【発明の詳細な説明】
炭酸塩/′硫化物分析器及び制御方法
発明の背景
発明の分野
緑液、石灰消化槽及びカセイ化槽、ならびに白液の薬剤を分析すること、及びそ
の分析から・リレプ工場操作を制御すること。
他の技術
カセイ化法のすぐれた工程図は、マグロウ・ヒル・ブック・カンバニイのニュウ
・ヨーク・ノ2プリソシャーから、ザ・ジヨイント・テキストブック・コミノテ
イー・オプ・ザ・R−ノξ−・インダストリイ、R,G、ラクト9ナルトンクリ
ン技術編集者の指揮下に編集され、1969年発行された「パルプ・アンド・R
−パー・マニュファクチュアj第2版、第1巻の「ザ・・ξルビング・オブ・ウ
ッド」に見られZ.その工程図は第535頁の図9−72である。
その方法は実際には回収炉から出発する。有機及び無機薬剤及び水からなる黒液
をその炉に仕込み、そこで水が蒸発され、有機成分が燃焼され、そして無機成分
が溶融物の形で回収される。主として炭酸ナトリウムと硫化ナトリウムとからな
るその宕融物は、その炉床から連続的にデカントされ、そして溶解タンク(単数
または複数)で水(弱い洗液)に溶解されて緑液を形成する。典型的な緑液組成
は、Na20で表わした重量で(固形分の%)、約60〜65ヂの炭酸ナトリウ
ム及び25〜28%の硫化ナトリムである。緑液の典型的な固形分含量は液室重
量の18%付近である。緑液は%4タンクから緑液清澄器ヘポンプで送られ、そ
こで滓が沈析する。その滓は回収炉からの不純物、すなわち未溶解固形分である
。これらの不純物は、主として、炭素、カルシウム、マグネシウム及び鉄の化合
物類である。
清澄1゛ヒに引続いて、緑液は、キルンからの再焼成石灰と、石灰消化槽中で混
合される。普通、石灰の量は、特定の白液濃度を維持するよって調節される。新
鮮石灰(またはキルンで焼成された石灰石)の形の補給用石灰を再焼成石灰に加
えて、系内の石灰損失を補充する。砕片(大きな未反応石灰粒子)を消石灰スラ
リーから、石灰消化槽の篩別部分において除去する。石灰消化槽では、石灰すな
わち酸化カルシウムは、緑液中の水と反応して水酸化カルシウムを形成し、そし
てこれは次いで緑液中の炭酸ナトリウムと反応して水酸化ナトリウム及び炭酸カ
ルシウムを形成し、次いでカセイ化槽へ向は流れる。カセイ化槽は、石灰消化槽
で始まるカセイ化反応が完結に近くなるように十分な時間を許容するために用い
られる。カセイ化槽から、スラリーを白液清澄器(または圧力フィルター)へポ
ンプ移送して、白液を石灰マッド、炭酸カルシウムから分離する。清澄fヒ白液
を貯槽へ、次いで蒸解設備へポンプ移送して、ウッドチップをパルプ化する。清
澄器の底にあるマッド、すなわち炭酸カルシウムをマッド洗浄器へポンプ移送し
、そこでマッドを、マッドフィルター及び滓洗浄器からの水で洗浄する。マッド
洗浄器からの溢流水は、弱い洗液(ウィーク・ウオツンユ)と呼ばれ、これは、
前記溶解タンクで溶融物を溶解して原料緑液を作るのに用いられる。
通常法ではその場合、弱い洗液(ウィーク・ウォッシュ)は、溶解タンクにおい
て、回収ボイラーから出てくる溶融ナトIJウム塩を溶解するのに用いられる。
得られる緑Q.は次いで清澄化されて滓を除去され、次いで石灰消化槽へポンプ
移送される。
その消化槽への石灰供給は、普通、緑液の全流量及び消化槽温度に基いてなされ
、消化漕湛度規格は特定白液濃度及び安全運転条件を維持するよって規格とされ
る。
カセイ化反応は、通常、カセイ化槽または白液清澄器溢流から採られた白液の化
学分析(滴定)によって制御される。石灰供給、溶解タンクにおける緑液密度、
またはこれらの組合せは、通常、白液強度を工場規格内に維持するように変えら
れる。その規格(ri、普通、白液中の水酸化ナトリウム及び硫化ナトリウムの
濃度、すなわちAA(活性アルカリ)捷だはEA(有効アルカリ)で表わされる
。このような表示は、前記のマクドナルド及びフランクリンの文献の第358−
368頁に定義及び検討されている。
白液のAAまたはEA濃度は、石灰の有効性(Ca○含量)、反応性(水和反応
速度)、消化槽への石灰の流量またはこれらの組合せが変動する故に、可成り変
動する。緑液供給物中での炭酸ナトリウム濃度変化は、得られる白水強度如も影
響することになる。1このような多数の制御されない変動因子の存在は、石灰消
化/カセイ化反応を制御するのを非常に困難Vてする。
現在の実務は、液強度及びカセイ化効果を制御するのに全滴定可能アルカIJ(
TTA)測定値を用いる。TTAは水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム及び硫化
ナトリウムの分析値で1、従って、液中のNa 2 G O3濃度の間接的かつ
概略の測定値にすぎない。
石灰消化槽制御を困難にするもう一つの変動因子は、液を分析するのに用いられ
る比色滴定(ABC試験)である。ABC試験は、TAPPI試験法T624
0S−68 (第9,10及び11部)に記載さ汎ている。これは、特定の工場
条件に適合するように改変できる。滴定終点は、明確な変色によって同定されな
い。
むしろ、使用される指示薬に応じて、例えば橙色から赤色へ、あるいは緑色から
青色への徐々な変色が生じる。かかる[゛混交]終点到定は、規則的に測定され
る唯一の変動因子である液濃度に大きな不確実性をもたらす。
かかる問題を解決しようとする試みがなされてきている。ハルトマン等の米国特
許第4. 2 3 6, 9 6 0号及び第4,311,666号は、カセイ
化度を制御するための別異のタイプの一方法上記威している。スチナン及びハー
ポジャの[コウスチサイジング・−l’う7ト・アントゝ・ライム・キルン・コ
ン上0ニーター・コントロール」はノキア・オートラツム(Nokia Aut
olime )システムを記載している。
TAPPI試験法T624 0S−68は、ノーズ及び亜硫酸白液及び緑液の分
析についての試験全記載している。試験12は炭酸ナトリウム(評iIIIi1
去)試験を記載している。
発明の概要
・ξルプ工場白液及び緑液中及び石灰消化槽及びカセイ化槽中の炭酸塩及び硫化
Th濃度を測定し、そしてこの・錆止を用いてカセイ化反応及びその池の工程を
制御するだめの方法及び装置。
5
ここに提案されるT程制御ロジックは、前述の工程制御の問題の殆んどを軽減な
いし取除く。それは、クラフト工場の石灰消化槽が実際にId、l酸塩反応器で
あるという考え、すなわち、緑液中の炭酸イオンが水和石灰で溶液から晶出され
、水酸化ナトリウムがその工程で生成されるという考えに、基いている。
特定的には、カセイ化制御ロジックは、緑液中、石灰消化槽または第1カセイ化
槽における白液−−ッドスラリー中及び蒸解設備へ送られる白液中Ω炭酸す)
IJウム及び硫化すl−IJウムの濃度f:LfI11定すること、ならびにこ
の情報を全工程制御のために用いること、に基いている。このロジックは、在来
の実務と夛1常に異なる。
緑液中の硫化すトリウムの濃度を測定する理由は、石灰消化/カセイ化工程を制
御するためではなく、その工程における非効率比を示しそしてそhらの非効率性
を制御するだめの手段を採るためである。硫化物濃度の増加は、カセイ化反応の
効率を低減する傾向を示すことになる。石灰消化槽に入る硫化す) IJウムの
濃度が知られることによシ、その再カセイ化プラントから期待されうる最適のカ
セイ化効率を、操作者捷たはプロセスコンピューターに示すことになる。硫化物
濃度の変動は、回収リボイラーの硫化ナトリウム還元効率の変動をも示し、また
ボイラー硫化ナトリーウム還元効率を一層良く制御する手段が採れるようにする
であろう。
緑液中の可及的に多くの炭酸す) IJウムが、石1火消化槽及びカセイ化槽中
で水酸化ナトリウムに転化されるのが望ましい。
すべての炭酸ナトリウムを水酸化ナトリウムに完全に転化する特表昭GO−50
1318(6)
ことが可能であるが、多少の炭酸す) IJウムが白液中に残留することになろ
う。炭酸ナトリウムがどれだけ水酸化すトリウムに転化されるかの最終的な限度
は、平衡カセイ化効率によって左右される。平衡力セイ化効率を左右する因子の
検討(−i、、前述のマクドナルド及びフランクリンの文献の第532〜534
頁に見ることができる。
最終白液を、平衡力セイ化効率によって決定さユる組成に極めて近い組成に維持
することは望ましい。もしこれが正確になさnれげ、その利点は、水酸化ナトリ
ウムへの炭酸ナト’Jウムの効率的な転化による高い操業効率、ならびに白液中
の炭酸ナトリウムの無駄な投入(デッドロード)の低減であり、後者は蒸解、蒸
発及び回収にわたって多くの利点をもたらす。これを達成するには、石灰消化槽
に添加される石灰及び緑液の量子厳密に均衡させることが必要である。石灰に対
して緑液が過剰であると、水酸化す) IJウムへの炭酸ナトリウムの転化効率
が低くなる。緑液に対して石灰が過剰であると、蒸解器で使用できるように白液
をするために白液から除去されなければならない炭酸カルシウム「マッド」の沈
降及びr過性性を悪化させることになる。
石灰消化槽重たはカセイ化槽での液中のNa 2 G O3濃度の変動は、石灰
及び緑液のa度及び流量の変動の結果である。石灰の品質及び量は変動する可能
性があり、また制御するのが困難でありうる。物質流量、有効性(%Ca、O)
及び石灰反応性(水相反応の迅速性)の変化は、石灰消化槽/カセイ化漕液中の
Na 2C03濃度に影響するが、測定及び制御するのは極めて困難である。し
かし、緑液の流量及び濃度は全く容易に測定及び制御しうる。ここに提案された
方策は、石灰消化槽への緑液流量を制御して、石灰において生じる変動に拘らず
、石灰消化槽/カセイ化槽液中のNa 2 CO3濃度を所望値に維持する。緑
液濃度は、制御ループにおいても制御される。この方策の利点は下記の如くであ
る。
】、一定の所望のNa 2 G03a度が石灰消化/カセイ化反応において容易
に判例され、安全かつ効率的操作を確保する。
2 石灰消化/カセイ化工程が、緑液の流量及び濃度を調節することにより制御
され、その調節は技術的に全く容易に達成される。石灰の濃度、活性及び流量を
制御丈ることは、技術的に困難であり、従って通常の限度内で変動するままにし
て置かれ、そして緑液の流量がその変動に応答して調節される。この方策は、液
の流量及び濃度の変fヒに応答して石灰流量を調節しようと試みる諸方策よりも
、はるかに正確な制御を与える。
3 この方策は、系における重要な成分の炭酸ナトリウムの直接測定に基いて工
程全制御する。これ・は、T T A液伝導度、液密度、または工程諸液中のN
a2CO3のその他の間接的概略指標に基く諸方策よりも、はるかに正確な制御
を与える。
総合液室生産量(1分当り生成白液量)は石灰消化槽への石灰の流トンてよって
制御されることになる。総合的な工場液均衡全保持するのに、その生産量は増加
または減少されなければならないので、石灰消化槽に添加される石灰の流量はそ
れに対応して増加または減少される。緑液流量は利・御ループによって自動的に
制御されて、白液中に所望のNa2CO3濃度を維持する。
薬剤在庫(石灰及び液貯蔵水準)及び工場生産量の両者!・ま、この方策によっ
て維持されつる。薬剤在庫及び/または生産量は、手動または自動的に制御さる
うる。
最後の手段は、蒸解工程で使用されるべく蒸解設備へ送られる白液中の水酸;ヒ
ナトリウム、炭酸ナトリウム及び硫化ナトリウムの濃度を測定することである。
蒸解槽へ仕込まれるべき液の量を正確に決定できるように、白液中の水酸比す)
IJウム及び硫化ナトリウム濃度を測定することは、重要である。硫化ナトリ
ウム濃度の変化(回収ボイラーで発生)は、白夜のAA/EA濃度に影響を与え
うる。
本装置は、適宜なラインからサンプル−緑液、石灰消化/カセイ化槽液、または
蒸解槽への白液−を採り、必要ならばそのサンプルを濾過し、測定した量を採取
し、その測定量を酸と反応させて硫化水素及び二酸化炭素を発生させ、そしてそ
れらのガスの量をガスクロマトクラフで測定する。この装置は四つの主要な回路
、すなわちフィルター回路、サンプリング回路、反応器回路及びガスクロマトグ
ラフ回路、を有する。この装置が石灰消化槽またけカセイ化槽からの液を分析す
べきであるならば、マッド分離回路もまた使用される。一つの試験サイクル中に
多くの操作またはモードが各回路においてなされる。これらのモードは、工場の
相異なる操作に応じて異なるシーケンスでなされる。
装置は長時間にわたって一定堅実に働かなければならずまた再現性ある結果を与
えなければならない。例えば、液は、腐蝕性であり、またラインを詰まらせるこ
ともありうる。本発明音等9
、は、腐蝕をなくし、またラインの詰まり全啄めて低減する装置を案出した。こ
れに(は、多くの研究及び工場試験及び完成のための訂設計が必要とされた。試
、験中に、被分析液、反応の完結度及び反応性ガスの稠度が、工程制御を不可能
(でするような結果の変fヒ全起こすであろうことが発見された。再び、多くの
研究及び工場試験を要して、その問題の認識をし、その問題の原因を発見し、そ
して補正手段を講じた。本装置及び制御ロジックは、数年間にわたり続いた数人
・年の作業の結果であり、本出願は、出願日時点での発明者の該問題及び解決の
解釈を表示するものである。その作業は継続している。
図面の簡単な説明
