JP2011112486A

JP2011112486A - 液化ホスゲン中の水分検出器

Info

Publication number: JP2011112486A
Application number: JP2009268721A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ueda; 幸男上田
Original assignee: Nippon Soda Co Ltd
Current assignee: Nippon Soda Co Ltd
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】液化ホスゲン中に微量に存在する水の量を、簡便且つ迅速に測定するための水分検出器および水分検出方法を提供する。
【解決手段】音波送信手段と、前記音波送信手段から信号路有効長Ｌで隔てて設置された音波受信手段と、音波送信手段から水含有量未知の液化ホスゲン中を通り音波受信手段までを伝播する音波の伝達時間Ｔを測定する手段と、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速ＣをＬ／Ｔの計算式で算出する手段と、予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求める手段とを有する、液化ホスゲン中の水分検出器。
【選択図】なし

Description

本発明は、液化ホスゲン中の水分検出器および液化ホスゲン中の水分検出方法に関する。より詳細に、本発明は、液化ホスゲン中に微量に存在する水の量を、簡便且つ迅速に測定するための水分検出器および水分検出方法に関する。

ホスゲンは化学工業分野で重要な化合物であり、ポリカーボネート、ポリウレタンなどの合成樹脂の原料となる。ホスゲンは、例えば、一酸化炭素と塩素とを多孔質炭素からなる触媒の存在下で反応させることによって合成される。
ホスゲンは、沸点８．２℃で、常温気体の物質である。ホスゲンは、冷却によって液化され、ボンベ等に詰められて貯蔵保管される。
ホスゲンは、水分と接触すると塩酸と二酸化炭素に分解される。また、常温、乾燥状態では通常の金属を殆ど腐食しないが、水分が存在すると加水分解して塩酸を生じるため多くの金属を侵すようになる。

ホスゲンの液化は、冷凍機等でホスゲンを−３０℃前後に冷やすことで行われ、そして、高圧タンク等に移送され貯蔵される。ホスゲンの冷却時、移送時、貯蔵時などにおいて多重管などの配管から水が漏洩すると、ホスゲンが加水分解され、金属を侵し、設備トラブルを引き起こすことがある。

特開２０００−９７９２１号公報

本発明の目的は、液化ホスゲン中に微量に存在する水の量を、簡便且つ迅速に測定するための水分検出器および水分検出方法を提供することにある。

本発明者は、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、液化ホスゲン中の水含有量ｗを測定し、水含有量ｗの液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）を測定し、水含有量ｗと音速Ｃ（ｗ）との検量線を定め、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを測定し、音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を、水含有量ｗと音速Ｃ（ｗ）との検量線から求めることによって、液化ホスゲン中に微量に存在する水の量を、簡便且つ迅速に測定することができることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいてさらに検討した結果、完成したものである。

すなわち、本発明は、以下の態様を含むものである。
〔１〕音波送信手段と、前記音波送信手段から信号路有効長Ｌで隔てて設置された音波受信手段と、音波送信手段から水含有量未知の液化ホスゲン中を通り音波受信手段までを伝播する音波の伝達時間Ｔを測定する手段と、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを算出する手段と、予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求める手段とを有する、液化ホスゲン中の水分検出器。

〔２〕音波送受信手段Ａと、前記音波送受信手段Ａから信号路有効長Ｌで隔てて設置された音波送受信手段Ｂと、音波送受信手段Ａから水含有量未知の液化ホスゲン中を通り音波送受信手段Ｂまでを伝播する音波の伝播時間Ｔ_abを測定する手段と、音波送受信手段Ｂから水含有量未知の液化ホスゲン中を通り音波送受信手段Ａまでを伝播する音波の伝播時間Ｔ_baを測定する手段と、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを算出する手段と、予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求める手段とを有する、液化ホスゲン中の水分検出器。

〔３〕音波送受信手段と、前記音波送受信手段から信号路有効長Ｌとなるような距離で隔てて設置された音波反射手段と、音波送受信手段から水含有量未知の液化ホスゲン中を通り音波反射手段で反射され水含有量未知の液化ホスゲン中を通り前記音波送受信手段に戻ってくるまでの音波の伝播時間Ｔ_rを測定する手段と、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを算出する手段と、予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求める手段とを有する、液化ホスゲン中の水分検出器。

〔４〕液化ホスゲン中の水含有量ｗを測定し、水含有量ｗの液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）を測定し、水含有量ｗと音速Ｃ（ｗ）との検量線を定め、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを測定し、音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を、水含有量ｗと音速Ｃ（ｗ）との検量線から求めることを含む、液化ホスゲン中の水分検出方法。
〔５〕水を含有しない液化ホスゲン中における音速Ｃ（０）を測定し、それを基準値と定め、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを測定し、基準値Ｃ（０）と測定音速Ｃと差が、閾値を超えたときに信号を発することを含む、液化ホスゲン中の水分検出方法。

