CN203365400U - 挥发酸在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种方便快捷且能及时反馈挥发酸含量信息的挥发酸在线监测系统。该系统包括提取分配系统、滴定反应器、药剂投加系统及数据处理控制单元；所述滴定反应器分别与提取分配系统、药剂投加系统连接；所述数据处理控制单元控制提取分配系统、滴定反应器及药剂投加系统的各个可动作部件。将该系统用于在线测量厌氧发酵过程中挥发酸的含量，可测量的挥发酸浓度范围为100-2000mg/L，单次测量耗时10-30分钟。相较于现有的测量手段，本实用新型实现了挥发酸含量的连续测量，并能及时向中央控制室提供工况信息，缩短了测量时间，节省了人力物力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种在线监测系统，具体地说，涉及厌氧发酵过程中的挥发酸在线监测系统。
背景技术
在厌氧发酵领域，发酵生产过程中会产生大量的短链脂肪酸（碳原子数介于1到6之间），他们具有沸点低、易挥发的共性，统称为短链挥发性脂肪酸，简称为挥发酸。在生产工艺控制中，允许挥发酸的含量在合理的范围内波动，不会影响最终产物的含量与质量。目前，测量挥发酸含量常用的手段有：蒸馏法和气相色谱法。蒸馏法因其成本低而被广泛应用在实际生产当中，此法缺点显而易见，蒸馏过程中需要反复加入保护剂和释放剂以获得挥发酸含量较高的纯溶液；尤其在加热的同时进行这些单元操作，操作繁琐，测量结果误差大，重复性差。气相色谱法主要依赖气相色谱仪和色谱柱，需配置相应的分析化验室，使用成本非常高；在测量之前需要分别做出六种酸相对应的标准曲线，对操作人员要求高，需经过专业的操作培训。此两种方法都需要将发酵液从发酵罐体中取出，经过沉淀、离心分离等前处理过程获得清液，处理过程中清液的温度发生变化，部分挥发酸逸出，测量结果不准确；操作步骤较多，需要消耗相当长时间，不能即时获得挥发酸含量的数据。为了实现对生产工艺的连续控制，需要提供一种在线监测系统，将挥发酸的相关信息即时反馈给控制中心。
直接电位法需要准确测量电极电位值，普通滴定法需要依靠指示剂颜色变化来指示滴定终点，如果待测溶液有颜色或者浑浊时，终点指示就比较困难，或者根本找不到合适的指示剂。为了在挥发酸的监测过程中获得准确的滴定终点，需要寻找一种快速准确的测量方法。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种方便快捷且能及时反馈挥发酸含量信息的挥发酸在线监测系统。
一种挥发酸在线监测系统，该系统包括提取分配系统、滴定反应器、药剂投加系统及数据处理控制单元；所述滴定反应器分别与提取分配系统、药剂投加系统连接；所述数据处理控制单元控制提取分配系统、滴定反应器及药剂投加系统的各个可动作部件。
所述的提取分配系统包括一个提取器、两个单向电磁阀、一个三通电磁阀、一个蠕动泵及一个蒸馏水罐；一个单向电磁阀将待测液提取到提取器中，另一个单向电磁阀将提取器中多余的待测液排出；所述的三通电磁阀连接提取器、蒸馏水罐及蠕动泵；蠕动泵将提取器中的待测液输送至滴定反应器。
所述的滴定反应器包括罐体、磁力搅拌器、在线pH计、磁力搅拌驱动器、耐酸电磁阀；所述的罐体置于磁力搅拌驱动器上方，所述的磁力搅拌器的磁子置于罐体内，所述的在线pH计置于罐体中央；挥发酸测量过程在滴定反应器中完成。
所述的药剂投加系统包括碱液罐、酸液罐、酸式滴定泵与碱式滴定泵，所述的碱液罐内的碱液由碱式滴定泵投加至滴定反应器中，所述的酸液罐内的酸液由酸式滴定泵投加至滴定反应器中。