第1図は、試験装置の主要概念の線図である。
第2図は、装置のフィルター回路の線図である。
第3図は、三単位形式1作するときの装置のための三フィルター回路の線図であ
る。
第4図は、マッド分離回路の線図である。
第5図は、装置の反応器の断面図である。
第6図は、装置の反応器の上平面図である。
第7図は、反応室の内面平面図で、部分的に断面図として反応室内の磁気スピン
パー駆動器及びスピンバーを示している。
第8図id、箸7図の線8−8に沿った断面図である。
第9図は、典型的緑液サンプルから得られたガス分析の経過中のガスクロマトグ
ラフ電圧出力のプロットである。
第10図、は、データ収集回路の概略線図である。
第11図は、ハルプ工場に2ける単ループ装置の線図である。
第12図は、パルプ工場1cおける二重ループ装置の線図である。
第13図は、パルプ工場しておける三重ループ装置の、函図である。
第14図はカスケード式制御の線図である。
好ましい具体例の記載
本装置は、四つの主要回路、すなわちフィルター回路、サンプリング回路、反応
器回路及びガスクロマトグラフ回路を有する。本装置が石灰消化またはカセイ化
槽からの液を分析すべきでめるならば、マッド分離回路もまた使用される。これ
らの回路のそれぞれは、一つの試験サイクル中に行:bれる多くの操作またはモ
ードを有する。これらのモードは工場の特定の操作に応じて異なるシーケンスで
なされる。回路の各々について部品及びモードを以下説明する。次いで可能なシ
ーケンスを説明することにする。
装置内の操作可能な弁の殆んどは、二位置(二切替)弁であることに注目すべき
である。これは操作の容易及び簡単のためである。三位買弁または多孔弁は、い
くつかの特殊応用において使用される。そのような弁が使用される場合には、そ
れらの弁の使用が注記されている。
フィルター回路
フィルター回路の目的は、液から粒状物質を除去して、試験装置の閉塞、及び液
の真の組成を変えるおそれのある薬剤副反応の両方を防ぐことである。
以下の説明は、第2及び3図のフィルター回路に向けられて1
いる。第3図に示した三回路配列ておけるフィルター回路のそれぞれは、同じ部
品及び操作シーケンスを有するであろうから、これらの回路における個々の要素
については同じ参照番号を用いることにする。
この回路は下記の構成部材を有する。
FS−フィルター衝撃ド−ム。
ライン(配管)
ML −力セイ化装置内のミル液ラインであって、サンプリングされる液に応じ
て、緑液清澄器〜石灰消化槽間、石灰消比槽〜第1カセイ化槽間、第1〜第2カ
セイ化槽間、または清澄白液貯蔵タンクル蒸解槽間のライン。
L22−フィルター出ロラインL30Aからサンプリング回路へのサンプリング
ライン。
L28−サンプリングされている液をて応じて、フィルター回路から、清澄器、
石灰消比槽、またはカセイ化槽への液返却ライン。
L29−ミル液ラインMLからフィルター回路への液供給ライン。
L30−クイ/フタ−Fの上部から液返却ラインL28へのフィルター出ロライ
ン
L30A−フィルターFからサンプリングラインL22へのフィルター出ロライ
ン。
L30B−フィルター出ロラインL30Aからフィルター逆洗ラインL31への
フィルター出ロライン。
L30cmフィルター出ロラインL30Bがら液返却ラインL28へのフィルタ
ー出ロライン。
L31−弁V28からフィルター出ロラインL30Cへのフィルター逆洗ライン
。
L32−フィルター回路入ロラインL29から液返却ラインL28へのフィルタ
ーバイパスライン。
L33−フィルター衝撃ビームFSの頂部への空気入口ライン。
L33A−空気供給源から水逆洗ラインL37への空気入口ライン。
L33B−水逆洗ラインL37とフィルター衝sド−ムFSとの間の空気及び水
入口ライン。
L34−弁V28とフィルターFの底との間のフィルター人口及びフィルター逆
洗出ロライン。
L35−フィルター回路液供給ラインL29から弁V28への入口ライン。
L36−水供給ライフ・
L37−水供給ラインL36から入口ラインL33Bへの水逆洗V21−フィル
ター出ロラインL30A中の弁。二位置:聞及び閉。
V22−サンプリングラインL22中の弁。二位置:聞及び閉。
13
V24−フィルターバイパスラインL32中の弁。二位置:聞及び閉。
V26−空気入ロラインL33A中の弁。二位置:聞及び閉。
V28−フィルター逆洗ラインL31、フィルター人ロラインL:34及び入口
ラインL35の接合点におけるフィルター人口逆洗三方向T形弁。二位置:位置
1(逆洗)(1B)−フィルター逆洗ラインL31とフィルター逆洗出ロライン
L34とに対して開、入口ラインL35に対して閉;
位置2(フィルター)(2F)−フィルター人ロラインL34と入口ラインL3
5とに対して開、フィルター逆洗ラインL31に対して閉。
V29−水逆洗ラインL37中の弁。二位置二聞及び閉。
チェック弁
V18−ラインL30を介してフィルターFへの流入を防止するための、フィル
ター出ロラインL3QB中のチェック弁。
V23−ラインL31を介してフィルターFへの流入を防止するための、フィル
ター逆洗ライン31中のチェック弁。
V2OrフィルターF内に圧力を与え、また弁■22が開いているときにサンプ
リングラインL22中へ選択的流入を引き起こすだめの、フィルター出ロライン
L3QB中の背圧弁。
V19−液返却うインL28中の修理弁。
V25−フィルター回路液供給うインL29中の修理弁。
フィルター回路はいくつかの操作モードを有する。
ノミ・イパスモード(フィルターへの液なし)(バイパス)第1のモードは夜バ
イパスモービであり、この場合には液は、バイパスラインを介してミル液ライン
から採取され、フィルター内を通ることなく石灰消化槽またはカセイ化槽へ返却
される。
L28−フィルター回路からの液返却ライン。
L29−ミル液ラインMLからフィルター回路への液供給ライン。
L32−フィルター回路入ロラインL29からフィルター回路出ロラインL28
へのフィルターバイパスライン。
V21−−yイルター出ロラインL30A中の弁/閉。
V22−サンプリングラインL22中の弁/閉。
V24−フィルターバイノξスラインL32中の弁1./開。
V26−空気入ロラインL33A中の弁/閉。
V28−フィルター人口・逆洗弁/位置1(逆a)(tB)−フィルター逆洗ラ
インL31及びフィルター逆洗出ロラインL34に対して開、入口ラインL35
に対して閉。
5
V29−水逆洗ラインL37中の弁/閉。
チェック弁
V18−ラインL30を介してフィルターFへの流入を防止するだめの、フィル
ター出ロラインL30B中のチェック弁。
V23−ラインL31を介してフィルターFへの流入を防止するだめの、フィル
ター逆洗うインL3’l中のチェック弁。
修理弁
V 1.9−液返却うインL28中の修理弁。
V25−フィルター回路液供給うインL゛29中の修理弁。
流れ
ML−V25−L29−V24−L32−V19−L23゜時間
時間(ri変動する。
e、濾過モート?(フィルター)
第2のモードは、液濾過モードであシ、この場合には、液はミル液ラインから採
取され、フィルターFで濾過され、返却ラインへ返却されて、液の定常状態Pa
を設定する。
ML −ミル液ライン。
L28−フィルター回路からの返却ライン。
L29−ミル液ラインMLからフィルター回路への液供給ライ■6
ン。
L30−フィルターFの上部から返却ライン■」28へのフィルター出ロライン
。
L34−弁V 2 gからフィルターFの底へのフィルター人ロライン。
L35−フィルター回路液供給ラインL29から弁V28へのV21−フィルタ
ー田ロラインL30A中の弁/開。
V22−サップリングラインL22中の弁2/閉。
V24−フィルターパイパスラインL32中の弁/閉。
V26−空気入ロラインL33A中の弁/閉。
V28−フィルタル入口・逆洗弁/位置2(フィルター)(2F)−フィルター
人ロラインL34と入口ラインL35とに対して開、フィルター逆洗ラインL3
Jに対して閉。
V29−水逆洗ラインL37中の弁/閉。
チェック弁
■18−ラインL3’0を介してフィルターFへの流入を防止するだめの、フィ
ルター出ロラインL3QB中のチェック弁。
V23−ラインL3tを介してフィルターFへの流入を防止するための、フィル
ター逆洗うインL31中のチェック弁。
17
V2O−フィルター出ロラインL30B中の背圧弁。
修理弁
V ]、 ]9−フィルター回路液返即ラインL28の修理弁。
V25−フィルター回路液供給うインL29中の修理弁。
流れ
ML−V25−L29−L35−V28−L34−F−V21−L30−V2O
−V18−V19−L28゜注記
分析器を最初に始動させるときには、フィルターサイクルは、第1の反応のため
の液サンプルを与えるように直ちに実施される。引続くすべての反応のために、
フィルターサイクルは、系中の別のところの作用によって決定される時点に開始
される。
それは、新しい液サンプルが望まれるときにスイッチが入れられるンークエンサ
ー出力によって開始されうる。これは、酸ポンプAP2を満たすことにより、ま
たは反応器R1に圧力を加える弁を開くことにより信号が与えられる。
時間
60秒−フィルターの下部を液でt4りし、そしてサンプルラインL22に対し
て一定の液サンプルを与えるためにL30中に適当な流れを与えるのに必要とさ
れる時間に応じて変るである第3のモードは液サンプリングモードであり、この
モードでは液はミル液ラインから採取され、濾過され、そしてサンプリング回路
へ送られて、試験サンプルを与える。部品、ライン、弁及び弁位置は、このモー
ドにおいては第2のモード、すなわちフィルターモードと、下記の変化V外、同
一である。
L22−フィルター出ロラインL30Aからサンプリング回路V22−サンプリ
ングラインL22中の弁/開。
圧力弁
V2O−フィルター出ロラインL30B中の背圧弁は、サンプリングラインL2
2へのr過済液の選択的分岐流入を起こすために背圧を与える。
流れ
ML−V25−L29−L35−V28−L34’−F−V2] −L30A:
次いで
一部はV22−L22を経てサンプリング回路へ。
一部av2o−L30B−V18−L30C−V19−L28゜時間
60秒−新しい液でサンプル回路を完全にフラッシュし、満たすのに必要とされ
る時間をτ応じて変る。
停サンプリングモード(停)
第4のモードは停サンプリングモードであり、これはサンプリング回路中のサン
プル弁V22の位置切替えのための停止で9
ある。部品、ライン、弁、弁位置伎び原註け、第2のモードのフィルターモート
ゝにあ・けると同じである。
時間
5秒、寸たけ弁V 22の閉鎖を確保するのに必要な時間。
液逆洗モード
第5のモードは、液逆洗モードであり、とのモードではフィルター中の粒状物を
フィルターから返却ラインへ逆洗するため(C液を用いる。これは二段階で行わ
れる。
段階 1(逆洗])
段階1では、フィルター出口弁V21を閉じ、ミル液ラインMLからの液がフィ
ルターをフィルター衝撃ド−ムFSの中間FS−フィルター衝撃トゞ−ム。
L29−ミル液ラインMLからフィルター回路への液供給ライン。
L33−フィルター衝撃ドームFSの頂部への空気入口ライ1 ン0
L34−弁V28からフィルターFの底へのフィルター人ロライン。
L35−フィルター回路液供給ラインL29から弁V28への入口ライン。
関係する弁
V2]−フィルター出ロライ/L3QA中の弁2/閉。
V22−サンプリングラインL22中の弁、/閉。
V24−フィルターバイパスラインL32中の弁7/閉。
V26−空気入ロラインL33A中の弁/閉。
V28−フィルター人口・逆洗弁、7′位置2(フィルター)(2F)−フィル
ター人ロラインL34及び入口ラインL35に対して開、フィルター逆洗ライン
L31に対して閉。
V29−フィルター逆洗うインL37中の弁/閉。
修理弁
V2s−フィルター回路液供給うインL29中の修理弁。
流れ
ML−V25−L29−L35−V28−L34を経てF中に入りFSの中間ま
で。
10秒、またはフィルターを逆洗するのに足る液を与えるのに必要とされる時間
。
段階 2(逆洗2)
段階2では、フィルター衝撃ド−ムFSの頂部で入れらり、た空気が、液をフィ
ルターFのフィルターエレメントを経て、フィルターエレメント入口の外へ、フ
ィルター逆洗出ロラインL34を経て、次いで逆洗9475月、フィルター出ロ
ラインL30G及びフィルター回路液返却ラインL28を経て駆動する。
21
L28−フ・イルター回路からの液返却ライン。
L3oC−フィルター逆洗ラインL31からフィルレター回う液返却ラインL2
8へのフィルター出ロライン。
L31−弁V 28からフィルター出ロラインL30Gへのフィルター逆洗ライ
ン。
L33−フィルター衝撃ド−ムFSの頂部への空気入ロライL34−フィルター
Fの底から弁V2gへの、フィルター逆洗V21−フ・イルター出ロライノL3
0A中の弁7・′閉。
V22−ザンプリングラインL22中の弁/閉。
V24−7’(ルターバイパスラインL32中の弁、/開。
V26−空気入ロラインL33A中の弁2./開。
V28−フィルター人口・逆洗弁7・′位置1(逆洗)(IB)フィルター逆洗
ライ/L31及びフィル逆洗−逆洗出、 ロウインL34に対して開、出ロライ
几35に対して閉、