本発明の水分検出器および水分検出方法によって、液化ホスゲン中に微量に存在する水の量を、簡便且つ迅速に測定することができる。本発明に係る水分検出器および水分検出方法によって配管内を流れる液化ホスゲンの水含有量を測定し、その測定値が所定の閾値を超えたときには、危険を知らせ且つ液化ホスゲンの流れを止め、水を多量に含む液化ホスゲンが、水を含んでいないホスゲンに混入するのを防ぎ、装置等の腐食やガス漏洩を未然に防ぐことができるようになる。

音速の計測原理を示す図である。

（第一実施形態）
第一実施形態では、貯蔵タンクの側面の一方に、超音波送信用のトランスデューサーＡを取り付け、貯蔵タンク側面のもう一方に、超音波受信用のトランスデューサーＢを取り付けている。送信に使用する音波は、その周波数によって特に制限されないが、通常は周波数が３８〜２４００ｋＨｚ、好ましくは３００〜２０００ｋＨｚである。
貯蔵タンクには含水量未知の液化ホスゲンが貯留されていて、トランスデューサーＡから送信された超音波は液化ホスゲン中を伝播しトランスデューサーＢに到達し受信される。超音波は、トランスデューサーＡから真直ぐにトランスデューサーＢに伝わるようにしても良いし、貯蔵タンク内で数回反射させてトランスデューサーＡからトランスデューサーＢに伝わるようにしても良い。貯蔵タンク内を反射させて伝播させると、超音波が液化ホスゲン中を伝播する時間Ｔを長くでき、また信号路有効長Ｌを増加させることができるので、音速の測定精度が高くなる。トランスデューサーＡからトランスデューサーＢへ伝播する超音波の伝播時間ＴはトランスデューサーＡとトランスデューサーＢとを同期させることによって容易に測定可能である。音速Ｃは、Ｌ／Ｔの計算式で算出することができる。Ｌ／Ｔの算出は周知の計算機等で行うことができる。
そして、予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求めることができる。

（第二実施形態）
第二実施形態では、配管の上流部の側面に、超音波送受信用のトランスデューサーＡを取り付け、配管の下流部の側面に、超音波送受信用のトランスデューサーＢを取り付けている。
配管には含水量未知の液化ホスゲンが流れている。トランスデューサーＡから送信された超音波は液化ホスゲン中を伝播しトランスデューサーＢに到達し受信される。逆にトランスデューサーＢから送信された超音波は液化ホスゲン中を伝播しトランスデューサーＡに到達し受信される。超音波は、トランスデューサーＡ若しくはＢから真直ぐにトランスデューサーＢ若しくはＡに伝わるようにしても良いし、配管内で数回反射させてトランスデューサーＡ若しくはＢからトランスデューサーＢ若しくはＡに伝わるようにしても良い。配管内を反射させて伝播させると、超音波が液化ホスゲン中を伝播する時間を長くでき、また信号路有効長Ｌを増加させることができるので、音速の測定精度が高くなる。伝播時間はトランスデューサーＡとトランスデューサーＢとを同期させることによって容易に測定可能である。

トランスデューサーＡからトランスデューサーＢへ伝播する超音波は流れに対して順方向のため、追い風状態となる。従って、流れが無いときに比べて超音波が速く伝播する。
逆にトランスデューサーＢからトランスデューサーＡへ伝播する超音波は流れに対して逆方向のため、向かい風状態となる。従って、流れが無いときに比べて超音波が遅く伝播する。
トランスデューサーＡからトランスデューサーＢへ伝播する超音波の伝播時間Ｔ_abおよびトランスデューサーＢからトランスデューサーＡへ伝播する超音波の伝播時間Ｔ_baは、図１に示すトランスデューサーＡおよびトランスデューサーＢの配置において、下記の式で表される。
Ｔ_ab＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖcosφ）
Ｔ_ba＝Ｌ／（Ｃ−Ｖcosφ）
式中のＬは信号路有効長であり、Ｃは液化ホスゲン中における音速、Ｖは液化ホスゲンの流速、φは配管の軸と超音波伝播軸とがなす角度である。
上記の関係から、流速Ｖは、（Ｌ／Ｔ_ab−Ｌ／Ｔ_ba）／（２×cosφ）の計算式で求めることができる。音速Ｃは、（Ｌ／Ｔ_ab＋Ｌ／Ｔ_ba）／２の計算式で求めることができる。これらの計算処理は周知の計算機等で行うことができる。
そして、予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求めることができる。

