CN219810799U - 一种溶液浓度在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种溶液浓度在线检测装置，属于溶液浓度检测设备技术领域。该溶液浓度在线检测装置包括检测腔，检测腔内设置有浮子，该检测装置还包括溢流腔，检测腔与溢流腔之间连通有溢流管，检测腔上设有入口，溢流腔上设有出口。本实用新型中整个检测装置封闭，避免待测溶液对工作人员的健康以及环境产生影响，也能够降低检测误差。

Description

一种溶液浓度在线检测装置

技术领域

本实用新型属于溶液浓度检测设备领域，特别是涉及一种溶液浓度在线检测装置。

背景技术

MDEA溶液是天然气处理脱酸技术中的常用溶液。在天然气脱酸塔中，MDEA溶液作为吸附剂，将天然气中的H₂S、CO₂等酸性气体进行吸收，达到天然气脱酸的目的。MDEA溶液的浓度通常控制在50％左右，实践中需要经常检测和调整MDEA溶液的浓度，而最常使用的测定MDEA溶液浓度的方法是酸碱滴定法。具体过程为，由脱酸系统中取得MDEA溶液样品，带到化验室中，使用酸性标准溶液和显色试剂进行酸碱中和滴定，化验得到MDEA浓度。

此种方法需要频繁取样再进行化验，操作繁琐，不能够实时检测MDEA溶液浓度。且MDEA溶液具有强碱性和腐蚀性，取样化验过程不可避免的存在溶液排放和人员接触的风险。

现有公布号为CN110470572A、公布日为2019年11月19日的中国发明专利申请公开了一种溶液浓度检测装置，该装置包括检测容器和位于检测容器中的浮动件，检测容器内通入待测溶液，待测溶液的液面在溢流管道的控制下保持稳定，由于待测溶液浓度变化会导致密度变化，浮动件受到的浮力也会随之变化，因此通过检测浮动件的浮力便可以间接检测出溶液的浓度。

上述技术方案解决了溶液在线检测的技术问题，但是上述技术方案中检测容器未完全封闭。在检测MDEA溶液等强腐蚀性溶液时，暴露的溶液对于工作人员的健康以及环境均会产生影响，并且暴露的溶液会持续地挥发至环境中，溶液浓度发生变化，致使检测结果误差较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种溶液浓度在线检测装置，以解决现有技术中检测装置未完全封闭导致影响工作人员健康、污染环境、检测结果误差大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的溶液浓度在线检测装置的技术方案是：

一种溶液浓度在线检测装置，包括检测腔，所述检测腔内设置有浮子，该检测装置还包括溢流腔，检测腔与溢流腔之间连通有溢流管，检测腔上设有入口，溢流腔上设有出口。

有益效果是：本方案是对现有技术的进一步改进。检测腔内的待测溶液的液面保持在溢流管处，高于溢流管的溶液将会从溢流管处流入到溢流腔内，使检测腔内的液面保持恒定。全封闭的检测腔能够防止待测溶液中的物质挥发而影响工作人员的健康、污染环境，同时也能够降低组分挥发至环境中对溶液浓度的影响，降低检测误差。

作为进一步地改进，所述浮子的上部收缩形成细长结构的刻度端，浮子的下部膨大形成配重端，检测腔的上部收缩形成限位通道，浮子的刻度端位于限位通道内，限位通道对浮子的刻度端有导向和限位的作用。

有益效果是：不同浓度溶液的密度不同，浮子在密度不同的溶液中其所受浮力不同，因此高度也会发生变化。限位通道能够保证浮子上下移动的时候保持竖直、稳定。

作为进一步地改进，检测腔与溢流腔之间设有气相平衡管，所述气相平衡管将限位通道与溢流腔连通。

有益效果是：为了使限位通道对浮子的刻度端有更好的限位作用，使浮子的沉浮更加精确，限位通道与浮子的刻度端的间隙就要尽量小。由于检测腔的顶部为封闭的结构，因此会导致浮子浮沉困难，影响检测精度。而气相平衡管将检测腔与溢流腔连通后，检测腔顶部的压差能够得到平衡，使浮子顺利沉浮，保证检测精度。