所述的数据处理控制单元包括数据处理与传输单元和可编程控制器。测量过程所需的控制程序和计算程序设定于可编程控制器，测量过程中的输入信号经数据处理与传输单元输入可编程控制器，可编程控制器的动作信号经数据处理与传输单元输出至各动作部件。
将上述的挥发酸在线监测系统用于在线测量厌氧发酵过程中挥发酸的含量。
上述挥发酸在线监测系统测量方法为：首先提取分配系统将待测液体提取、计量并泵送至滴定反应器，在获得待测液体之后，数据处理控制单元根据设定的pH值做出判断，然后向药剂投加系统发出指令，或者直接投加酸液进行滴定pH分析，或者投加碱液至pH达到要求后再投加酸液进行滴定pH分析；滴定过程中，控制参数和滴定终点pH值实时变化，以满足滴定要求；滴定结束后，可编程控制器根据记录的多个pH点及相应的滴定液体积累计值，计算并给出该次测量的挥发酸的含量；最后排出废液，蒸馏水罐中的蒸馏水被蠕动泵送至罐体清洗滴定反应器，准备下次滴定。
本发明具有如下有益效果：本发明设计的挥发酸在线监测系统可测量的挥发酸浓度范围为100-2000mg/L，单次测量耗时10-30分钟。相较于现有的测量手段，本发明实现了挥发酸含量的连续测量，并能及时向中央控制室提供工况信息，缩短了测量时间，节省了人力物力。
附图说明
图1为挥发酸在线监测系统的结构示意图；100-挥发酸在线监测系统，10-提取分配系统，20-滴定反应器，30-数据处理控制单元，40-药剂投加系统，12-单向电磁阀，14-提取器，16-三通电磁阀，18-蠕动泵，19-蒸馏水罐，22-在线pH计，24-罐体，26-磁力搅拌驱动器，28-耐酸电磁阀，32-数据处理与传输单元，34-可编程控制器，42-酸式滴定泵，44-碱式滴定泵，46-碱液罐，48-酸液罐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施方式做进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，其为本发明设计的挥发酸在线监测系统100。所述挥发酸在线监测系统100用于测量来自于厌氧发酵罐体的发酵液中挥发酸的含量。该系统包括一个提取分配系统10、一个滴定反应器20、一个药剂投加系统40及一个数据处理控制单元30。滴定反应器20分别与提取分配系统10、药剂投加系统40连接；数据处理控制单元30控制提取分配系统10、滴定反应器20及药剂投加系统40的各个可动作部件。
所述提取分配系统10包括两个单向电磁阀12、一个提取器14、一个三通电磁阀16、一个蠕动泵18及一个蒸馏水罐19。厌氧发酵罐中的发酵液经单向电磁阀12被提取至提取器14，蠕动泵18将反应所需计量的发酵液输送至滴定反应器20；提取器14将多余的发酵液经另一个单向电磁阀12重新注入发酵罐或者排出；所述的三通电磁阀连接提取器、蒸馏水罐及蠕动泵。
所述的滴定反应器包括罐体、磁力搅拌器、在线pH计、磁力搅拌驱动器、耐酸电磁阀；罐体置于磁力搅拌驱动器上方，磁力搅拌器的磁子置于罐体内，在线pH计置于罐体中央；挥发酸测量过程在滴定反应器中完成。
所述的药剂投加系统包括碱液罐、酸液罐、酸式滴定泵与碱式滴定泵，碱液罐内的碱液由碱式滴定泵投加至滴定反应器中，所述的酸液罐内的酸液由酸式滴定泵投加至滴定反应器中。
所述数据处理控制单元包括数据处理与传输单元32及可编程控制器34。测量过程所需的控制程序和计算程序设定于可编程控制器34，测量过程中的输入信号经数据处理与传输单元32输入可编程控制器34，可编程控制器34的动作信号经数据处理与传输单元32输出至各动作部件。
本实施方式中，滴定反应开始前设定控制参数和滴定过程中的多个pH点。
