7来加热该溶液。例如，可以使用装备有加热工具7的反应器5。

将从反应容器中排出的尿素水溶液引入冷却工具3中，将其在冷却工具3中冷却到环境温度。在被压力保持工具6释放压力后，该溶液从装置中排出。随后用PDBA比色法来确定被释放的尿素水溶液中的尿素浓度。

对在加压工具，加热工具和压力保持工具中的操作条件进行调节，以改变温度、压力、和所需时间的设置。在水解后，重复该方法以确定：对于水解条件的多种组合，尿素溶液中的尿素浓度。从如此获得的这些结果中，确定了这样的水解条件：在该水解条件下，尿素被减少到低于PDBA比色法测量极限的水平。随后确定了适于所需测量时间的尿素水解条件。考虑到最大测量精度和测量范围，优选确定这样的条件：在这种条件下，尿素水平低于在PDBA比色法中的测量极限，但是取决于所需测量精度或者测量范围，可以确定的不是尿素水平低于在PDBA比色法中测量极限下的条件，而是那些依照PDBA比色法的尿素浓度低于特定水平的条件。

考虑到水解率和水解时间的降低，水解温度优选为170℃或者更高，优选300℃或者更低。在超过300℃的时候，水解率没有被明显地提高。反应压力优选在样品溶液没有沸腾的范围内。例如，优选1-10MPaG(表压)。

尿素浓度和电导率之间的关系

本发明还涉及一种测量方法，该方法利用了下面两者之间的关系：溶液中尿素水解前后电导率的变化，和水解产物的量。图2显示了尿素浓度和电导率之间的关系。此关系通过如下方法获得：制备多个具有不同尿素浓度的标准尿素水溶液；充分地水解每一个标准溶液；用PDBA比色法来证实水解后的尿素浓度低于PDBA比色法中的测量极限(1ppm)；在25℃水解以后，用电导计测量的每个含水溶液的电导率x；和绘制对于每一个标准溶液的尿素浓度和电导率x之间的关系。在构建图2所示的关系中，在净化水中含有99.4％纯工业尿素(可以从三井化学制品公司商购)的溶液被用作标准尿素水溶液。尿素自身对电导率的影响忽略不计。

当电导率的测量温度是25℃时，图2中所示的关系适用，而且在确定尿素浓度时，建立校准曲线并不是必需的。当实际测量温度不是25℃的时候，可以预先确定在实际测量温度时的关系，或者作为备选，可以预先确定电导率x的温度依赖性，以便在将电导率的温度校准在所需的温度范围内后，使用图2中的关系确定尿素的浓度。在本发明中，可以使用上述的关系，通过下面两种方法中的任何一种方法来确定尿素浓度。

方法1：

水解将要测量的样品溶液中的尿素；随后测量水解溶液中的电导率x；使用上面的尿素浓度-电导率之间的关系，从电导率x来确定样品溶液中的尿素浓度。

方法2：

测量样品溶液的电导率x’；随后水解将要测量的样品溶液中的尿素；而后测量水解溶液中的电导率x；使用上面的尿素浓度-电导率之间的关系，从电导率x与x’之间的差(x-x’)来确定样品溶液中的尿素浓度。

在含尿素的样品溶液中，当除尿素以外的影响电导率的物质的存在被忽略不计时，或者当测量目的是为了跟踪浓度变化而不是为了准确确定绝对尿素浓度值的时候，最好使用方法1。

当样品溶液含有影响电导率的物质如氨或者其它物质的时候，最好使用方法2来确定尿素浓度。当氨浓度和电导率之间的关系是已知的时候，而且含有尿素和氨的已知样品和除了这些物质外的、影响电导率的物质存在的时候，可以使用方法2从电导率差(x-x’)和上面的尿素浓度-电导率的关系来确定尿素浓度，而从电导率x’和氨浓度-电导率的关系来确定样品溶液中的氨浓度。

图3显示了氨浓度和电导率之间的关系。通过以下方法获得这种关系：在25℃，使用电导计测量多个具有不同氨浓度的标准氨水溶液电导率，和绘制对于每一个标准氨水溶液的氨浓度和电导率之间的关系。在构建图3所示的关系中，在净化水中的25％的氨水溶液被用作标准氨水溶液。