作为进一步地改进，所述浮子的底部安装有磁性配重块，检测腔的外侧安装有用于检测磁性配重块高度的磁致伸缩探杆和变送器。

有益效果是：利用磁致伸缩探杆和变送器，可以检测到磁性配重块的高度，检测方便。

作为进一步地改进，检测腔的入口设于检测腔的底部，溢流腔的出口设于溢流腔的底部。

有益效果是：待测溶液在检测腔以及溢流腔内可以形成循环流动，避免部分待测溶液无法被及时更新造成的检测结果不准确。

作为进一步地改进，所述检测腔的入口处设置有与检测腔连通的温度补偿管，待测溶液通过温度补偿管流入到检测腔内，温度补偿管内设有冷却盘管和加热盘管，用于对待测溶液的温度进行调节。

有益效果是：温度补偿管可以对待测溶液的温度进行调节，保持待测溶液的温度恒定，进一步降低检测误差。

作为进一步地改进，所述检测腔的入口处设置有与检测腔连通的稳流管，所述稳流管的入口端收缩形成毛细通道，毛细通道与稳流管的出口端形成喇叭口。

有益效果是：待测溶液经过毛细通道的时候，流量将会降低，而到达喇叭口后，由于通道变宽，因此流速会下降，流动的稳定性提高。这样待测溶液在检测腔内流动的时候，对浮子的扰动较小，降低检测误差。

作为进一步地改进，所述检测腔的入口设置有过滤网，待测溶液进入检测腔前通过过滤网，滤除颗粒杂质。

有益效果是：过滤网可以过滤掉待测溶液中的颗粒杂质，避免浮子在检测腔内因颗粒杂质而发生卡涩。

作为进一步地改进，检测腔的底部以及溢流腔的底部均设置有可拆卸的法兰。

有益效果是：便于对检测腔以及溢流腔的内部进行清洗。

作为进一步地改进，所述溢流管上安装有第一单向阀，所述溢流腔的出口处设置有第二单向阀。

有益效果是：防止溶液逆流对检测结果造成影响。

附图说明

图1为本实用新型溶液浓度在线检测装置实施例1的整体结构示意图；

图2为本实用新型溶液浓度在线检测装置实施例1中稳流管和温度补偿管的剖视图；

图3为本实用新型溶液浓度在线检测装置实施例1中检测管和溢流管的剖视图。

附图标记说明：

1、稳流管；101、稳流管入口法兰；102、毛细通道；103、喇叭口；104、稳流管出口法兰；2、过滤网；3、温度补偿管；31、温度补偿管入口法兰；32、加热盘管；33、冷却盘管；34、温度补偿管出口法兰；4、变送器；5、磁致伸缩探杆；51、上部固定点；52、下部固定点；6、浮子；61、磁性配重块；62、刻度端；63、配重端；7、检测腔；71、检测腔入口法兰；72、检测腔底部法兰；73、限位通道；8、溢流腔；81、溢流腔底部法兰；82、溢流腔出口法兰；9、溢流管；10、气相平衡管；11、第一单向阀；12、温度计；13、第二单向阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型所提供的溶液浓度在线检测装置的具体实施例1：

一种溶液浓度在线检测装置，参见附图1，包括稳流管1、温度补偿管3、上端封闭的管状结构的检测腔7和溢流腔8、设于检测腔内的浮子6、设于检测腔外的磁致伸缩探杆5和变送器4。

结合附图2，稳流管1的两端分别设置有稳流管入口法兰101和稳流管出口法兰104，稳流管1为变直径的结构，稳流管1靠近稳流管入口法兰101的一端收缩形成毛细通道102，毛细通道102与稳流管1的另一端之间形成喇叭口103。待测溶液自稳流管入口法兰101流入稳流管1，通过毛细通道102时流量较小，进入喇叭口103后流速降低，可以降低检测腔7内溶液流动造成的对浮子6的沉浮扰动。

温度补偿管3的两端分别设置有温度补偿管入口法兰31和温度补偿管出口法兰34，温度补偿管入口法兰31与稳流管出口法兰104连接。在稳流管出口法兰104和温度补偿管入口法兰31之间夹有过滤网2，用于筛除溶液中的颗粒杂质，避免浮子3在检测腔7内发生卡涩。

温度补偿管3内设有冷却盘管33和加热盘管32，冷却盘管33内导入冷介质，用于对温度补偿管3内的溶液降温；加热盘管32内导入热介质，用于对温度补偿管3内的溶液升温。通过调整加热盘管32内热介质的流量和冷却盘管33内冷介质的流量，可以调整溶液的温度，保持待测溶液温度恒定，以削弱温度变化对检测结果的影响。

