CN116256476A - 氯化氢浓度在线分析检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氯化氢浓度在线分析检测仪，其包括壳体，壳体内设有控制系统和与控制系统连接的检测系统，检测系统包括竖向设置的透明检测管以及分别连接在检测管上下两端的排气切换阀和进排料阀，本发明通过进排料阀将待检测气体和纯水依次通入检测管中，利用水能溶解大量氯化氢气体的原理，气体中氯化氢溶解于水中，液面稳定后，通过驱动机构带动非接触式光电液位检测器上升实现对液位高度位置的检测，利用控制系统计算出检测管中上段的气体体积，从而计算出待检测气体中氯化氢气体的体积含量，检测完毕后通过排气切换阀排出未溶解在水中的废气，通过排气切换阀和进排料阀的切换，实现废液排出和检测管的清洗。
Description
技术领域
本发明涉及一种氯化氢浓度在线分析检测仪，属于化工检测仪器技术领域。
背景技术
在氯化氢生产领域，通常使用氢气和氯气作为原料，在盐酸合成炉中燃烧后生成氯化氢气体，生产后需要对氯化氢的纯度进行检测。氯化氢检测仪适用于各种工业环境和特殊环境中的氯化氢浓度连续在线检测，现有技术的氯化氢检测仪管路控制复杂，这类检测仪普遍在样本管路、纯水管路、试剂管路、废液管路上均设置电磁阀，通过每个电磁阀的开闭实现加样、进水、加试剂、排废液等操作。这种检测仪管路复杂，电磁阀数量多，因此这类检测仪普遍体积大。现有技术氯化氢检测仪还存在检测不灵敏的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氯化氢浓度在线分析检测仪，用以解决现有技术的氯化氢检测仪液路控制复杂、电磁阀数量多导致体积大的技术问题。
本发明采用如下技术方案：氯化氢浓度在线分析检测仪，其包括壳体，壳体内设有控制系统和与控制系统连接的检测系统，所述检测系统包括竖向设置的检测管以及分别连接在检测管上下两端的排气切换阀和进排料阀，所述进排料阀和排气切换阀均与控制系统连接，所述进排料阀上设有进气口、进水口、气液出口和排料口，进气口上连接有待检测气体管道，进水口上连接有纯水管道，纯水管道的进口位置高于检测管的顶端，纯水管道中的纯水在常压下以溢流的方式通过进水口进入到检测管中，气液出口与检测管底部连通，排料口上连接有排料管道；所述排气切换阀包括废气进口、废气出口和排空口，废气进口与检测管的上端连通，废气出口上连接有排气管道，排空口上连接有排空管道；所述检测管为透明管，检测管外设有液位传感器和驱动液位传感器沿检测管升降的驱动机构，液位传感器采用非接触式光电液位传感器，液位传感器和驱动机构均与控制系统连接，当纯水和待检测气体进入检测管中，待检测气体中氯化氢溶解到纯水中液面稳定后，驱动机构带动液位传感器移动到液面高度处，液位传感器记录液面高度值并向控制系统发出使驱动机构停止运行的信号，同时液位传感器将液面高度数据发送给控制系统，控制系统通过液面高度值计算出检测管内上段不溶于水的气体的体积，最终计算出待检测气体中氯化氢的体积浓度。
所述壳体内设有安装板，安装板上开设有与检测管平行的导向槽，所述驱动机构包括丝杆和升降电机，所述检测管和丝杆分别固定在安装板的两侧，丝杆竖向设置，丝杆上旋转装配有升降电机，升降电机上固定连接有从导向槽中穿出的安装座，所述液位传感器固定在安装座上，且液位传感器和升降电机分别位于安装板两侧。
所述安装板靠近升降电机的一侧上设有上限位开关和下限位开关，上限位开关和下限位开关均与控制系统连接，当升降电机触碰到上限位开关或下限位开关时，升降电机停止转动。
所述排气切换阀和进排料阀均固定在安装板上。
所述液位传感器的型号为EE-SPX613。
所述检测管采用石英玻璃管，检测管的下段为粗段、上段为细段，所述液位传感器沿检测管的细段升降。
所述检测系统包括设置在壳体内的纯水罐，纯水罐的进口与设置在壳体上的纯水接口连接，纯水罐的出口通过纯水管道与进排料阀的进水口连接，纯水罐内设有与控制系统连接的液位计，纯水罐的出口位置高于检测管的顶端。
所述纯水罐的进口管道上设有纯水泵。
所述排料管道上设有排料泵。
所述控制系统包括通过导线连接的电源、控制电板和PLC模块，壳体上还设有与控制系统连接的触摸屏、电源开关和USB接口。