■29−水逆洗ラインL37中の弁7/閉。
チェック弁
V]8−ラインL30からフィルターFへの流入を防ぐためV23−ライ/L3
]からフィルターFへの流入を防ぐだめの、逆洗ラインL 31中のチェック弁
。
修理弁
V 19−フィルター回路液返却ラインL 28中の修理弁。
V26−L33を経てF中へ。
液
F−L34−V28−V23−L31−L3oc−v19−L2s。
時間
15秒、または適切にフィルターを逆洗するのVC必要とされ第6のモート9は
水逆洗モードであり、このモードではフィルター衝撃ド−ムFSの頂部から水を
導入して、フィルターエレメントから粒状物を洗出し、フィルターの底からフィ
ルター逆洗出ロラインL34、逆洗ラインL3+、フィルター出ロラインL30
G及びフィルター回路液返却ラインL28を経て流し出す。
水逆洗モードは、通常、第1のモード、バイパスモー1−゛の代すて行われ、第
5のモード、液逆洗モードの次に行われる。それは、フィルターが粒状物で過度
に汚れたときには何時でも実施される。液供給は通常停止さユる。部品、ライン
、弁及び弁位置は、下記の追加及び変更をなせば、第5のモードの段階2、即ち
液逆洗モードの段1昔2におけるものと同じであo03
関係するフィン
L:3’3A−フィルター衝撃ド−ムへの空気ライン使用せず。
L33B−水逆洗ラインL37からフィルター衝撃ド−ムFSの頂部への入口ラ
イン。
L36−水供給ライン。
L37−水供給ラインL36から入口ラインL33Bへの水道V26−空気入ロ
ラインL33A中の弁/閉。
V29−水逆洗ラインL37中の弁/開。
L36−V29−L37−L33B−F−L34−V28−V23−L3]、−
L30C−V19−L28゜60秒、またはフィルタエレメントの完全な洗浄を
行うのに必要とされる時間。
マッド分離回路−石灰消化/カセイ化槽白液制御用途のためには、液サンプルを
石灰消化槽またはカセイ化槽から直接に得て分析するのがしばしば望ましい。こ
の液は8〜10重量係の懸濁した炭酸カル/ラムマッド固形分を含み、これは分
析の前に除去されなければならない。この液中に存在する固形分き量レベルは、
フィルターフィラメントを著しく詰まらせる恐れがあるので、フィルター回路へ
直接導入されるには高すぎる。マッド分離回路の目的は、液から大部分の固形分
を除去し、1%またはそれ以下の懸濁マッド固形分含量の「清澄」液を作ること
である。この「清澄」液は一過可能であり、従ってフィルター回路への液供給物
となる。マッド分離装置は分析装置の後続操作を全く妨害しないことに注目すべ
きである。
フィルター、サンプル、反応器及びガスクロマトグラフの各回路は、マッド分離
回路が用いられない場合と同じく作動する。
マッド分離回路は、フィルター回路(l′C許容されうる。夜サンプルを供給で
きるようにするだけである。
マッド分離の最良の方法は、連続沈降錐体を使用することであることが判明した
。、この装置(ri石灰哨化またはカセイ化槽から未清澄液を受け、その液から
マッドを分離し、そのマッドを石灰消化またはカセイ化槽へ返却し、そしてフィ
ルター回路に対して連続的に「清澄」液供給物全供給する。この分離装置及び方
法の利点は、操作の簡単性、信頌性、容易性、ならびVτフィルター回路への新
鮮な連袂的な液供給によりフィルター回路の操作が妨害されないことである。
沈降椎体自体は、小容積用途、Cおける8続的な液体−同体分離のために普通に
用いられるタイプの非機械的ンソクナ−である。この上うな装置の構造及び操作
の詳:rlfl iri周知であるので、ここでは詳しく述べないが、マクロウ
・ヒル・ノック社にューEJ、1950年)tDJ、H,−<リー編「ケミカル
・エンジニャーズ・ハンドブック」第3版の第940〜941頁((見ることが
できる。マッド分離回路(d、フィルター回路(C対して[a澄−1:の望まし
い流れ(約2〜3t/分)を引渡すような容量知設計25
さ扛るべきである。
以下の説明は、第4図((示さユたマッド分離回路のものである。この回路は下
記の部材から構成されている。
主要部材
T1一連続沈降錐体。
T2−清澄液タンク。
5PI−未清澄液供給ラインU”39から未清澄液供給ラインL 4. Oへの
未清澄液供給7βンプ。
5P2−フィルター回路液供給うインL29中の清澄液供給ポンプ。
B1−沈降錐体T1から清澄*供給うメンL43への騒乱パイプ及び洗たくリン
グ装置。
ライン
L29−フィルター回路への液供給ライン。
L39〜石灰消石灰(またはカセイ化槽)から未清澄液供給ランフS P ]へ
の未未清澄液供給ラインL 4. O=未清澄液供給ポンプSP1から、沈降錐
体入口ラインL41と沈降錐体T1との接合点への未清澄液供給ライン。
L 4. ]−未
【前層液供給ラインL 、4.0から沈降錐体T1への沈降錐
体入口ライン。
L42−未清澄液供給ラインL40から石灰消化槽(捷たはカセイ化槽)返却ラ
インL50への沈降錐体バイ・ξスライン。
L 4.3−騒乱バイブ/洗たくリング装置から、清澄液タンク入口ラインL4
4と清澄液タンクバイ・SスラインL46との接合点への清澄液供給ライン。
L44−清澄液供給ラインL43から清澄液タンクT2への清澄液タンク入口ラ
イン。
L45−清澄液タンクT2から清澄液バイ・Qスフ/溢流うインL48への清澄
液タンク溢ftライン。
L46−清澄液供給ラインL43から清澄液バイパス/溢流ラインL48への清
澄液タンクバイパスライン。
L 4.7−清澄液タンクT2から、フィルター回路液供給ラインL29と清澄
液タンクドレインラインL 5 ]との接合点への清澄液タンク出口ライン。
L48−清と液タンクバイパスラインL46と清澄液タンク溢流ラインL 4.
5との接合点から、石灰消化槽(カセイ化槽)返却ラインL50への清澄液タン
クバイパス7/溢流ライン。
L49−沈降錐体T1から石灰消化槽(カセイ化槽う返却ラインL50への沈降
錐体マッド排出ライン。
L50−清澄液タンクバイパス/溢流ラインL48、マッド排出ラインL49及
び沈降椎体バイパスライ/L42から、石灰消化槽(捷たはカセイ化槽)へ流:
几を返却する石灰消化槽(カセイ化槽)返却ライン。
LSI−清澄液タンク出口ラインL 47から返却ラインL5.0への清澄液タ
ンクドレインライン。
L52−ミル水供給源から未清澄液供給ラインL39への水フラツシユライン。
7
V2O−沈降錐体衣ロラインL41中の沈降錐体人口弁。二位置:開、閉。
V31−沈降椎体バイパスラインL42中の沈降錐体ノシ/ξヌ弁。二位置:開
、閉。
VB2−清澄液タンクバイノξスラインL46中の清澄液タンクバイパス弁。二
位置:開、閉。
VB2−清澄液タンク入ロラインL44中の清澄液タンク人口弁。二位置:開、
閉。
VB2−フィルター回路液供給うインL5]中の清澄液タンク出口弁。二位置:
開、閉。
V35=清澄液クンクドレインラインL51中の清澄液タンクトゞレイン弁。二
位置:開、閉。
VB2−水フラッシュラインL52中の水フラツシユ弁。二位置:開、閉。
VB2−未清澄液供給ラインL 4.3中の未清澄液供給弁。二位置:開、閉。
マッド分離装置は五つの操作モードを有し、これらは通濱操作モード、清澄液タ
ンクバイ・♀スモード、沈降錐体ノミイ・ξスモード、回路閉鎖/水フラツシユ
モード及び回路閉鎖7/待期モード第1のモードは通常操作モードである。回路
は通常はこのモードのままである。回路は、マッド分離またはフィルター回路の
($埋の必要により、または石灰消化/カセイ化工程の閉鎖の際に必要とされる
場合にのみ、このモードから外される。
関係する主要部材
T1一連続沈降錐体。
T2−清澄液タンク。
5PI−未清澄液供給ランプ10N0
SP2−清澄液供給ボンプ10N0
B1−騒乱・ξイブ/洗たくリング装置。
関係するパイプ
L29−フィルター回路への液供給ライン。
L39−未清澄液供給ライン。
L40−未清澄液供給ライン。
L41−沈降錐体入口ライン。
L43−清澄液供給ライン。
L44−清澄液タンク入口ライン。
L45−清澄液タンク溢流ライン。
L48−清澄液タンクバイパス/溢流ライン。
L49−沈降錐体マッド排出ライン。
L50−石灰消化槽(カセイ化槽)゛返却ライン。
操作弁/位置
V2O−沈降錐体入口弁/開。
V31−沈降錐体バイ・ξス弁/閉。
VB2−清澄液タンクバイパス弁7・′閉(または絞られる)。
L50が閉塞されないように返却ラインL5oに対していく分かの清澄液を導く
ように回路が操作される場合Gで部分的に絞られることがある。
VB2−清澄液タンク人口弁2./開。
VB2−清澄液タンク出口弁、/開。
VB2−au液タンクドレイン弁/閉。
V36−水フラッシュ弁、/閉。
VB2−未清澄液供給ライン。
石灰消化槽(またはカセイ化漕)からVB2−L39−SPI−L40−V2O
−L41e経iT1中へ。
L47−VB2−3P2−L29゜
マット9
T1からL49−L50を経て石灰消化槽(またはカセイ化槽へ。
時間は変動する。回路は通常はこのモードでろり、この回路またはフィルター回
路の保全のため、あるいは石灰消化及びカセイ化工程の閉鎖のときのみ、このモ
ートゞから外れる。
第2のモー1は−vlI澄液タンクパイ・ξスモードである。このモードは、清
澄液タンクへの清澄液の流れを停止する必要があるときに使用される。これは、
回路のこの部分を修理する必要により、あるいはフィルター回路への清澄液の流
へを停止するのが必要とされるようなフィルター回路の修理の必要によシ、要ャ
うゎ96゜ 待7“肛0−501318(12)T1一連続沈降錐体。
T2−清澄液タンク。
5PI−未清澄液供給ランプ10N0
SP2−清澄液供給ポンプ10FF。
Bz−騒乱・ξイブ7/洗たくリング装置。
関係するライン
L39−未清澄4.供給ライン。
L40−未清澄液供給ライン。
L41−沈降錐体久ロライン。
L43−9澄液供給ライン。
L46−清澄液タンクバイ−執ライン。
) L47〜清澄液タンク出ロライン。
L48〜清澄液タンクバイパス4/溢流ライン。
L49〜沈降錐体マッド排出ライン。
L50−石灰消化槽(またはカセイ化槽)返却ライン。
LSI −清澄液タンクドレインライ/。
操作弁/位置
V2O−沈降錐体入口弁/開。
VB2−沈降錐体バ・イ・臘弁/閉。
VB2−清澄液タンクパ・イ・9ス弁/開。
VB2−清澄液タンク人口弁/閉。
VB2−清澄液タンク出口弁5./閉。
VB2−清澄液タ/クドレイン弁/開。
V36−水フラソンユ弁、/閉。
V37〜未清澄液供給弁/開。
石灰消化槽または力でイ化槽からVB2−L39−L39−3PI−L40−V
2O−L4.1を経てTl中へ。
清澄液
T1からBl−L43−VB2−L46−L48−L50を経て石灰消化槽また
はカセイ化槽へ。
T2からL47−L35−LSI−L50を経て石灰消化槽またはカセイ化槽へ
。
時間
のに必要とされる程度だより異なる。
は、回路のこの部分を修理するのに沈降錐体の操作を停止する必要があるときに
使用さ几る。清澄液の流れは、このモードでは中断されるので、フィルター回路
及び分析器へのサンプルの流れはなくなる。
関係する主要構成要素
5PJ−未清澄夜!#蛤ポンプ10N。
5P2−清澄液供給ポンプ10FF0
2
関係するライン
L39−未清澄液供給ライン。
L40−未1青澄液供給ライン。
L42−沈降タンクパ4 、Bスライン。
L47−清澄液タンク出口ライン。
L50−石灰消化槽またはカセイ化漕返却ライン。
LSI−9澄液タンクト゛レインラ・rン。
操作弁/位置
V2O−沈降タンク人口弁、/ilI。
VB2−沈降タンク/Zイ/執弁7./開。
■32−清澄液タンクパイ・ξス弁1./閉。
VB2−清澄液タンク人口弁、′開。
VB2−清澄液供給弁7/開。
VB2−?W澄液タンクドレイン弁7/開。
V36−水フラッシュ弁/開。
VB2−未清澄液供給弁7/開。
石灰消化槽またはカセイ化槽がらVB2−L39−3PI −L40−VB2−
L42−L50を経て石灰消化槽またはカセイ化槽へ。
時間
沈降錐体のバイパスを必要としている保全:し埋〒完了するの6で必要とされる
時間で変動する。
33
第4のモードは回路閉鎖/水フラツシユモードである。このモードは保全のため
、または石灰消化/カセイイヒ工程の閉鎖Qて応じて、回路を完全に閉鎖する必
要があるときに使用される。
系への未清澄液の流れは停止され、すべてのライン及び主要部分は水でフラッシ
ュされてそれらが清浄かつ不閉塞状態であるT1−沈降錐体。
T2−清澄液タンク。
SPI昧清澄液供給ポンプ/○N0
SP2−清澄液供給ポンプ10N0 ・B1−騒乱バイブ/洗たくリング。
関係するライン
L40−未清澄液供給ライン。
L41−沈降タンク入口ライン。
L42−沈降タンク出口ライン。
L43−清澄液供給ライン。
L44−清澄液タンク入口ライン。
L45−清澄液タンク出口ライン。
L46−清澄液タンクツ何ノミスライン。
IL47−清澄液タンク出口ライン。
L4.8−清澄液タンクノぐイ・ξスフ/溢流ライン。
L49−沈降錐体マノド排出ライン。
L50−石灰消化槽またはカセイ化槽への返却ライ/。
LSI−清澄液クンクドレインライン。
V2O−沈降錐体入口弁/開。
VB2−沈降錐体バイパス弁、/開。
VB2−清澄液タンクバイ・ミス弁/開。
VB2−清澄液タンク人口弁7/開。
VB2−清澄液タンク山口弁、/開。