当电导率的测量温度是25℃时，图3中所示的关系也适用，而且在实际确定时，建立校准曲线并不是必需的。当实际测量温度不是25℃的时候，可以预先确定在实际测量温度时的氨浓度-电导率关系，或者作为备选，可以预先确定氨水溶液的电导率的温度依赖性，以便在将电导率的温度校准在所需的温度范围内后，使用图3中的关系确定氨的浓度。

在任何情况下，当样品溶液含有除了尿素之外的这样的物质时：这些物质可能在水解前后改变了样品溶液的电导率，尿素浓度的测量准确度将被劣化。因此，当这些物质的存在被忽略不计的时候，本发明特别有用。

如前所述，图1显示了实施本发明方法的装置的典型构造。该装置包括用于冷却样品溶液的冷却工具3；用于加压样品溶液的加压工具4；含有用来水解样品溶液的加热工具7的反应器5和反应容器8；用于冷却被水解的样品溶液的冷却工具3；用于保持加压状态的压力保持工具6例如自动阀；用于测量导电性的导电性测量仪/装置(以下称为传感器)1和2例如电导计；和管道(导管)。对于传感器1和2，选择测量范围适合于样品溶液中尿素浓度的传感器。例如，依照本发明，电导仪可以被用于测量0-5000ppm范围内的尿素浓度。

在图1中，单个的冷却工具3被用在传感器1和传感器2的上游，但是也可以使用各自的冷却工具。当样品溶液的温度低于测量温度范围的时候，可以用加温/加热工具来替代传感器1上的冷却工具3。当要被测量电导率的溶液的温度处在传感器的测量温度范围内的时候，传感器上游的冷却工具或者加温/加热工具并不是必需的。

首先，从这样一条管道或者这样一个储罐中，经由管道31来获取样品溶液：在所述管道中，流动着将要被测量其尿素浓度的溶液；在所述的储罐中，溶液(未显示)存储在例如冷凝液加工设备中。样品溶液被引入到冷却工具3中，冷却到传感器1的测量温度范围内，例如20℃-60℃。当样品溶液的温度低于传感器1的测量温度范围的时候，使用加温/加热工具替代冷却工具3以将样品溶液的温度调节到传感器1的测量温度范围内。

用传感器1来确定被调温的样品溶液的电导率。该测量给出了这样的电导率，此电导率相应于可以改变样品溶液中电导率的物质例如氨的总量。在经过传感器1后，使用加压工具4例如泵，对该样品溶液进行加压，优选1-10MPaG，而后将样品溶液提供给可以装备有加热工具的反应器5。

当样品溶液中不含有能够改变电导率的物质的时候，或者，即使存在，这些物质在确定尿素浓度的时也被忽略不计的时候，传感器1可以被省略并且可以使用加压工具4例如泵，将样品溶液直接加压并提供给反应器5。这种构造适用于方法1中使用的装置。

加热工具可以包括使用电或者加热介质例如蒸汽的加热器。加压工具4优选是计量泵，因为它可以便捷地控制水解时间。冷却工具可以包括使用水或者其它液体冷却液的冷却器。或者，可以将空气冷却的热交换器用作冷却工具。

在反应容器8中，加压工具、加热工具、和下面描述的压力保持工具被用来实现水解条件，所述的这些水解条件是由上述的、用于确定尿素水解条件的方法所确定的。这样，样品溶液中的尿素被分解成氨和二氧化碳(以下称为“水解产物”)。

通过冷却工具3，将含有水解产物的样品溶液冷却到传感器2的测量温度范围，使用压力保持工具6来将其压力调节到该传感器的测量压力范围，并且使用传感器2随后确定电导率。样品溶液中的尿素浓度来自传感器1和传感器2之间的电导率值的差(x-x’)和上述的关系。