本发明的有益效果：本发明设置透明的检测管，通过在检测管上下两端分别设置排气切换阀和进排料阀，通过进排料阀先后将待检测气体和纯水依次通入检测管中，利用氯化氢气体能全部溶解在水中的原理，纯水在自然溢流状态下，当气体中氯化氢完全溶解后，检测管上部会有一段残留气体，液面稳定后通过驱动机构带动非接触式光电液位检测器上升，光电液位检测器实现对液位高度位置的检测，利用控制系统计算出检测管中残留气体的体积含量，从而能够计算出待检测气体中氯化氢气体的体积含量，检测完毕后通过排气切换阀排出未溶解在水中的废气，通过排气切换阀和进排料阀的切换，实现废液排出和检测管的清洗。本发明结构紧凑，将检测管直接与排气切换阀和进排料阀连接，通过排气切换阀和进排料阀的切换就能实现检测，因此能大大减小整个检测仪的体积，增大了检测仪的使用范围。而且本发明通过驱动机构带动非接触式光电液位检测器移动来检测液位的高度值，然后再计算出氯化氢的体积浓度，计算过程简单，能实现快速精确的检测。
优选的，驱动机构采用升降机构和丝杆具有控制精确，反馈灵敏的特点。
优选的，上限位开关和下限位开关能对电机的行程进行控制。
优选的，排气切换阀和进排料阀固定在安装板上，使得整体结构更加稳定和紧凑。
优选的，石英玻璃管具有透明度高、性能稳定，不易被化学物质腐蚀的特点，非常适合用于检测含氯化氢气体。
优选的，纯水罐可以储存纯水，保证仪器随时可以使用，检测过程中纯水罐内若无纯水时，纯水罐内液位计将缺水信号发送给控制系统，控制系统控制纯水泵从纯水进口处连接的纯水模块中抽取纯水到纯水罐中，保持出水罐中始终有纯水。
优选的，设置排料泵使检测系统在完成检测后能快速排放废液。
优选的，设置触摸屏可以设置检测量等参数，满足用户的多种需求。
附图说明
图1是本发明一种实施例的氯化氢浓度在线分析检测仪的分解示意图；
图2是图1的氯化氢浓度在线分析检测仪的内部平面视图；
图3是图1的氯化氢浓度在线分析检测仪的立体图；
图4是图1的氯化氢浓度在线分析检测仪在另一个角度的立体图；
图5是图1中检测管和液位传感器处的安装分解图；
图6是图1的氯化氢浓度在线分析检测仪的液路控制原理图。
图中： 1-壳体，21-电源，22-控制电板，23-PLC模块，24-触摸屏，25-电源开关，26-USB接口，3-进排料阀，31-进气口，32-进水口，33-气液出口，34-排料口，34.1-排料泵，4-排气切换阀，41-废气进口，42-废气出口，43-排空口，5-检测管，6-液位传感器，7-安装板，71-导向槽，8-驱动机构，81-丝杆，82-升降电机，83-安装座，9-纯水罐，91-纯水接口，92-纯水泵，10-防水接线盒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种实施例的氯化氢浓度在线分析检测仪的结构如图1至5所示，本实施例的氯化氢浓度在线分析检测仪包括壳体1，壳体1内设有控制系统和与控制系统连接的检测系统，所述控制系统包括通过导线连接的电源21、控制电板22和PLC模块23，壳体1上还设有与控制系统连接的触摸屏24、电源开关25和USB接口26。壳体1外部还设有防水接线盒10。
检测系统的液路控制原理如图6所示，所述检测系统包括竖向设置的检测管5以及分别连接在检测管5上下两端的排气切换阀4和进排料阀3，所述进排料阀3和排气切换阀4均与控制系统连接，所述进排料阀3上设有进气口31、进水口32、气液出口33和排料口34，进气口31上连接有待检测气体管道，进水口32上连接有纯水管道，纯水管道的进口位置高于检测管5的顶端，纯水管道中的纯水在常压下以溢流的方式通过进水口32进入到检测管5中，气液出口33与检测管4底部连通，排料口34上连接有排料管道，所述排料管道上设有排料泵34.1；所述排气切换阀4包括废气进口41、废气出口42和排空口43，废气进口41与检测管5的上端连通，废气出口42上连接有排气管道，排空口43上连接有排空管道；所述检测系统还包括设置在壳体内的纯水罐9，纯水罐9的进口与设置在壳体1上的纯水接口91连接，纯水罐9的出口通过纯水管道与进排料阀3的进水口31连接，纯水罐9的出口位置高于检测管5的顶端，具体高度差可以是1cm， 纯水罐9的进口管道上设有纯水泵92。