■35−清溌液タンクドレイン弁/′開。
VB2−水フラッシュ弁、/開。
VB2−未清澄液供給ライン。
L52−VB2−L39−3P1−40を経て: ′V31−L42−L50を
経て石灰消化槽またはカセイ化槽へ。
V3o−L41e経てTlへ。
T1からL49−L50を経て石灰消化槽またはカセイ化槽へ。
T1からBl−L43を経て:
VB2−L46−L48−L50に=経て石灰消化槽I;&はカセイ化槽へ。
V 33 L 44 kB ’ic T 2 ヘiイ”’CL 47 f Q
テ;V34−8P2−L29゜
VB2−L51−L50を経て石灰消化槽またはカセイ化槽へ。
5
時間
15分、または水で回路を完全にフラッシュするのに必要とされる時間。
注記
上記の操作は回路全体を水で完全にフラッシュする。選定された弁を所望ならば
閉じて、回路の選定されたライン及び部分のみに洗浄水を導くこともできる。回
路全体をフラソンユすることは必ずしも必要または望ましいものではない。
回路閉鎖/待期モード
第5のモードは回路閉鎖、/待期モードである。このモードは回路づ;水でフラ
ッシュされた後に用し0られ・る。回路は「待期(スタンバイ)」状態にあり、
再始動されるまでこの状態のますべての構成要素は[−待期−している。すべて
のタンクは液を抜かれてあり、またすべてのポンプは○FF″′cある。
L土と
すべてのラインはフラッシュされ、液を抜力1れてあシ、待規■i3〇−沈降タ
ンク人口升/開。
VB2−沈降タンクバイ・ミス弁/閉。
VB2−清澄液タンク/シイ・ξス弁2/閉。
VB2−清澄液タンク人口弁/開。
VB2−清澄夜供給弁、/開。
VB2−清澄液タンブト5レイン弁2/閉。
VB2−水フラッシュ弁/閉。
VB2−未清澄液供給ライン。
流れ
り/り及びラインが空で液抜さされた状態であり、回路内に流れはない。
回路を再始動し、第]の通常操作モードに戻すには、未清澄液供給弁V29を開
き、ポンプSPl及びSF3のスイッチを入れる。そうすると回路は通常操作に
再び戻る。回路は、すべての夕/りが満たされ、回路が平衡に達してしまうよう
にするために、分析器系の残りの部分を始動させる前に、始動して少なくとも3
0分間運転されるべきである。
サンプリング回路
サンプリング回路の目的は、測定された液サンプル及び測定された量の酸を採取
すること、それらを反応器が受け入れることができるまでそれらを別々江保持す
ること、及びそれらを反応器へ移行させることである。それは二つの主要な部分
、即ちと第1図の右側部に示した酸部分とである。サンプルループは濾過された
液の1Qccのサンプルを得、そして酸ポンプ(l−1,10%(容量)硫酸(
約22N)の50ccのサンプルを得る。酸ポンプは全50r;cの酸を配分す
るように動くが、40CCたけか反応器へ行く。残部はサンプルループ中に残さ
れて、液サンプリングモード中に新しい液がその酸を置喚するときに洗い出され
る。
37
それは下記の要素を有する:
主要構成要素
5L2−10ccの一過された液サンプルを採取するためのサンプルループ。そ
れはサンプル弁’J 14の孔P5及びP6に接続されている。
API−正移動酸ポンプAP2中のピストンを作動させるための空気ピストン。
二つの位置:位置1(酸取り込みまたは充満)(IF);位置2(酸排出または
移送)(2T)。
AP2−10%硫酸の5Qccサンプルを得るための正移動酸ポンプ。二つの位
置:位置」(帆充満または待期)(IF);位置2(酸排出または移送)(2T
)。
ライン
L9−凝集防止剤供給源から酸供給ラインL20への凝集防止剤ライン。
L12−空気供給ラインL27から弁工1への空気ライン。
Li2−サンプル弁V 14を位置1(サンプリング)(Is)へ動かすための
空気を供給するための、弁11からサンプル弁■14の孔P1への空気ライン。
L ]、 ]6−サンプル弁V1を位置2(移送)(2T)へ動かすための空気
を供給するための弁■11からサンプル弁’J ]、 4の孔P2への空気ライ
ン。
Li2−サンプル弁14の孔P4から反応器R1の孔R9へのサンプルライン。
Li2−酸ラインL121からサンプル弁14の孔P3への酸2.7゜ 特表昭
GO−50131804)L20−酸供給源から酸ラインL21への酸供給ライ
ン。
L21−酸ラインL19及びL20の接合点から酸ポンプAP2への酸ライン。
L22−フィルター系からサンプル弁V 14の孔P8へのサンプルライン。
L23−サンプル弁V14の孔P7から排水溝へのサンプルライン。
L24−APIのピストンを外向きに位置1(酸充満)(IF)へ動かすための
、弁V17からAPI中のピストンの内11:11への空気ライン。
L25−APIのピストンを内向きに位置2(酸移送)(2T)へ動かすための
、弁V17からAPI中のピストンの外1則への空気ライン。
L26−空気供給ラインL27から弁V]7への空気ライン。
L27−空気供給ライン。
Vll−空気ラインL14を空気ラインL15または空気ラインL16へ連通さ
せてサンプル弁V 14の位置を定めるためのソレノイド作動空気弁。二つの位
置:位置1(サンプリング)(1,S)−空気ラインL14は空気ラインL15
へ接続される;位置2(移送)(2T)−空気ラインL14は空気ラインL16
へ接続される。
9
V ]、 ]4−空気作動サンプル弁二つの操作孔を有する。pHPk位置1(
サンプリング)へ動かすために空気を入れるように空気ラインL15へ接続され
ている。
P2−弁を位置2(移送)へ動かすための空気を入れるため空気ラインL16へ
接続されている。
また空気作動サンプル弁は六つのサンプル孔を有する。
P3−酸ラインL19へ接続されている。
P4−サンプルラインL17へ接続されている。
P5−サンプルループSL2への入口。
P6−サンプルループSL2からの出口。
P7−排水溝ラインL23へ接続されて1八る。
P8−サンプルラインL22へ接続されている。
それは二つの位置を有している:
位置1(サンプリング)(1,8)〜サンプルをフィルター回路からサンプルル
ーゾSL2中へ受け入れる。孔p5. p5. P7及びP8を接続。
位置2(移送)(2TU−サンプルをサンプルループSL2から反応器」1へ送
る。孔P3.P4.P5及びP6を接続1−1そして酸仕込物をAP2からサン
プルループSL2を経て反応器1へ送る。
vi、7−空’Aう・fンL2I3を空気ラインL24または空気ラインL25
へ接続するルノイド作動空気弁。二つの位置:位置1(酸充満)(IF)−空気
ラインL26は空気ラインL25へ接続される:位置2(酸移送)(2T)−空
気ラインL26は空気ラインL24へ接0
V12−サンプルラインL17中のチェック弁、反応器R1からサンプリング回
路へ物質またはガスがラインL17を経て戻るのを防ぐ。
V15−酸ラインL19中のチェック弁、酸ポンプの充満モード中にLi2から
L20を経てAP2への酸の逆流を防止する。
V16−酸供給うインL20中のチェック弁、酸移送モード中に酸供給ラインL
20を介しての酸の逆流を防止する。
圧力調整弁
AR2−空気ラインL26中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインL ]、 4中の圧力調整弁。
サンプル弁及びそれの関連サンプルループは測定された液サンプルを受け、保持
する。酸系は液サンプルから離れた測定量の酸を受け、保持する。これらは反応
器がサンプル及び虚を受け入れることができるまで保持される。次いで回路はサ
ンプルその次に酸を反応器R1へ移送する。この後者の工程中に、酸はサンプル
ループSL2を通過する。これによって下記の二つの目的が達成される:(1)
サンプルが酸(てよって反応器装置へ移送される、そして(2)その注入中にサ
ンプルルーズが酸によって清浄化される。移送後に、いく分かの酸がループ内に
残り、ループ内に残留することがある残留物を溶解することばなる。各々の液分
析前のサンプルルーズの清浄化は、取扱/−1液がそれと41
接触する何らかの表面上に晶析する傾向があるので、重要である。次のサンプル
受は入れ中に、サンプルはサンプルループSL2内を循環され、ラインL23を
介してその系を出る。これは、存在しうるすべての酸及び残留物がサンプルルー
プから除去され、また新しいサンプルが本方法で現在使用されている液の代表サ
ンプルであるようにするには、60〜100秒要する。
サンプリング回路はいくつかの操作モードを有する。これらのモードの多くにお
いて、弁の作動配置は同一である。
初期酸フラッシュサイクル(モード1〜4)は、サンプル分析が始まる前に、サ
ンプル系を酸で清浄化し、酸を充満すようにするために、始動時に実施さnる。
始動時Qて、サンプル(は閉鎖状態のサンプル系の状態に応じてサンプルループ
内に存在しても、存在しなくてもよい。
待期モード(待期1)
第1のモードは待期モードであり、このモードでは、閉鎖状態のサンプルループ
の状態に応じて、サンプルループ内に酸または液が存在する。
関係する主たる要素
5L2−サンプルループ/IQccの酸または液で満たされている。
API−酸ポンプのピストンを作動させるための空気作動ピストン/位置1(酸
充満)(IF)。
AP2−酸ポンプ/位置1(酸充満)(IF)。
関係するライン
L12−空気供給ラインL27から弁Vllへの空気ライン。
特表昭60〜501318θの
Li2−弁V ]、 1からサンプル弁■14の孔P1への空気ライン。
R24−弁17からAPIのピストン内側への空気ライン。
R26−空気供給ラインL27から弁17への空気ライン。
R27−空気供給ライン。
Vll−ソレノイド作動空気弁/位置1(サンプリング)(IS);空気ライン
L14及びLi2を接続。
V14−空気作動サンプル弁2/位置1(サンプリング)(Is);孔P5.P
6.P7及びR8を接続。
V17−ンレノイビ作動弁/位置1(酸充満)(IF);空気ラインL26及び
R24を接続。
チェック弁
’J 15−酸ラインR19中のチェック弁、ラインL 1.9中に酸を保持す
る。
V16−酸洪給うインL20中のチェック弁、酸ラインL210及びR21中に
酸を保持する。
圧力調整弁
AR2−空気ラインR26中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインR14中の圧力調整弁。
R27−A、R3−Li2−Vll−Li2−PleffてVlvへ。
R27−AR2−R26−V17−R24fc経てAPIへ。
3
第2のモードはサンプル弁転位モードである。サンプル弁はサンプル受は入れ位
置からサンプル移送位置へ動かされる。
関係する主たる部材
5L2−サンプルループ/ I Occの酸存在。
API−酸ポンプ内のピストン作動のための空気作動ピストン7/位置1(酸充
満)(lF)。
AP2−正移動酸ヂンプ/位置1(酸充満)(IF)。
関係するライン
L 14−空気供給ラインL27から弁”v’ 11への空気ライン。
Li2−弁V 11からサンプル弁V 14の孔P2への空気ライン。
R24−弁V17からAPtのピストン内側への空気ライン。
R26−空気供給ラインL27かも弁’J 17への空気ライン。
R27−空気供給ライン。
vit−ルノイド作動空気弁/位置2(移送)(2T);空気ラインL14及び
Li2を接続。
V14−空気作動サンプル弁7/位置2(移送)(2T);孔P3.P4.P5
及びR6を接続。
V17−ンレノイド作動空気弁、/位置1(酸充満)(IF);空気ラインL2
6及びR25を接続。
V15−酸ラインR19中のチェック弁、ラインR19中に酸を保持する。
V16−酸供給うインL20中のチェック弁、酸ラインL2゜及びR21中に酸
を保持する。
五カ調整弁
AR2−空気ラインR26中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインR14中の圧力調整弁。
R27−AR3−Li2−Vll−Li2−R2をllて’v’14”−。
R27−AR2−R26−V17−R24を経てAP7へ。
時間
5秒、またばV14を完全に切替えるのに要する時間。
酸移送モード(移送1)
第3のモードは、酸ポンプAP2がその中の50 ccの酸をサンプルループS
L2を経て反応器へ圧送する移送モードである。
酸を用いての系の初期フラッシングは、サンプル分析の開始前に系が酸で清浄化
さ亀酸で満たされるようにするためKなされる。
API−酸ポンプのピストンを作動させるための空気作動ピストン/位置2(酸
移送)(2T)。
AP2−正移動酸ポンプ/位置2←酸移送)(2T)。
1月4−空気供給ラインR27から弁Vllへの空気ライン。
Li2−弁Vllからサンプル弁V1.4の孔P2への空気ライン。
R17−サンプル弁■14の孔P4から反応器R1の孔R9へのサンプルライン
。
Li2−酸ラインL21からサンプル弁゛714の子しR3への酸ライン。
R21−酸ポンプAP2から酸ラインL19への酸ライン。
R25−弁V17からAPIのピストン外側への空気ライン。
R26−空気供給ラインL127から弁〜′17への空気ライン。
R27−空気供給ライン。
Vll−ソレノイド作動空気弁、・′位置2(移送)(2T);空気ラインL1
4及びLi2を接続。
■14−空気作動サンプル弁、7/位置2(酸移送)(2T);孔P3.P4.