例如，当已知样品溶液中不含有能够改变电导率的物质并且传感器1被省略的时候，样品溶液中的尿素浓度可以从传感器2的电导率和上述的关系中得以确定。

在图1中，合适地，可以在加压工具4和反应容器8之间安置一个预加热样品溶液的预加热器。使用包含加热工具和反应容器的反应器并不是必需的，可以使用位于反应容器上游的加热工具来加热样品溶液，并且随后将其引入反应容器并且将其水解一段所需的驻留时间。

优选在一个封闭的系统中对样品溶液进行处理，以避免在将含水溶液取样为样品溶液和电导率确定结束期间样品溶液被暴露于空气中。如果样品溶液被暴露于空气中，那么在空气中影响电导率的物质可能会溶解在样品溶液中，从而改变样品溶液的电导率，并且可能导致测量错误。

本发明的装置优选装备有相应于被确定的电导率值的输出信号21和22(即电信号)的信号输出工具，因为这些信号可以被发送到一个被对照工具利用的对照工具例如DCS11。通过使用这个信号输出工具和对照工具例如DCS，自动确定尿素浓度是可能的，在所述的DCS中，尿素浓度和电导率之间的关系已经被作为函数输入。同样，当对照工具存储了相应于氨浓度和电导率之间的函数的时候，可以自动确定氨的浓度。

例如，当冷凝液被用作锅炉给水的时候，可以使用下面的程序。具体地，从冷凝液中连续地对样品溶液取样，将该样品溶液连续地水解，连续地确定水解后的电导率x(如果必要，和水解前的电导率x’)，而后将相应于电导率x和，如果必要，x’的电信号连续地发送到DCS。尿素浓度和电导率之间的关系早已被作为函数输入的该DCS，将收到的电信号转变成电导率值，而后将电导率转换成尿素浓度，以显示并且记录冷凝液中的尿素浓度。而后控制该DCS，使其在尿素浓度处于指定范围内时将冷凝液提供给锅炉，并且当尿素浓度高于指定范围时停止将冷凝液提供给锅炉。

当利用除了x以外的x’的时候，优选考虑样品溶液通过传感器1到达传感器2时的时间延迟。具体地，当时间延迟是Δt的时候，用传感器1来确定在时间t的电导率x’(t)，而且在水解后，当样品溶液在时间(t+Δt)到达传感器2的时候，确定电导率x(t+Δt)，优选将x’(t)存储在DCS中来计算导电性的差{x(t+Δt)-x’(t)}，使用该差值和上述的关系来确定样品溶液中的尿素浓度。当冷凝液中的尿素浓度的变化在测量时间过程中不明显时，简单地从导电性差{x(t)-x’(t)}来确定尿素浓度而忽略时间延迟，在实际上是可以接受的。可以从流动在尿素-浓度测量装置中的测试样品的流动率和例如从传感器1到传感器2的管道的体积，来计算时间延迟。

电信号21和22可以是范围为例如4mA-20mA的电流，或者范围为例如1V-5V的电压。使用这样的传感器是便利和优选的：该传感器带有嵌入电路和终端来调节并连接电信号，其目的是测量电导率和将相应的电信号发送给对照工具。为了将这些信号发送给DCS，可以使用通常被用于测量仪表领域的变送器，放大器或者模拟-数字/数字-模拟转换器。

实施例

参照几个非限制性实施例，将对本发明进行具体地描述。在这些实施例中，本发明被应用于：在尿素生产过程中，确定冷凝液加工设备中的被加工冷凝液中的尿素浓度；和被加工冷凝液的有效利用。在尿素生产过程中，冷凝液加工设备中的被加工冷凝液，通常含有氨、尿素、和二氧化碳。尿素水解条件的确定

如在优选实施方案的上述详述中所述，使用图1所示的设备来确定尿素水解条件。通过在净化的水中溶解99.4％的纯工业尿素(可以从三井化学制品公司商购)来制备样品溶液，来得到含有30和35ppm尿素的样品溶液。

通过比色计(分光光度计)来测量水解后溶液中的尿素浓度，该比色计的校准曲线已经按照装置说明书被建立。使用购自日立公司的、具有波长430nm和比色皿长度50mm的分光光度计(商标名称：HITACHI-U1000分光光度计)并且把通过将PDBA成色物质加入净化的水而制备的溶液作为对照，在添加了PDBA成色物质10分钟后用PDBA比色计进行测量。