所述检测管5为透明管，检测管5外设有液位传感器6和驱动液位传感器6沿检测管5升降的驱动机构。所述壳体1内设有安装板7，所述排气切换阀4和进排料阀3均固定在安装板7上。安装板7上开设有与检测管5平行的导向槽71，如图5所示，所述驱动机构包括丝杆81和升降电机82，所述检测管5和丝杆81分别固定在安装板7的两侧，丝杆81竖向设置，丝杆81上旋转装配有升降电机82，升降电机82上固定连接有从导向槽71中穿出的安装座83，所述液位传感器6固定在安装座83上，且液位传感器6和升降电机82分别位于安装板7两侧。所述安装板7靠近升降电机82的一侧上设有上限位开关和下限位开关（由于限位开关属于现有技术，附图中未显示上限位开关和下限位开关），上限位开关和下限位开关均与控制系统连接，当升降电机82触碰到上限位开关或下限位开关时，升降电机82停止转动。所述检测管5采用石英玻璃管，检测管5的下段为粗段、上段为细段，所述液位传感器6沿检测管5的细段升降。
液位传感器6采用非接触式光电液位传感器，所述液位传感器6的型号为EE-SPX613。液位传感器6和驱动机构均与控制系统连接，当纯水和待检测气体进入检测管5中，待检测气体中氯化氢溶解到纯水中液面稳定后，驱动机构带动液位传感器6移动到液面高度处，液位传感器6记录液面高度值并向控制系统发出使驱动机构停止运行的信号，同时液位传感器将液面高度数据发送给控制系统，控制系统通过液面高度值计算出检测管6内上段不溶于水的气体的体积，最终计算出待检测气体中氯化氢的体积浓度。由于利用氯气和氢气燃烧生产氯化氢时，会采用过量的氢气作为原料，氯化氢生产工艺中，氯气的纯度大于99.8%，氢气的纯度大于98.9%，剩余少量杂质气体为氧气，生产后的氯化氢中含有的气体为氯化氢和氢气，氧气含量很少，而且不易溶于水，在氯化氢浓度检测时可以忽略不计。
本发明的氯化氢浓度在线分析检测仪在运行时，首先进排料阀3切换至进气口31，排气切换阀4切换至废气出口42，待检测的含氯化氢气体通过进排料阀3的进气口31进入石英玻璃管内，待检测气体充满整个石英玻璃管。然后排气切换阀4的废气出口42关闭，进排料阀3切换至进水口32，纯水罐9内的纯水通过进排料阀3进入石英玻璃管。由于氯化氢是腐蚀性的不燃烧气体，与水不反应但易溶于水，在25℃和1大气压下，1体积水可溶解503体积的氯化氢气体，因此纯水进入石英玻璃管内，待检测气体中含有的氯化氢气体会溶于水，使石英玻璃管内的液位不断上升，当石英玻璃管内的氯化氢气体全部溶于水后，石英玻璃管内会留有一段非氯化氢气体，液面稳定后，升降电机82带动液位传感器6向上移动，当液位传感器6移动与液面齐平位置处，也就是到达石英玻璃管内没有液体的一段时，液位传感器6停止移动，液位传感器6记录此时的液面高度值。此时控制系统根据液位传感器6记录的液面高度值，计算出石英玻璃管中上段非氯化氢气体的体积，从而计算出氯化氢的体积含量，也就是待检测气体中的氯化氢气体的体积浓度值。
检测完毕后，排气切换阀4切换至排空口43，进排料阀3切换至排料34口，排料泵34.1打开，将石英玻璃管内的盐酸溶液排出。然后排气切换阀4切换至废气出口42，进排料阀3切换至进水口32，纯水罐9内纯水通过进排料阀3进入石英玻璃管，清洗石英玻璃管内部。当石英玻璃管内液面高度到达液位传感器6所在位置时，进排料阀3切换至排料口，排气切换阀4切换至排空口43，排料泵34.1打开，将石英玻璃管内的清洗废水排出，清洗废水排出后，排气切换阀4关闭，进排料阀3关闭。石英玻璃管清洗后，液位传感器6下降到最低位置处。
纯水罐9内装有与控制系统连接的液位计，整个检测过程中纯水罐9内若无纯水时，纯水罐9内液位计将缺水信号发送给PLC，PLC控制纯水泵9从纯水接口91处连接的纯水模块中抽取纯水到纯水罐9中，保持出水罐9中始终有纯水。
具体检测实例：石英玻璃管内的容量为100mL，检测时，通过进气口向石英玻璃管内充满含氯化氢气体，也就是说石英玻璃管内的含氯化氢气体为100ml，然后在自然压力下将纯水通入进排料阀3的进水口31，纯水进入石英玻璃管中会将气体中的氯化氢成分溶解，纯水液面持续上升，当氯化氢完全被纯水溶解后，由于石英玻璃管上部会残余一段其它不溶于水的气体，在自然压力下，纯水就无法再进入到石英玻璃管内，液位就无法上升，液位稳定后，通过升降电机82带动液位传感器6向上移动记录液面高度值，通过液面高度值计算出石英玻璃管上部不溶于水的气体的体积，计算出该不溶于水的气体为3 ml，因此不溶于水的气体的体积含量为3/100=3%,则待检测气体中氯化氢的体积含量为100%-3%=97%，即待检测气体中氯化氢的体积浓度为97%。