P5及びR6を接続。
V17−ソレノイド作動空気弁2・′位置2(酸移送)(2T);空気ラインL
+26及びR24を接続。
チェック弁
V12−サンプルラインL17中のチェック弁、液及び酸力;一旦反応器に入っ
た後にサンプル回路へ戻るのを防止す。
V15−酸ラインR19中のチェック弁、酸をA’P275”らR21及びLi
2を経てVllへ流す。
V16−酸ラインR20中のチェーンク弁、A P 275f酸を移送するとさ
に酸が酸共給系へ戻るのを防止する。
圧力調整弁
AR2−空気ラインR26中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインR14中の圧力調整弁。
R27−AR3−Li2−Vll−L12−P2’(iJJてVllへ。
R27−AR2−R26−V17−R25を経て八P]に入り1ピストンを上方
へ動かす。
!
AP2−R21−V15−Li2−R3−R5−3L2−R5−R4−V12−
Li7を経てR1へ。
時間
30秒、またはAP2がそのス)o−りを完結するのに要する時間。
第4のモードば、サンプル弁を位置2(移送)から位置】(サンプリング)へ動
かし、酸ポンプを位置2(酸移送)から位置1(酸充満)へ動かしてその酸ポン
プに酸及び凝集防止剤を満たす斥めの第2のサンプル弁転位モードである。反応
器中で硫黄の凝集及び沈析を防ぐために反応混合物(・て対して凝集防止剤を添
加することが必要である。酸ゼンプ再充満のときに酸と凝集防止剤とを混合する
ことにより、既知量の凝集防止剤を各反応に対して添加するのが最良である。
凝集防止剤貯蔵槽度の適切な選択と、凝集防止剤ラインL9及び酸供給ラインL
20との適切な寸法とによって、酸ポンプAP2に流れ込む酸と凝集防止剤との
割合は、反応混合物中に望ましい凝集防止剤濃度が達成されるような割合となる
。酸充満工程中にはR20,R21及びAP2中ては充分な乱流が存在して、酸
に凝集防止剤が適切に溶は込むようにする。
関係する主たる要素
5L2−サンプルループ/約]、 OcCの酸。
APi−酸ポンプのピストンを作動させるための空気作動ピストン/位置1(酸
充満)(IF)。
AP2−正移動酸ボンプ/位置1(酸充満)(IF)。
R9−凝集防止剤貯蔵槽から酸共給ラインL20への凝集防止剤供給ライン。
Li2−空気供給ラインから弁V 11への空気弁。
Li2・−弁Vllからサンプル弁V14の孔P1への空気ライン。
R20−酸供給源からラインL21への酸供給ライン。
R21−酸供給ラインL20から酸ポンプAP2への酸ライン。
R24−弁17からAPIのピストン内側への空気ライン。
R26−空気供給ラインL 2 T ihら弁V17への空気ライン。
R27−空気供給ライン。
Vll−ソレノイド作動空気弁/位置1(サンプリング)(IS)。
Vll−空気作動サンプル弁/位置1(サンプリング)(Is);孔P5.P6
.P7及びR8を接続する。
8
V17−ソレノイド作動空気弁/′位置1(酸充44)(IF);空気ラインL
26及びR25を接続する。
チェック弁
■15−酸ラインLIQ中のチェック弁、Li2からL2]を介してAP2への
酸の逆流を防止する。
V16−酸供給うインL20中のチェック弁、R20からR21を介してAP2
へ酸を流入させる。
圧力調整弁
AR2−空気ラインR26中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインR14中の圧力調整弁。
R27−AR3−Li2−Vll−Li2−P]を経てVI4へ。
R27−AR2−R26−V17−R24を経てAPIへ。
東
R20−V16−R21を経てAP2へ。
凝集防止剤
R9−R20−V16−R2,1を経てA’P 2へ。
時間
5秒。
注記二時間は実際には主要ではない一ポンプを満た17、弁を切り替えるには非
常eて多くの時間(説明の装置について1d12分)が使用できる。
侍期モード(侍期2)
第5のモードは第2の時期モード(?−¥期2)であり、このモ49
一ドではサンプル弁はフィルター回路からサンプルを受けるのを時期し、ている
。そ八は第1のモード(時期1)と同じであり、詳細を繰返しては述べないこと
にする。その時間1は12分であるが、特定の系の操作に応じて変動しうる。
サンプル補集モート゛(サンプル)
第6のモードは、サンプルをフィルター回路から捕集するサンプル捕集モードで
ある。
関係する主たる要素
5L2−サンプルループ/初期には最後のサンプル移送モードからの10ccの
酸で満たされる。
API−酸ポンプのピストンを作動するための空気作動ピッ5フフフ位置l(酸
充満)(IF)。
AP2−正移動酸ポンプ/位置](酸充満)(tF)。
関係するライン
Ll4−空気供給ラインL27から弁Vllへの空気ライン。
Ll、5−IPVIIからサンプル弁V14の孔P1への空気供給ライン。
L22−フィルター系からサンプル弁V 1.4の孔P8への液サンプルライン
。
L23−サンプル弁V14の孔P7から排水溝へのサンプルライン。
L24−弁V17からAPIのピストンの内側への空気ライン。
L26−空気供給ラインL27から弁17への空気ライン。
L27−空気供給ライン。
V ]、 ]−ンレノイド作劾空気弁、7′位置1(サンプリング)(Is);
空気う・[ンL ]、 4及びLl5を接続。
V14−空気作動サンプル升/′位置1(サンプリング)(IS);孔p5.P
6.P7及びR8を接続。
V17−ソレノイド作動空気弁2.′位置1(酸充4)(IF);空気ラインL
26′&びL125を接続。
チェック弁
V15−空気ラインL19中のチェック弁、ラインLlQ中に酸を保持する。
V16−酸共給うインL20中のチェック弁、酸をラインL20及びL21中に
保竹する。
圧力調整弁
AR2−空気ラインL26中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインL14中の圧力調整弁。
L27−1(3−Ll4−vll−Ll5−plを経て■14−1゜L27−A
R2−L26−V17−L24を経てAPIへ。
!