结合附图3，检测腔7的底部为可拆卸的检测腔底部法兰72，用于将检测腔底部封闭；溢流腔8的底部为可拆卸的溢流腔底部法兰81，用于将溢流腔的底部封闭。同时这种结构还便于拆开并清洗检测腔7和溢流腔8的内部，以及清洗浮子6。检测腔7的上部和溢流腔8的上部通过水平设置的气相平衡管10连通，检测腔7的中部和溢流腔8的中部通过水平设置的溢流管9连通，溢流管9上安装有第一单向阀11，用于防止溢流腔8内的溶液反向流动到检测腔7内。检测腔7的下部设有检测腔入口法兰71，检测腔入口法兰71与温度补偿管出口法兰34连接。检测腔7的下部装有温度计12，用于观测检测腔7内的溶液的温度。溢流腔8的下部设有溢流腔出口法兰82，溢流腔8的出口处安装有第二单向阀13，用于防止溶液返流。

检测腔内设置有浮子6，浮子6的整体密度略小于待测溶液的标准密度。浮子6的上部为细长结构的刻度端62，浮子6的下部为较粗的配重端63。配重端63的底部装有磁性配重块61。检测腔7的上部内壁收缩形成狭长的限位通道73，限位通道73的内径略大于浮子6的刻度端62的外径，限位通道73对浮子6的刻度端62有限位作用，保证浮子6在竖直方向沉浮。

磁致伸缩探杆5通过上部固定点51和下部固定点52固定在检测腔7的外壁上，变送器4连接在磁致伸缩探杆5的顶部。磁致伸缩探杆5可以检测浮子6上的磁性配重块61的高度。

该检测装置中的稳流管入口法兰101接入MDEA胺液循环系统的高压侧的贫胺液循环泵的出口管道上，可以避免胺液系统中吸附的酸性气体进入该检测装置后解析出来干扰检测结果。该检测装置溢流腔出口法兰82接入到MDEA胺液循环系统的低压侧的贫胺液循环泵的入口管道上，使该检测装置的进口处和出口处形成压力差，促进胺液在该检测装置内的循环。

MDEA溶液首先流入到稳流管1内，在稳流管1内减慢流速。然后通过温度补偿管3，温度补偿管3保证MDEA溶液的温度恒定。之后MDEA溶液流入到检测腔7内，当检测腔7内的液位高于溢流管9时，溶液通过溢流管9流入到溢流腔8内，最后从溢流腔出口法兰82流出该检测装置。

在溶液的浓度出现变化时，溶液的密度也会改变，此时悬浮在检测腔7内的浮子6的高度也会随之发生改变。磁致伸缩探杆5可以检测浮子6磁性配重块61的高度，经过计算后转化为对应的密度，在转化为对应的溶液浓度，实现溶液浓度的实时检测。该检测装置中MDEA溶液在检测的全过程均处于封闭的容器内，不会对周围环境以及工作人员的健康产生影响，同时也降低组分挥发至环境中对溶液浓度的影响，检测精度更高。

本实施例中，将浮子6的高度转化为溶液浓度的方法为，将检测腔7的底部作为高度零点，浮子6的磁性配重块61的高度即磁致伸缩探杆5检测出的高度为h，使用已知浓度的MDEA标准溶液对该检测装置进行标定，配置不同浓度的一系列MDEA溶液，其浓度为阶梯式变化，标定时使MDEA溶液从稳流管入口法兰101进入该检测装置，从溢流腔出口法兰82流出该检测装置，MDEA溶液在检测腔7内的高度到达溢流管9后，浮子6悬浮在MDEA溶液中，记录高度h和已知MDEA溶液的浓度。使用一系列不同浓度MDEA溶液进行标定，得到高度h和MDEA溶液的浓度的对应表，该检测装置投入使用后即可根据此表得到MDEA溶液的浓度。由于标定用的MDEA溶液浓度为阶梯变化，对于h在表中两值之间的可用插值法确定浓度。

将浮子的高度转化为溶液浓度的另一种方法为，浮子6的质量为m，浮子配重端63的体积为V₁，浮子配重端63的长度为l₁，浮子刻度端62的截面积为S，检测腔7的底部作为高度零点，溢流管9的入口距离检测腔7底部的高度为H，浮子磁性配重块61的高度即磁致伸缩探杆5检测出的高度为h，当浮子6悬浮在MDEA溶液中时，浮子配重端63完全浸没的液面下，浮子刻度端62部分浸没在液面下，浮子刻度端62浸没在液面下的长度为l₂,根据浮力原理得到MDEA溶液的密度ρ＝m/(V₁+S·l₂)，又因为l₂＝H－h－l₁，所以ρ＝m/[V₁+S·(H－h－l₁)]，由于m、V₁、S、H、l₁为制造后的固定值，所以得到MDEA溶液密度ρ和浮子磁性配重块61的高度h的关系。由浮子磁性配重块61高度得到MDEA溶液密度后，再查阅MDEA标准溶液浓度和密度对应表，得到相应的MDEA溶液浓度，表1列举出几个常见的MDEA溶液浓度和密度对应关系。