测量的结果显示在表1中。从测量的结果看，在尿素浓度低于PDBA比色法测量极限的条件的组合中，下面的条件组合被选作水解条件，温度：220℃，压力：2.5MPaG，水解时间：10分钟。

表1

运行	加热温度	压力	水解时间	样品溶液中的尿素浓度(水解前)	样品溶液中的尿素浓度(水解后)
						℃	MPa	分钟	ppm	ppm
	A1-1	220	2.5	2.5	30						2.3
A1-2						220	2.5	2.5	30	2.8
	A2-1	220	2.5	5.0	30						2.4
A2-2						220	2.5	5.0	30	1.4
	A3-1	220	2.5	7.5	30						小于1
A3-2						220	2.5	7.5	30	小于1
	A4-1	220	2.5	10.0	30						小于1
A4-2						220	2.5	10.0	30	小于1
	B1-1	180	1.3	12.5	35						2.6
B1-2						180	1.3	12.5	35	小于1
	B2-1	180	1.3	12.5	35						1.9
B2-2						180	1.3	12.5	35	小于1
	C1-1	190	1.5	7.5	35						8.4
C1-2						190	1.5	7.5	35	7.9
	C2-1	190	1.5	10.0	35						9.7
C2-2						190	1.5	10.0	35	8.6
	C3-1	190	1.5	12.5	35						小于1
C3-2						190	1.5	12.5	35	小于1
	D1-1	200	1.8	12.5	35						小于1
D1-2						200	1.8	12.5	35	小于1

实施例1

在图1所示的装置中，传感器1和2是来自HORIBA公司的电导计(型号TD-920)。冷却工具3是使用水的冷却器。加压工具4是来自NipponSeimitsu Kagaku公司(型号：NR-S-702)的计量泵。反应器5中的加热工具是电加热器，和一个被放置在反应器中的、作为反应容器8的卷曲的不锈钢管。仪器中的所有导管都是由不锈钢制成。压力保持工具6是可以商购的压力调节器，其可以被用于含氨溶液。

在本装置中，在尿素生产过程中，一部分含氨溶液和来自冷凝液设备的尿素，通过管道31以10mL/分钟的速度被提供到冷凝器。样品溶液被冷却到25℃并且随后用传感器1确定电导率x’。该溶液随后被引入到反应器中，同时使用计量泵将其加压到2.5MpaG。使用电加热器将溶液加热到220℃，并且水解10分钟。溶液中的尿素被水解到在PDBA比色法测量极限以下的水平。含有从反应器中排出的水解产物的溶液被重新引入到将被冷却到25℃的冷却器中。用压力保持工具来调节传感器2的测量压力范围，随后确定电导率x。

电导率从传感器1和传感器2中获得，计算来自传感器1和2之间的电导率差。而后，从图2和3中所示的关系中，确定样品溶液中氨和尿素的浓度。

氨和尿素的浓度分别是10ppm和12ppm。为了确证，通过靛酚的方法测定上述溶液的氨浓度并且用PDBA比色法测定其尿素浓度。

这些确证测量结果显示在表2中。如表2所示，在依照本发明的测量结果和那些用于确证的结果之间，存在着良好的一致性，说明本发明的测量方法和装置是有效的。

通过使用可以商购自日立公司的、具有测量波长640nm和比色皿长度10mm的分光光度计(型号：HITACHI-U1000)，将空白测试液(通过将苯酚-硝普酸钠和次氯酸钠添加到净化水而制备)用作对照，实施使用靛酚方法的氨浓度的测量。

参考实施例1

对除了氨以外、不含其它可能影响电导率物质的含氨水溶液，使用实施例1中所述的传感器1来确定其电导率x’。结果，测定的氨浓度为10ppm。为了确证，用靛酚方法来测量上述溶液的氨浓度。这些测量结果显示在表2中。如表2所示，对于氨浓度而言，在依照本发明的测量结果和那些用于确证的结果之间同样存在着良好的一致性。