L22−R8−R5−3L2−R6−R7−L23゜60秒、またはサンプルル
ープを新1−い液サンプルで完全にフラッシュし、満たすのに要する時間。
1
筒7のモードは、反応器回路がサンプルを受け入れるのをサンプル回路が待つ第
3の侍期モード(時期3)である。それ(d第1及び第5のモード(時期1及び
時期2)と同じであるので、詳細には説明しない。サンプルループは、この段階
では酸ではなく液で満たされる。
サンプル弁転位モード(転位、3〕
第8のモードは、サンプル弁V14が位置1(サンプリング)′から位置2(移
送)へ動かされる第3のサンプル弁転位モード(転位3)でるる。ギ几は第2の
モード(転位1)と同じであるので、詳細を述べない。その時間は転位1と同じ
である。
第9のモードは、酸ポンプが5Qccの酸をサンプルループ金繰て反応器中へ押
し進める第2の移送モード(移送2)である。
酸は、第7のモード(時期3)中に管材を被覆した何らかの物質をサンプルルー
プから払い去るために、サンプルループ中にとどする。その酸及びその残留物は
、次のサンプル捕集モード中に系から除去される。そ3は、第3のモード(移送
1)と操作において同一であるので、詳細には述べない。
第10のモードは、サンプル弁V14を位置2(転位)から位置1(サンプリン
グ)へ動かし、そして酸ポンプAP2が酸及び凝集防止剤で満たされる第!1の
転位モード(転位4)である。それは、第4のモード(転位2)と同一であり、
その時間反応器は第5及び6図(・て示され、また反応器回路は第1図の下方左
側部分に示さnている。
第5図に見られるように、反応器P1は、カバ一部材R3、側壁R4及び基部R
5で限定さ几た反応器区画R2を有する。
カバ一部材R3′/′i、四個の孔:反応器から排水ラインへの排気ガスのため
のR6、反応器への水のためのR7、反応器からガスクロマトグラフへの反応器
ガスと反応器室全加圧する加圧ガスとの両者のためのR8、及び反応器へのサン
プル及び酸のためのR9を有する。基部R5ば、反応器室R2の底面R1oを限
定している。底面Rxo)d中央出口弁V13に[0Iけて傾斜しているので、
各反応の後に反応器(d容易に洗浄及び水抜きされうる。
磁気スピンバーR13は反応混合物の攪乱及び混合を行なう。基部R5は圧力室
R11上に置かれ、その室R11中の圧力は基部R5と圧力室R11との間のゴ
ム融膜によって維持される。空気は空気ラインL1がら圧力室R11に入り、そ
の空気圧は弁■13をその上方閉位置に保持して、液を反応室R2内に維持する
。空気圧がラインL1から抜かれると、弁13.I−1:その下方位置へ落下し
て、反応室R2が液抜きされうるようにする。液体は出口ラインL18に入り、
排出またはその他の処理を受ける。反応器回路は下記の要素を有する。
Ml−反応器ミキサーのだめの磁気スピンバー駆動器。
2工K
Ll−弁VIOから反応器出口圧力室R+xへの空気ライン。
53
L2−ガスクロマトグラフGGへのライン。
L2A−反応器ガスラインL16とガスクロマトグラフとの間のライン。
L2B−反応器加圧ラインL1oとラインL2Aとの間のライン。
L3−空気供給ラインL27とラインLllとの間の空気ライン。
−L4−水供給源と反応器R1の孔R6との間の水供給ライン。
L5−反応器R1の孔R6がら下水溝への排気ライン。
L6−ラインL13からラインL2Aへの反応ガスライン。
Ll−空気ラインL14とスピンバー駆動器M1との間の空気ライン。
L8−反応器加圧ラインLIOと反応器ラインL13との間の反応器加圧ライン
。
LIO−空気供給ラインL27とラインL8及びL2Bとの間の反応器加圧ライ
ン。
Ll、1−空気ラインL3とゲージラインL12との間に、反応器ガスラインL
6、空気圧力ラインL8及び反応器ラインL13を接続するライン。
L12−空気ライン13及び接続ラインLll、及びゲージプロ、チクターG1
及び圧力ダージG2の間のゲージライン。
L 13−反応器R1の孔R8と反応器ガラスラインL6、反応器加圧ラインL
8及び接続ラインLllの接合点との間の反応器ライン。
−14ニス供給う・fンL27と弁VIOとの間の空気ライン。
Ll8−反応器P1の弁V13がらの出口ライン。
V3−空気ラインL3中の弁。二位置:開、閉。
■4−水ラインL4中の弁。二位置:開、閉。
■5−排気ラインL5中の弁。二位置:開、閉。
■6−反応反応器スライン中の弁。二位置:開、閉。
V8−反応器加圧ラインL8中の升。二位置:開、閉。
VIO−空気ラインL14と空気ラインL1との間の弁。二位置:開、閉。
操作弁(空気作動)
V13−反応器RI内の反応室R2と出口ラインL18との間の出口弁。それは
ラインL1からの空気圧によって作動される。二位置:空気導入時に閉、空気排
出時に開。
チェック弁
V12−サンプル、反応ガスまたは空気がサンプルラインL17内を逆流するの
を防止する、サンプルラインARI−空気うインLl中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインL14中の圧力調繁弁。
AR4−空気ラインL3中の圧力調整弁。
5
AR5−反応器加圧ラインLIO中の圧力調整弁。
修理弁(通常開状態1手動操作)
v7−空気ラインL7中の修理弁。
R6−排気ラインL5のための反応器R1の孔。
R7−水ラインL4のための反応器R1の孔。
R8−反応器ラインL13のだめの反応器R1の孔。
R9−サンプルラインL17のための反応器R1の孔。
反応器の操作シーケンスは下記の通りである。
(1) 反応器を清掃する:
1′a)反応器から液体を抜き出す。
fbl 反応器に水を満たす。
(c) 反応器から再び水を抜き出す。
fa) 反応器に再び水を満たす。
1′e)反応器から再び水を抜き出す。
(f) 反応器に再び水を満たす。
(g) 反応器から再び水を抜き出す。
(2)反応器を5秒間開放し、次いで再封鎖する。
(3)酸及びサンプルを反応器に入れ、反応を開始させる。
(4)約11分後、精密窒気圧調整器を用いて反応器を加圧下に置く。これは、
ガスクロマトグラフ出力と液濃度との直接的関係を得ようとする場合には重要で
ある。最終反応器圧力は、予期される鎖成分のすべての分圧の合計からもたらさ
れる最高反応器全圧よりも約2psi高いか、周囲圧よりも25psi高くなる
べきである。これは、もし補償がなければ測定誤差6
を与えるおそれのあるM、濃度への反応器圧力の依存性を補償するためである。
(5)反応を完結まで進行させる。
(6)反応ガスをガスクロマトグラフへ移送する。その移送時間はガスクロマト
グラフのサンプルループSLI中にガスの代表サンプルを与えるように充分に長
くなければならない。これは通常、40〜50秒を要する。
上記サイクルは約19分かかるが、個々の装置系の特性によって変動することに
なる。
反応器回路の第1のモードは、反応器がサンプルの受け入れを時期している時期
モードである。これは、通常、開始時のみ起こる。反応器は閉鎖時にその中に存
在1〜だものを含んでいる。
これは、古い反応混合物、洗浄水等でありうる。
Ll−弁VIOから弁V]、3への空気ライン。
Ll4−空気供給ラインL27から弁Vtoへの空気ライン。
L27−空気供給ライン。
V3−空気ラインL 1.3中の弁/閉。
■4−水ラインL4中の弁/′閉。
■5−排気ラインL5中の弁/閉。
57
■6−反応ガ゛スラインL6中の弁7./閉。
■8−空気圧力ラインL8中の弁/′閉。
■1〇−空気う・fンL、i4とLlとの間の弁/開。
Vl、3−反応、器R1の出ロ升、/閉。
圧力調整弁
ARI−空気ラインR1中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインL1・1中の圧力調整弁。
R27−AR3−Ll4−VIO−Ll−ARIを経てR11に入りVl3を閉
じて保持する。
第2のモードは排気モードである。反応器は、サンプル弁V ]−4が位置1(
サンプリング)から位置2(移送)へ転位されるときに排気される。このように
すると、サンプル注入前に反応室内の圧力が大気圧に達する。反応器内のガスは
、高々、少量の二酸化炭素及び硫化水素を含むにすぎない。
関係する主たる要素
R1−反応器。
関係するライン
Ll−2弁VIOから反応器R]の室R11への空気ライン。
R5−反応器財の孔R6から大気への排気ライン。
Ll4−空気供給ラインL 27と弁1J10との間の空気ライン。
R27−空気供給ライン。
■3−空気ラインL3中の弁7./′閉。
■4−水ラインL4中の弁/閉。
V5−排気ラインR5中の弁/開。
■6−反応ガスラインL6中の弁/閉。
■8−圧力ラインL8中の弁/閉。
■1〇−空気ラインL 14とLlとの間の弁/反応器R1の外出弁V13を閉
じたままにするために開。
Vl3−反応器R1からの山口弁2/閉。
圧力調整弁
ARI−空気ラインLl中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインL14中の圧力調整弁。
R1−R6−V5−Ll5を経てラインを排水溝【排気する。
R27−AR3−Ll4−VIO−Ll−ARII経てR11に入りVl3を閉
じたままにする。
時間
反応器内の空気が大気圧と平衡に達するのに必要とされる5秒。サンプルの導入
前の排気モードにおいては、排気モードは反応器へのサンプルの導入前に終了し
て、反応ガス生成物の損失がないようにすべきである。
液抜きモート(液抜き)
第3のモート5は反応器液抜きモードである。洗浄サイクル中に、反応器から反
応生成物または洗浄水が抜き出される。
9
Ll−弁VIOから反応器R1の出口弁V13への空気ライン。
R3−空気供給ラインL27がら接続ラインLllへの空気ライン。
Lll−空気ラインL3から反応器ラインL13への接続ライン。
Ll3−接続ラインLllがら反応器R1の孔R8への反応器ライン。
Ll8−反応器R1からの出口ライン。
R27−空気供給ライン。
■3−空気ラインL3中の弁/開。
V4−水ラインR4中の弁/閉。
■5−排気ラインL5中の弁/′閉。
v6−反応ガスラインL6中の弁2/閉。
■8−空気圧力ラインL8中の弁7./閉。
VIO−空気ラインL14及びLlの間の弁/閉じて空気をう、インL1から吹
き出させてVl3を開く。
Vl3−反応器R1の出口弁、2/開けて反応器から出口ラインL18によって
液を抜く。
チェック弁
Vl2−サンプルラインL 1.7中のチェック弁、空気がす/プルラインL1
7を介して退去するのを防止する。
圧力調整弁
AR4−空気ラインR3中の圧力調整弁。
ラインL1に流nなし。
R27−AR4−R3−V3−Ll、1−Ll3−FlBを経てR1へ。
10秒、または反応器から完全に液抜きをするのに要する時間。
充満モード(充満)
第4のモードは反応器充満モードである。洗浄サイクル中に反応器1d水で満た
される。
Ll−弁V 10から反応器R1O室R11への空気ライン。
R4−水供給源と反応器R1の孔R7との間の水ライン。
R5−反応器R1の孔R6がら大気への排気ライン。
Ll4−空気供給ラインL27から弁VIOへの空気ライン。
R27−空気供給ライン。
V3−”空気ラインL3中の弁/閉。
v4−水之インL4中の弁、/開。
■5−排気ラインL5中の弁/開。
v6−反応ガスラインL6中の弁/閉。
Vs−v気圧力ラインL8中の弁/閉。
ViO−空気ラインL14とLlの間の弁/開。
V13−反応器R1の出口升/閉。
チェック弁
V12−サンプルラインL17中のチェック弁、空気力はサンプル回路から入る
のを防止する。
へR1−空気ラインLL中の圧力調整弁。
AR3−空気ライン’J 14中の圧力調整弁。
R1−R6−Vs−L5を経てライン?排水溝へ排気する。
L27−AR3−Ll4−VIO−LL−ARlを経てRIIK入L4 Vs−
R7を経てR1へ。
プル回路から受け入れられる。
Ll−弁VIOから反応器R1の出口弁V13への空気ライン。
Ll4−空気供給ラインL27から弁V ]−0への空気ライン。
Ll7−サンプル回路から反応器R1の孔R9へのサンプルライン。
L27−空気供給ライン。
■3−空気ラインL3中の弁/′閉。
■4−水ラインL4中の弁、/閉。
■5−排気ラインL5中の弁/閉。
■6−反応器ガスラインL6中の弁/閉、3V8−空気圧力ラインL8中の弁/
閉。
■1〇−空気ラインL14及びLlの間の弁/開。
V13−反応器R1からの出口弁7・′閉。
チェック弁
V12−サンプルラインL17中のチェック弁、サンプルまたは反応ガスがライ
ンL17を経て戻るのを防止する。
圧力調整弁
ARI−空気ラインLl中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインLL4中の圧力調整弁。
L27−AR3−Ll4−VIO−Ll、−ARlを経−rRllに入り、V1
3を閉に保持する。
箪工
5L2−V14−Ll7−V12−R9を経fR1へ。
!
AP2−L21−V15−Ll9−V14−Sb2−L17〜V12−R930
秒、または酸及びサンプルの完全な移送を行うのに必要な時間。
第7のモードは反応モードである。酸とサンプルとの間の反応が反応室内で起こ
る。反応モードには二つの段階、すなわち反応1及び反応2がある。反応2は、
反応室に圧力力fl)oえられた後の反応」の継続である反応1と同一である。
Ll−弁VIOから反応器R1の出口弁V13への空気ライン。
Ll4−空気供給ラインL27から弁v10への空気ライン。
L2’(=空気供給ライン。
■3−空気ラインL3中の弁/閉。
4
Vs−排気ラインL5中の弁/閉。
■6−反応ガスラインL6中の弁/閉。
v8−空気圧力ラインL8中の弁/″閉。
VIO−空気ラインEJ14及びLlの間の弁/開。
V13−反応器R1の山口弁/閉。
チェック弁
■12−サンプルラインL17中のチェック弁、反応ガスがサンプルラインL1
7からサンプル回路に入るのを防止する。
圧力調整弁
ARl−ラインLl中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインL14中の圧力調整弁。
L27−AR3−Ll、4−VIO−Ll−ARIを経てR11に入り弁13を
閉に保持する。
時間
反応の合計時間は約15分である。それは圧力が加えられる前後の二つの部分(
・でわけられる。
加圧モード(加圧)
第8のモートゝは加圧モードである。反応が始1つだ11分後、空気圧を精密調
整器全弁して反応室に加えて一定の最終反応圧を維持する。
反応に11分に加圧すると七を決定したが、その理由ぼこの時:fこ:
65
(1)反応は殆んど完結しており、更に圧力上昇することが予12)4分の反応
時間が残っており、これはυ目玉工程で加えられた空気が反応ガスと良く混合さ
れて反応の終期に均一な反応ガスサンプルを作る;からである。
加圧の時間は、個々の反応器装置の特性に応じて所要により変更できる。
この加圧工程は、系の開発中になされた観察に応じて加えられた。サンプル同志
の間の有効な比較をなすには、一定の最終ガス圧力とするのが必要である。もし
それがなされないならば我々の実験の経験を操返すことになろう。これらの実験
では、反応器内の最終ガス圧力は、反応からの2酸(ヒ、W素及び硫化水素の放
出により存在した圧力のままであるようにした。このような圧力は、液サンプル
中の炭酸ナトリウム及び硫化ナトリウムの量によって変動した。液中の炭酸ナト
リウム濃度の増加はガスクロマトグラフによって作られる二酸化炭素ピーク面積
の増加を生じさせたけnども、その関係は直感比例ではないことが観察された。
更には、二酸化炭素ビーり面積は液中のNa 2 Sの量によって影響を受け、
これは液中の硫化す) IJウムの濃度の変化による炭酸ナトIJウム測定誤差
をもたらした。液中の硫化ナトリウムの」Ij定は同様な影響を受けた。
このことが認識された後、各測定について系中に同一の合計モル数のガスが存在
するよう(C圧力全調節することが決定された。これは、反応の完結時点に反応
器中の反応ガスを一定圧力に維持することによって行ないつる。
特表昭GO−501318(21)
空気の添加は、稀釈剤の働きをなし、ガスの合計モル数は、多数のサンプルの間
で一定のイ直にとどまるであろう。反応器中に存在する条件下での空気、二酸化
炭素及び硫化水素の全圧は24psi以下であろう。26psiの圧力を得るた
めに更に空気を添加することにより、一定の合計モル数のガスをそれぞれが含む
ガスサンプルを得ることができる。空気は実質上二酸化炭素及び硫化水素を含ま
ず、反応で発生する二酸化炭素または硫化水素の測定値の読みに影響を与えない
。二酸化炭素及び硫化水素についてのピーク面積は、従って、液中の炭酸す1.