滴定反应器20获得所需计量的发酵液后，磁力搅拌驱动器26开启。在线pH计22将初始pH值pH(0)反馈给数据处理控制单元30，并与可编程控制器34中已设定的初始pH值比较。若pH(0)大于设定值，则记录pH(0)与V(0)；若pH(0)小于设定值，则药剂投加系统中的碱式滴定泵44开启，将碱液罐46中碱液缓慢投加至罐体24，当在线pH计测得的数值大于设定值后，停止投加碱液，记此时的pH值为pH(0)，罐体的液体总体积记为V(0)。
本实施方式中，滴定反应开始后，可编程控制器34根据在线pH计22反馈的pH值，，调节药剂投加系统40的酸式滴定泵42的转速；酸式滴定泵42开启，以给定转速将酸液罐48中的酸液投加到罐体24，并按照一定的时间间隔重复上述动作。连续投加酸液，罐体24的液体被滴定至pH(1)时液体总体积为V(1)，pH(2)时记录液体体积为V(2)，以此类推，pH(n)时记录液体体积为V(n)，滴定反应结束，酸式滴定泵42停止。滴定反应结束后，耐酸电磁阀28开启，排出罐体24的液体。蠕动泵18和三通电磁阀16开启，蒸馏水罐19中的蒸馏水被泵送至罐体24，完成冲洗，准备下次滴定反应。
本实施方式中，可编程控制器34中设有挥发酸含量计算程序。一次滴定完成后，根据记录的（pH(0),V(0)）、（pH(1),V(1)）、（pH(2),V(2)）……（pH(n),V(n)），计算得出挥发酸含量的数值并显示在可编程控制器34的显示面板上，单位记为mg/L。
为实现循环测量，可编程控制器34中设有循环控制程序，在一次滴定完成后，循环控制程序回到初始状态，准备下次滴定。
另外，本领域技术人员还可以在本实用新型精神内做其他变化，当然，这些依据本实用新型精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种挥发酸在线监测系统，其特征在于，该系统包括提取分配系统、滴定反应器、药剂投加系统及数据处理控制单元；所述滴定反应器分别与提取分配系统、药剂投加系统连接；所述数据处理控制单元控制提取分配系统、滴定反应器及药剂投加系统的各个可动作部件。
2.根据权利要求1所述的挥发酸在线监测系统，其特征在于，所述的提取分配系统包括一个提取器、两个单向电磁阀、一个三通电磁阀、一个蠕动泵及一个蒸馏水罐；一个单向电磁阀将待测液提取到提取器中，另一个单向电磁阀将提取器中多余的待测液排出；所述的三通电磁阀连接提取器、蒸馏水罐及蠕动泵；蠕动泵将提取器中的待测液输送至滴定反应器。
3.根据权利要求1所述的挥发酸在线监测系统，其特征在于，所述的滴定反应器包括罐体、磁力搅拌器、在线pH计、磁力搅拌驱动器、耐酸电磁阀；所述的罐体置于磁力搅拌驱动器上方，所述的磁力搅拌器的磁子置于罐体内，所述的在线pH计置于罐体中央；挥发酸测量过程在滴定反应器中完成。
4.根据权利要求1所述的挥发酸在线监测系统，其特征在于，所述的药剂投加系统包括碱液罐、酸液罐、酸式滴定泵与碱式滴定泵，所述的碱液罐内的碱液由碱式滴定泵投加至滴定反应器中，所述的酸液罐内的酸液由酸式滴定泵投加至滴定反应器中。
5.根据权利要求1所述的挥发酸在线监测系统，其特征在于，所述的数据处理控制单元包括数据处理与传输单元和可编程控制器。
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2013
- 2013-07-05 CN CN 201320400865 patent/CN203365400U/zh not_active Expired - Lifetime
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