实施例2

测量这样的含尿素水溶液，在该水溶液中，在实施例1中描述的装置/测量条件下，除尿素以外的影响电导率的其它物质被忽略不计。结果，测定的尿素浓度为10ppm。为了确证，用PDBA比色法来测量上述溶液的尿素浓度。这些测量结果显示在表2中。如表2所示，在依照本发明的测量结果和那些用于确证的结果之间同样存在着良好的一致性，说明本发明的测量方法和装置是有效的。

实施例3

为了将在尿素生产过程中来自冷凝液加工设备中的被加工的冷凝液和来自另一个生产过程中的被加工的冷凝液的混合物用作用于工业锅炉(100K标度)的锅炉给水，进行一个测试，在该测试中，使用本发明的装置来测量来自尿素生产过程中的冷凝液的尿素浓度；将测量值经由信号21和22发送到DCS11；通过将测量值与DCS11中的预定值作比较，来判断：是否带有来自另一种生产过程中的被加工的冷凝液适合被用于锅炉给水，依靠判断结果，自动地改变来自尿素生产过程中的冷凝液的流动通道。传感器1和传感器2包含分别输出电信号21和22的信号输出工具(未显示)，相应于所测量的电导率，这些信号通过工具线路被连接到DCS。

当来自尿素生产过程的冷凝液中的尿素浓度小于预设值的时候，来自尿素生产过程中的冷凝液被提供给混合管道，在混合管道中，其与来自另一生产过程中的冷凝液混合。另外，改变流动管道以中断向混合管道的供应。预设值是5ppm。

如表2所示，当来自尿素生产过程的冷凝液中的尿素浓度是2.3ppm的时候，冷凝液被提供给混合管道；当尿素浓度是8.5ppm的时候，流动管道被自动地改变，以终止将冷凝液提供给混合管道；于是，当尿素浓度是3.3ppm的时候，流动管道被自动地改变，以将冷凝液提供给混合管道。

因此，已经证实，本发明的装置和DCS可以测量冷凝液中的尿素浓度，并且可以自动判断：对于利用在所需的方法中的冷凝液来自动改变冷凝液的目的地，其结果是否是可以接受的。

表2

	实施例1	参考实施例1	实施例2	实施例3
							从在图3(ppm)的关系中得到的氨浓度	10	10	-	-	-	-
从在图2(ppm)的关系中得到的尿素浓度	12	-	10	2.3	8.5	3.3
							用靛酚方法(ppm)得到的氨浓度	9.6	9.2	-	-	-
PDBA方法(ppm)得到的尿素浓度	12.2	-	10.4	-	-	-
							给料到混合管道				给料	不给料	给料

如上所述，本发明提供了用于确定尿素浓度的方法和装备，其使用简单的装备构造，允许在含尿素的水溶液中准确并快速地确定尿素浓度，而不用在测量时稀释样品，并且允许连续地进行含尿素溶液的在线水质量管理。

根据上面的教导，本发明存在无数的变体和变型。因此应该理解，在附加的权利要求范围内，本发明可以在除了本说明书中具体描述的之外实施。

Claims (4)

1.一种确定含尿素水溶液中的尿素浓度的方法，其包括：

通过将水溶液加压和加热到170℃-300℃之间的温度和水溶液在其下不沸腾的压力，从而在含水溶液中水解尿素至1ppm或更低的尿素浓度；

测量该含水溶液的电导率x；和

使用尿素浓度和电导率之间的关系，从电导率x来确定含水溶液中的尿素浓度。

2.根据权利要求1的方法，其中对含水溶液的取样、对含水溶液中尿素的水解、和对电导率x的测量是连续进行的。

3.一种确定含尿素水溶液中的尿素浓度的方法，其包括：

测量含水溶液中的电导率x’；

通过将水溶液加压和加热到170℃-300℃之间的温度和水溶液在其下不沸腾的压力，从而在该含水溶液中水解尿素至1ppm或更低的尿素浓度；

测量该含水溶液的电导率x；和

使用尿素浓度和电导率之间的关系，从电导率x和x’之间的差来确定水溶液中的尿素浓度。

4.根据权利要求3的方法，其中对含水溶液的取样、对电导率x’的测量、对含水溶液中尿素的水解、和对电导率x的测量是连续进行的。

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