IJウム及び硫化ナトリウムのそれぞれの濃度に直接比例することになる。更
には炭酸ナトリウムの測定値は液中の硫化ナトリウム濃度によって影響金堂けな
いばかりか、硫化ナトリウムの測定値も炭酸す) IJウム濃度によって影響を
受けないであろう。炭酸ナトリウム及び硫化す) IJウムの測定値は、従って
工程を制御するのに使用される。
関係する主たる要素
R1−反応器。
関係するライン
Ll−弁■10と反応器R1の出口弁V13との間の空気ライン。
L8−反応器加圧ラインLIOと反応器ラインL13との間の反応器加圧ライン
。
LIO−反応器加圧ラインL8と空気供給ラインL27との間の反応器加圧ライ
ン。
[,11−反応器加圧ラインL8と圧力ダージラインT、J l 2との7
間の接続ライン。
I、12−接続ラインLllからゲージプロテクターG1及び空気圧ゲージG2
への圧力ゲージライン。
Ll3−反応器加圧ラインL8と反応器R1の孔R8との間の反応器ライン。
Ll4−空気供給ラインL27と弁VIOとの間の空気ライン。
L27=空気供給ライン。
■3−空気ラインL3中の弁/閉。
■4−水ラインL4中の弁/閉。
■5−排気ラインL5中の弁、・′閉。
v6−反応ガスラインL6中の弁/閉。
v8−反応器加圧ラインL8中の弁、/開。
V104気ラインL14とLlとの間の弁、/開。
ゾ13−反応器R1の出口弁/閉。
チェック弁
V12−サンプルラインL17中のチェック弁、反応ガスがサンプルラ・rンを
経てサンプル回路に入るのを防ぐ。
圧力調整弁
ABC−F気うインLl中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインL14中の圧力調整弁。
AR5−反応器加圧ラインLIO中の精度±0.02psiの圧力調整弁。
空気
L27−AR2−Ll4.−VIO−Ll、−ARIを経−’rR11ニ入り■
]3を閉に保持する。
L27−AR5−LIO−V8−L8−Ll3−R8を経てRLに入る。
第9のモードは反応ガス移送モートゝである。反応ガスはガスクコマドグラフ(
1:、、C,)へ移送される。これには、ガスクロマトグラフのサンプルループ
SLlに代表サンプルが受け入れられるようにするため充分な時間を要する。
Ll−弁VIOと反応器出口弁V ]、 3との間の空気ライン。
L2A−反応ガスラインL6とガスクコマドグラフとの間のライン。
L6−反応器ラインL ]、 3とガスクロマトグラフラインL2Aとの間の反
応ガスライン。
Ll3−反応器R1の孔R8と反応器ガスラインL6との間の反応器ライン。
Ll4−空気供給ラインL27と弁VIOとの間の空気ライン。
L27−空気供給ライン。
V3−空気ラインL3中の弁7・′閉。
69
■4−水ラインL4中の弁/閉。
■5−排気ラインL5中の弁/閉。
■6−反応ガスラインL6中の弁/開。
■8−空気圧力ライノL8中の弁/閉。
VIO−空気ラインL114とLlとの間の弁/開。
Vl、3−反応器の出口弁/+il。
ンプルラインL17を経てサンプル回路に入るのを防ぐ。
圧力調整弁
ARl−空気ラインL1中の圧力調整弁。
AR3=空気ラインう14中の圧力調整弁。
L27−AR3−Ll4−’VIO−LL−ARIを経てR11に入りVl、3
を閉に保持する。
反応ガス
R1−R8−Ll、3−V6−L6−L2Af:経てガスクロマトグラフへ。
40秒、またはガスクロマトグラフが代表反応ガスサンプルを受け入れ完了する
に要する時間。
移送停止モード(停止)
第1Oのモードは移送停止モードである。反応ガス弁■6は182セ日HGO−
501318(g2)閉じられる。ガスクロマトグラフ系中の圧力が均等化する
時間L1−弁VIOと反応器出口弁V13との間の空気ライン。
Ll4−空気供給ラインL27と弁V]−0との間の空気ライン。
L27−空気供給ライン。
■3−空気ラインL3中の弁/閉。
v4−水ラインL4中の弁、/閉。
V5−排気ラインL5中の弁/閉。
v6−反応ガスラインL6中の弁7/閉。
v8−空気圧力ラインL8中の弁/閉。
■1o−空気ラインL14とLlとの間の弁/開。
Vl3−反応器R1の出口弁/閉。
チェック弁
Vl2−サンプルラインL17中のチェック弁、反応ガスがサンダルラインを経
てサンプリング系に入るのを防ぐ。
圧力調整弁
ARI−空気ラインLl中の圧力調整弁。
AR3−空気ラインL14中の圧力調整弁。
1
L27−AR3−Ll4−VIO−Ll−ARIを経てR11に入りVl3を閉
に保持する。
時間
5秒、またはガスクロマトグラフサンプル室中の圧力が平衡化するのに要する時
間。
磁気スピンバー駆動器
反応器室R2内の液は、反応器の底にある液抜き弁V13の上に位置している混
合用ロッドR13によって攪拌される。このロッドは、室M1内の磁気スピンバ
ー駆動器M2と磁気的に接合され、それによって回転される。
磁気スピンバー駆動器器は第7及び8図に示しである。強力馬蹄形磁石M3が回
転板M4に装着されている。任意のタイプの装着法を使用できる。それはエノキ
ンまたはその他のタイプの接着剤で板M4に接着してもよい。板14の上面の弧
状凹部に装着されていることが示されている。
板M4は基部M5上に位置している。回転板M4と基部M5の両者は、横断面が
円状であることが示されている。基部M5はその周縁に上部平坦水平支持表面M
6を有している。間部分M7も、表面M6より下位に平坦水平表面を有し、ま
たその表面から支持表面M6にかけて延在する垂直ITII+壁を有している。
部分M7内には更に例の円形凹部分M8がある。間部分M8の表面も平坦であり
、部分M7の表面より下位にある。部分M8もその表面から部分M7の表面シて
かけて延在する垂直側壁を有している。基部M5の周囲、部分M7の周囲及び部
分M8の周囲は同軸関係でちる。
部分M8はナイロン及びガラスボールベアリングM9を保持している。板M4は
ベアリングM9内に嵌合し、回転する円筒軸M10を有する。板M、lのモータ
一部分N(11は、基部M5の凹部分M7内に嵌合し、回転する。モータ一部分
Mllと間部分M7との間には、隙間がある。モータ一部分M ]、 1は円形
であり、円筒軸MIO及び板1・14の外側円形外周M12の両者と同軸関係で
ある。モータ一部分M1tの外周M 13は、等間隔のラジアルロットまたはへ
こみM14が加工されている。
空気ラインM+5が間部分M8よりも下位に、基部M5に延在している。二つの
二次空気通路M 16が空気ラインM 15から上向き角度で間部分M7の表面
まで延在している。これらの二次空気通路M16の出口は、ラジアルスロットM
14と整合して、ラジアルスロツ)M14の側壁に空気を衝突させて、板!v1
4を回転させる。二次空気通路jy14.6の面出口は、180°離几て、そし
て空気ラインM15の山皮対111jに示されている。それらの出口は、間部分
M7の外周に対する接線に平行であってよく、あるいはその外周に向けて角度が
付けられていてもよい。それらの出口は、図示さ九たように、間部分ん(7の外
周イ」近にあってよい。
空気ラインL7からの空気はラインMJ5及び両通路M16を経て通過し、ラジ
アルスロツ!’ M L 4の壁に衝突して板M4を回転させる。二次空気通路
M16からの退出空気は、板M4の表面ML7と基部SA5の支持表面Wr6と
の間で、板iJ4のためのベアリングとしても作用する。その空気(d最終的に
は、表面M6に沿って退去し、基部と回転板との間の空隙を経て外:(出る。
73
板M4の回転は、磁石M3’に回転させる。回転する磁石M3がスヒ0ンバーn
13を回転させる。
磁気スビンバ〜手動は下記の要素及び操作を有する二MI Wi’Aスピンバー
ミキサー室。
M2−i気スビ、ンパーミキサー駆動器。
関係するライン
L7−空気ラインL14から室M1への空気ライン。
Li2−空気供給ラインL27がら空気ラインL7への空気ライン。
L27−空気供給ライン。
AR3−空気ラインLlJ中の圧力調整弁。
修理弁
V7−空気圧力ラインL7中の修理弁。
流n
L27−AR3−Li2−V7−L7を経てMlに入シM2を作動させる。
磁気スeンハー駆動!?i、弁’−17f7V/イド作動式ON、10 F F
弁に替え、それを)応益出口弁V13全制御する弁VIOと同じサイクルで操作
することによシ、反応室全充満するか空にするかによって切替えができることは
了解されよう。弁■7及びVIOは一緒に開き、そして閉じることになる。
11表昭GO−501318Q!3)
反応器において、緑液または白液を酸と反応させて二酸化炭素及び硫化水素ガス
を作る。こ扛らのガスの濃度は、ガスクロマトグラフで測定でrる。クロマトグ
ラフは、クロマトグラフの検出器を通るガスの流量に対応する連続アナログ信号
を出力する。この信号全適当な時間間隔(検出器での二酸化炭素及び硫化水素の
出現している1寺間に相当する)について漬方することトてよシ、反応ガス中の
二酸化炭素及び硫化水素の濃度を測定する。既知濃度の液を用いての反応器、/
ガスクロマトグラフ系のキヤリブレーシヨンによpに酸化炭素及び硫化水素のi
lす定値が液サンプル中の炭酸ナトリウム及び硫化ナトリウムの測定値に直接換
算できる。
分析工程は二酸化炭素及び硫化水素の両方のために約4分かかる。緑液及びカセ
イ化槽白液すンプル中の二酸化炭素についてつみ分析することが必要なこともあ
る。これはこれらのサンプルについての分析時間を、15分に短縮する。
ガスクロマトグラフは、多数の反応器からの反応ガスを次々に分析するのに使用
できる。一つの石灰消化/カセイ化うインシてついて、三つの液サンプルが分析
されるべきであるので、三反応器分析装置が必要とさnる。この理由のため、弁
■1はそれらの反応器またはその他の外部源からの四つの入口、及びガスクロマ
トグラフへの一つの出口を有する四位置升である。それは、選択された反応器か
ら反応ガスを受けるための適宜な位置となるまで、その四つの位置を経て転回す
る。一つの位置から次の位置へ移動するのに約5秒が必要である。さらに5秒が
、弁の位置全電子工学的に検定するのに与えられる。
5
ガスクロマトグラフの内部の詳訓については述べない。それは標準的な装置であ
り、ここで(はその操作中にそれが循環作動するための時間を与えること及びそ
の分析結果以外は重要ではない。ガスクロマトグラフ中には、サンプルループを
充満させるため、ガスサンプルを分析カラムに運ぶため、そしてサンプルループ
及び分析カラムをパージし、バソクフラッシュするための多数の弁がるる。この
検討には、ガスクロマトグラフ自体ラッシュは、含まないことにする。なんとな
オtば、これらはこの装置の通常機能であるからである。我々は、これらの弁及
び操作が何れのガスクロマトグラフ中にも専任することのみを銘記し、そして本
方法及び装置の一般概観のみを述べることにする。詳しく述べられる操作は外部
操作のみである。
クロマトグラフ回路は、殆んど部材がない。それらは下記のGC−ガスクロマト
グラフ・′二位置:位置1(時期)は三つの異なるモード−モード
(ガス移送)、モードIC(パージ)で用いられる:位置2(4析)。
SLI−ガスクロマトグラフのだめのサンプルループ。
ライン
L2−ガスクロマトグラフへのライン。
L2A−反応ガスラインL6からガスクロマトグラフGC6
へのライン
L2B−キャリブレーションガスラインL7からガスクロマトグラフラインL2
Aへのライン。
L2C−空気圧力ラインL7からガスクロマトグラフラインL2Bへのライン。
L6−反応器R1からガスクロマトグラフラインL 2 Aへの反応ガスライン
。
L7−キマリブレーシヨンガス洪給源からガスクロマトグラフラインL2Bへの
キャリブレーションガスライン。
LIO−空気供給ラインL27からガスクロマトグラフラインLQCへの空気圧
力ライン。
Li2−空気供給ラインL27がら空気ラインL53への空気ライン
L27−空気供給ライン
L53−弁■1を作動させるための空気ラインL ]、 4から弁■IVlーガ
スクロマトグラフラインL2A中の弁。サンゾルをガスクロマトグラフへ運ぶた