（第三実施形態）
第三実施形態では、貯蔵タンクの側面に、超音波送受信用のトランスデューサーＡを取り付けている。
貯蔵タンクには含水量未知の液化ホスゲンが貯留されていて、トランスデューサーＡから送信された超音波は液化ホスゲン中を伝播し貯蔵タンク内で少なくとも１回反射されてトランスデューサーＡに戻り受信される。貯蔵タンク内を反射させて伝播させると、超音波が液化ホスゲン中を伝播する時間Ｔ_rを長くでき、また信号路有効長Ｌを増加させることができるので、音速の測定精度が高くなる。音速Ｃは、Ｌ／Ｔ_rの計算式で算出することができる。Ｌ／Ｔ_rの算出は周知の計算機等で行うことができる。
そして、予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求めることができる。

本発明に係る液化ホスゲンの水分検出器によって、液化ホスゲン中に微量に存在する水の量を、簡便且つ迅速に測定することができる。上記の実施形態を組み合わせ、算出された水分量を比較することによって、より水分量の検出精度が高くなるとともに、水以外の異物の検出も可能になる。
本発明に係る液化ホスゲンの水分検出器と、弁制御装置などとを連動させることによって、閾値を超える水分が液化ホスゲンから検出された場合に、弁を閉じて、多量に水を含む液化ホスゲンの流れを止め、水の含まれていない液化ホスゲンへの混入を防ぐことができる。また、脱水処理等を行わなければならない多量に水を含む液化ホスゲンを弁の開閉操作によって効率的に選び出すことができる。

（第四実施形態）
第一実施形態〜第三実施形態では、液化ホスゲン中の水含有量を定量したが、第四実施形態では、水を含有しない液化ホスゲン中における音速Ｃ（０）を測定し、それを基準値と定め、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを測定し、基準値Ｃ（０）と測定音速Ｃと差が、閾値を超えたときに信号を発することを含む、液化ホスゲン中の水分検出方法である。
音速の測定は、第一実施形態〜第三実施形態と同じ方法で行うことができる。
第四実施形態では、水含有量を定量化するための検量線の代わりに、水を含有しない液化ホスゲン中における音速Ｃ（０）を基準値として使用している。そして、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃの測定値が、この基準値からの偏差で、閾値を超えたときに信号を発し、その信号に応じて、警報を鳴らしたり、弁を閉じたりなどの、操作を行うようにすることができる。信号に応じて行う上記のような操作は手動で行ってもよいし、シーケンス等で自動で行ってもよい。

Claims

音波送信手段と、前記音波送信手段から信号路有効長Ｌで隔てて設置された音波受信手段と、音波送信手段から水含有量未知の液化ホスゲン中を通り音波受信手段までを伝播する音波の伝達時間Ｔを測定する手段と、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを算出する手段と、予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求める手段とを有する、液化ホスゲン中の水分検出器。
音波送受信手段Ａと、
前記音波送受信手段Ａから信号路有効長Ｌで隔てて設置された音波送受信手段Ｂと、
音波送受信手段Ａから水含有量未知の液化ホスゲン中を通り音波送受信手段Ｂまでを伝播する音波の伝播時間Ｔ_abを測定する手段と、
音波送受信手段Ｂから水含有量未知の液化ホスゲン中を通り音波送受信手段Ａまでを伝播する音波の伝播時間Ｔ_baを測定する手段と、
水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを算出する手段と、
予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求める手段とを有する、液化ホスゲン中の水分検出器。
音波送受信手段と、
前記音波送受信手段から信号路有効長Ｌとなるような距離で隔てて設置された音波反射手段と、
音波送受信手段から水含有量未知の液化ホスゲン中を通り音波反射手段で反射され水含有量未知の液化ホスゲン中を通り前記音波送受信手段に戻ってくるまでの音波の伝播時間Ｔ_rを測定する手段と、
水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを算出する手段と、
予めに定めておいた液化ホスゲン中の水含有量ｗと該液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）との検量線から音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を求める手段とを有する、液化ホスゲン中の水分検出器。
液化ホスゲン中の水含有量ｗを測定し、水含有量ｗの液化ホスゲン中における音速Ｃ（ｗ）を測定し、水含有量ｗと音速Ｃ（ｗ）との検量線を定め、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを測定し、音速Ｃに対応する液化ホスゲン中の水含有量を、水含有量ｗと音速Ｃ（ｗ）との検量線から求めることを含む、液化ホスゲン中の水分検出方法。
水を含有しない液化ホスゲン中における音速Ｃ（０）を測定し、それを基準値と定め、水含有量未知の液化ホスゲン中における音速Ｃを測定し、基準値Ｃ（０）と測定音速Ｃと差が、閾値を超えたときに信号を発することを含む、液化ホスゲン中の水分検出方法。