虽然上面已经对本发明的实施方式进行了详细描述，但本发明不限于上述的实施方式。所附的权利要求所限定的本发明的范围包含所有等同的替代和变化。
Claims (10)
1.氯化氢浓度在线分析检测仪，其包括壳体，壳体内设有控制系统和与控制系统连接的检测系统，其特征在于：所述检测系统包括竖向设置的检测管以及分别连接在检测管上下两端的排气切换阀和进排料阀，所述进排料阀和排气切换阀均与控制系统连接，所述进排料阀上设有进气口、进水口、气液出口和排料口，进气口上连接有待检测气体管道，进水口上连接有纯水管道，纯水管道的进口位置高于检测管的顶端，纯水管道中的纯水在常压下以溢流的方式通过进水口进入到检测管中，气液出口与检测管底部连通，排料口上连接有排料管道；所述排气切换阀包括废气进口、废气出口和排空口，废气进口与检测管的上端连通，废气出口上连接有排气管道，排空口上连接有排空管道；所述检测管为透明管，检测管外设有液位传感器和驱动液位传感器沿检测管升降的驱动机构，液位传感器采用非接触式光电液位传感器，液位传感器和驱动机构均与控制系统连接，当纯水和待检测气体进入检测管中，待检测气体中氯化氢溶解到纯水中液面稳定后，驱动机构带动液位传感器移动到液面高度处，液位传感器记录液面高度值并向控制系统发出使驱动机构停止运行的信号，同时液位传感器将液面高度数据发送给控制系统，控制系统通过液面高度值计算出检测管内上段不溶于水的气体的体积，最终计算出待检测气体中氯化氢的体积浓度。
2.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述壳体内设有安装板，安装板上开设有与检测管平行的导向槽，所述驱动机构包括丝杆和升降电机，所述检测管和丝杆分别固定在安装板的两侧，丝杆竖向设置，丝杆上旋转装配有升降电机，升降电机上固定连接有从导向槽中穿出的安装座，所述液位传感器固定在安装座上，且液位传感器和升降电机分别位于安装板两侧。
3.根据权利要求2所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述安装板靠近升降电机的一侧上设有上限位开关和下限位开关，上限位开关和下限位开关均与控制系统连接，当升降电机触碰到上限位开关或下限位开关时，升降电机停止转动。
4.根据权利要求2所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述排气切换阀和进排料阀均固定在安装板上。
5.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述液位传感器的型号为EE-SPX613。
6.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述检测管采用石英玻璃管，检测管的下段为粗段、上段为细段，所述液位传感器沿检测管的细段升降。
7.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述检测系统包括设置在壳体内的纯水罐，纯水罐的进口与设置在壳体上的纯水接口连接，纯水罐的出口通过纯水管道与进排料阀的进水口连接，纯水罐内设有与控制系统连接的液位计，纯水罐的出口位置高于检测管的顶端。
8.根据权利要求7所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述纯水罐的进口管道上设有纯水泵。
9.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述排料管道上设有排料泵。
10.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述控制系统包括通过导线连接的电源、控制电板和PLC模块，壳体上还设有与控制系统连接的触摸屏、电源开关和USB接口。
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