表1MDEA溶液浓度(25℃)和密度对应表

MDEA溶液浓度(25℃)	MDEA溶液密度
		40％	1017.0kg/m3
50％	1021.5kg/m3
		60％	1026.0kg/m3

进一步说明在使用过程中，本装置检测MDEA溶液浓度的精度提高方法，检测时浮子6悬浮在MDEA溶液中，由浮子6的悬浮高度h得到溶液密度ρ，再转化为溶液浓度，当MDEA溶液密度ρ越大则浮子6的悬浮高度h越高，当溶液密度ρ变化时浮子悬浮高度h的变化量越大则表明装置的检测精度越高。根据ρ＝m/[V₁+S·(H－h－l₁)]，可得到m/ρ＝V₁+S·(H－h－l₁)。由这两个函数关系得到：当浮子6的质量m和浮子配重端63体积V₁为固定值时，浮子刻度端62的截面积S值越小，则溶液密度ρ变化时浮子悬浮高度h的变化量越大；当浮子配重端63体积V₁和刻度端62的截面积S为固定值时，浮子6质量m越大，则溶液密度ρ变化时浮子6悬浮高度h的变化量越大；所以适当提高浮子6的质量m和减小刻度端截面积S，可以提高溶液密度ρ变化时浮子悬浮高度h的变化的幅度，即提高装置检测的精度。

本实用新型所提供的溶液浓度在线检测装置的具体实施例2，其与实施例1的区别主要在于：在本实施例中，磁性配重块61改为不带磁性的普通配重块，不设置磁致伸缩探杆5和变送器4，而是在检测腔7的上部设施透明的观察窗，来观测浮子6的高度。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种溶液浓度在线检测装置，包括检测腔，所述检测腔内设置有浮子，其特征是，该检测装置还包括溢流腔，检测腔与溢流腔之间连通有溢流管，检测腔上设有入口，溢流腔上设有出口。

2.根据权利要求1所述的溶液浓度在线检测装置，其特征是，所述浮子的上部收缩形成细长结构的刻度端，浮子的下部膨大形成配重端，检测腔的上部收缩形成限位通道，浮子的刻度端位于限位通道内，限位通道对浮子的刻度端有导向和限位的作用。

3.根据权利要求2所述的溶液浓度在线检测装置，其特征是，检测腔与溢流腔之间设有气相平衡管，所述气相平衡管将限位通道与溢流腔连通。

4.根据权利要求1或2所述的溶液浓度在线检测装置，其特征是，所述浮子的底部安装有磁性配重块，检测腔的外侧安装有用于检测磁性配重块高度的磁致伸缩探杆和变送器。

5.根据权利要求1所述的溶液浓度在线检测装置，其特征是，检测腔的入口设于检测腔的底部，溢流腔的出口设于溢流腔的底部。

6.根据权利要求1所述的溶液浓度在线检测装置，其特征是，所述检测腔的入口处设置有与检测腔连通的温度补偿管，待测溶液通过温度补偿管流入到检测腔内，温度补偿管内设有冷却盘管和加热盘管，用于对待测溶液的温度进行调节。

7.根据权利要求1所述的溶液浓度在线检测装置，其特征是，所述检测腔的入口处设置有与检测腔连通的稳流管，所述稳流管的入口端收缩形成毛细通道，毛细通道与稳流管的出口端形成喇叭口。

8.根据权利要求1所述的溶液浓度在线检测装置，其特征是，所述检测腔的入口设置有过滤网，待测溶液进入检测腔前通过过滤网，滤除颗粒杂质。

9.根据权利要求1所述的溶液浓度在线检测装置，其特征是，检测腔的底部以及溢流腔的底部均设置有可拆卸的法兰。

10.根据权利要求1所述的溶液浓度在线检测装置，其特征是，所述溢流管上安装有第一单向阀，所述溢流腔的出口处设置有第二单向阀。