めの西位置:位置l(反応器1)、位置2(反応器2)、位置3(反応器3)、
位置4(スペア)。
■2ー高圧空気ラインL2C中の弁・′二位置:開、閉。
■6ー反応ガスラインL6中の弁/三位@:開、閉。
−V7−キヤリズンーシヨンガスライノL7中つ弁2/二位置:77
AR3−空気ラインL14中の圧力調整弁。
AR5−高圧空気ラインLIO中の圧力調整弁。
操作の7−ケンスにおいて、ガスクロマトグラフは、ガスサンプルをザンプルル
ープSLI中へ採り、そのガスサンプルを分析し、そのサンプルを系から72−
ジし、そして系をバツクフラツンユする。次いでそれは供給されるべき新しいサ
ンプルを第1のモードは時期モードである。ガスクロ4トゲラフは、反応器回路
からのサン1ル金待っている。
関係する主たる要素
GC−ガスクロマトグラフ/位置1(時期)■1−ガスクロマトグラフラインL
2A中の弁、/位置4(閉)。
これは例示である。この弁は始動時にはどの位置にあってもよい。それは系が閉
鎖さnたときの弁位置により左右さ几ることになる。
■2−高田空気ラインL20中の弁7・/閉。
■6−反応ガスラインL6中の弁/′閉。
■7−キヤリブレーンヨンガスラインL7中の弁/閉。
流れ
反応ガスの流れなし。
第2のモードは転位モード(献立)である。弁V1ばそれが正しい反応器と一致
するまで四つの位置をめぐり転位される。
そnは、時計方向または反時計方向の何れかの同一方向に動き、動くのに5秒を
要する。更に5秒刀Sけて弁の位置ケチェソクする。もしその位置が正しくなけ
牡ば、それ(r!再び動き、そして再びチェックされることになる。これはそれ
が正し2い位置になるまで続くことになる。その他の弁及びクロマトグラフはそ
のままの状態である。
第3のモードは、反応器回路がガスサンプルを移送する準備が済むまで全ての弁
がそれらの位置にとどまっている新しい時期モード(時期2)である。
第4のモードは反応ガス移送モードである。ガスクロマトグラフは、反応ガスが
サンプルループを通り、次いで排水溝への排気ラインー\行くよって、内部の弁
を転位される。この移送の時間は、代表サンプルが受け入れられるのに十分に長
い。サンプルルーズに初期に入るガスは、普通1″は、反応器中の大部分のガス
の代表ではないであろう。反応器からガスクロマ1−グラフへのラインは初期に
は、前の空気パージモードからの空気で満たさユている。空気はそれらのライン
及びサンプルループからフラツンユして、反しガスの代表サンプルが得られるよ
うにすべきである。サンプルループ中に定常状態サンプルを得るにば9
へ■ガス移送に影響を与えるいくつかの因子によって左右される。こnらの因子
には、反応器とサンプルループとの間の配管の配置及び寸法、サンプルバージ条
件、ならびにガス移送の時点に反応器自体に存在する圧力、ガス組成等の条件が
含まれる。
時間・は通常40〜60秒である。
関係する主たる要素
G−C−ガスクロマトグラフ/モードIA(ガス移送)。
5LI−ガスクロマトグラフのだめのサンプルループ。
関係するライン
L2A−反応ガスラ/fンL6からサンぜルループSLIへのガスクロマトグラ
フライン。・
L6−反応器からラインL2Aへの反応ガスライン。
■1−ガスクロマ1グラフラインL2A中の弁/位置1(反応器回路1)。
■2−高圧空気ラインL2C中の弁/閉。
■6−反応ガスラインL6中の弁/開。
■7−キIIJブレーションガスラインL7中の弁/′閉。
R1,−Ft6−Ll、3−V6−L6−L2A−Vl−8LIを経て排水溝へ
。
40秒、またはサンプルループ中に反りガスの代表サンプルを得るのに要する時
間。40秒の時間は代表的なものである。
時間の長さは、サンプルループSL1中に反応ガスの代表サンプルを得るのに必
要とされる時間でちる。
第5のモードは、ガスクロマトグラフへの反応ガ゛スを停止させ、サンプルルー
プ中の圧力を大気圧と等しくさせるザンプリGO−ガスクロマトグラフ7/モー
ド]、B(ガス移送)。
5LI−ガスクロマトグラフのサンプルルーズ。
■1−ガスクロマトグラフラインL2A中の弁、/位置計(反応器回路1)。
V2−高圧空気ラインL2A中の弁、・′閉。
■6−反応ガスラインL6中の弁/′閉。
■7−キヤリズレーンヨンガスラインL7中の弁/閉。
5秒、捷たはサンプルループ中の条件を平衡化するのに必要第6のモードは、サ
ンプル全ガスクロマトグラフで分析する81
分析モードである。外部回路に変化はない。変化は、ガスクロマトグラフの内部
系にある。それは位置2(ガス移送)から位置3(分析)へ切替わる。
関係する主たる要素
GO−ガスクロマトグラフ2′位置2(分析)。
5LI−ガスクロマトグラフのサンプルループ。
vl−ガスクロマトグラフラインL 2−A中の弁7・′位置1(反応器回路1
)。
■2−高圧空気ラインL2A中の弁/閉。
V6−反応ガスラインL6中の弁7・′閉。
V7−キャリブレーションガスラインL7中の弁/閉。
サンプルループを通ってヘリウムが反応ガスをカラム内にそして検出器へ運び、
排出する。
時間
カラムを介しての二酸化炭素及び硫化水素の端出時間にもよるが、1分。時間は
カラムの長さ、カラム充填物特性、ヘリウム流量等によって4分より多くなった
り、少なくなったりしうる。
もし分析が二酸化炭素すみのものであれば、時間は1.5分になろう。この場合
も、その他の因子によって15分より多くなつ第7のモードは、高圧空気を用い
てサンプルループ、及びす(、C−Hスクロマトグラフ7′モード]C(パージ
)。
S L 1−ガスクロマトグラフのサンプルループ。
関係するライン
L2−高圧空気ラインLIOからサンプルループSLIへのガスクロマトグラフ
ライン。ラインL:2A、 L2’B及びL2Gを含む。
LIO−空気供給ラインL27とガスクロマトグラフラインL2との間の高圧ラ
イン。
L27−空気供給ライン。
■1−ガスクロマトグラフラインL2A中の弁/u置1 (反応器回路1)。
■2−高圧空気ラインL2C中の弁/開。
■6−反応ガスラインL6中の弁/閉。
V7−キャリプレー/ヨンガスラインL7中の弁/閉。
圧力調整弁
AR5−高圧空気ラインLlo中の圧力調整弁。
L27−AR5−LIO−v2−L2−sL]、ll[F−水溝へ排気。
3
1分5秒、またけライン及びループを適切にパージするのに必要な時間。
反応器1中の液サンプルがその反応を完結する時間中に弁■1は位置2及び3へ
動き、そしてガスクロマトグラフは第2及び第3の反応器からのガスサンプルを
分析しつツする。
データ収集及び分析
ガスクロマトグラフ出力回路は、ガスクロマトグラフの検出器における各ガス成
分の出現に対応する電圧「ピーク」を与える。各成分(空気、二酸化炭素及び硫
化水素)が検出器を通過する時間間隔(分析の開始からの)は各成分ガスに特異
である。
検出器に各成分が出現するこの時間間隔は、非常に再現性・があり、そして各ガ
スについて容易に確定される。ガスクロマトグラフ出力回路は、検出器内のガス
の流れに比例する連続的0〜1ボルヒ7カログ信号を発生する。各成分が検出器
を通過する時間間隔中に、その成分の出現に応答して電圧「ピーク」が発生され
る。第9図は、典型的緑液サンプルから得られたガス分析経過中のG、 C,電
圧出力のプロットである。ガスサンプルの各成分が同定され、それが出現する時
間間隔が記録される。
各成分(てついての電圧「ピークコは、図から容易に観察される。
各成分についての積分された電圧(それは各ピークの下の面積に等しい)は、ガ
スサンプル中の該成分の量に比例する。さらには、二酸化炭素及び硫化水素の積
分電圧は、液中の炭酸ナトリウム及び硫化す) l)ラムの濃度に比例する。C
O2及びH2Sについての積分ビーり面積は、従って液サンプル中のNa2CO
3及びN a 2 Sの濃度の尺度である。
4
データ収集回路は、炭酸塩/硫化素分析器がガスクロマトグラフによって発生さ
れた電圧ピークを液中0Na2CO3及びNazSの濃度に対応する値に換算す
ることを可能にする。データ収集回路は下記の主要な要素から構成されている:
GC−ガスクロマトグラフ出力回路、
V C0−電圧一周波数変換器、
M−マイクロコンピュータ−。
データ収集回路の概略図を第10図に示す。主要な要素を結合するのにり要な関
連配線及び成分部材は分備でめるので、説明しない。
液サンプル中のNa 2 G O3及びNa2Sの濃度を計算するには、C02
及びH2S電圧ピークが積分されなければならない。積分を行うのに使用できる
多くの方法がある。ビーり積分の好捷しい方去は、0〜1ボ# トノG、 C,
出力信号をO〜] 0,000 H2周波数信号に変換する電圧−周波数変換器
(VCO)を使用することである。このようにして発生さCる一連のエレクトロ
ニクスパルスを、デジタルマイクココンピューターへの入力として用いる。CO
2及びH2Sのピークの出現に対応する時間間@全マイクロコンビ0ニーターの
ソフトウェアにプログラムする。各成分についてのピークに対応する個々の時間
間隔中に、マイクロコンピュータ−が該ピーク期間についてVCOによって発生
されたパルスの全数を計数する。このようにして計数されたパルス数は、ピーク
面積の尺度でるる。このようにしてCO2及びH2Sについて得られたピーク面
積判定値は、液サンプル中のN a Z CO3及びNa2Sの濃度ンてそれぞ
れ比例する。
85
更に(は、マイクロコンピユータ−は、・ξルス計数尺度値を層中のN、a、2
GO3及びN a 2 Sの直接測定値に変える能力を与えることに疋り、分析
器のキャリブレーション全可能てする。パルス計数は、液中の薬剤の濃度に正比
例する。いくつかの既知濃度の液を分析し、それらの既知液から発生されるパル
ス計数を測定することにより、パルス計数を濃度測定値に変換するだめの正確な
変換係数を容易に確足できる。これらの変換係数は次いでマイクロコンピュータ
−のソフトウェアに保存される。変換係数は、すべての後続の液サンプルについ
てのパルス計数に応用されて、液中のN a 2 CO3及びNa2Sの測定値
を直接に与える。
液a度はプリントされたデータとして与えられるか、または制御装置への入力さ
して使用するためのアナログ信号に変換さnる。そのような出力を発生させる方
法は多様であり、また周知炭酸塩/硫化物分析器によって与えられる炭酸ナトリ
ウム及び流化水素の一]定値は、反応が行われる温度によって影響を受けること
が判明した。反応温度は、分析器キャビネット内側の温度によって主Vこ支配さ
れる。分析器によって与えられる測定値はギヤビネットW度に正比例して変る。
キャビネット温度が上昇する((つれて、得られる炭酸ナトリウム及び硫化ナト
リウ人の測定値はそ)’t K L6して増大する。反応器の温度変化に拘わら
す、すべてのサンプルについて正確な1flll定値を得ようとするならば、こ
の現象についての補償(補正)がなさ九なけ扛ばならない。
特表昭GO−50131& (,9の
反応温度変動性による測定誤差を除く最良の方法は反応中の 。
キャビネット温度に基き、各−]]定値に対して補正係数を適用することである
ことが決定された。各測定値について適正な係数を定めるには、各反応の完結時
にキャビネット温度を測定する。
キャビネラミー渦度に基く、適正補正係数は、そうすることによって、各サンプ
ルについて自動的に計算さn、そしてガスクロマトグラフによって発生される[
生DJまたは「未補正の」値に適用される。
この対処(d、反応温度変動により引起こされる誤差を除く効果的な方法である
ことが見出された。
対照温度からの1℃の変動について、Na 2 G O3KついてのG。
C8測定面積は04%増加または減少し、そしてNa2SについてのG、 G、
測定面積は0.7%増加または減少することが判明した。
Na 2 CO3についての補正は、
CA= MA%1 + 0.04 (TO−T )X士たNa 2 Sについて
は
C’A = MA3’rl +0.07 (TO−T )賜である。
CA−補正された面積
MA二C,C,測定面積
To一対照温度
T−反応器からのガスの実際の温度
−例として、対照温度が;30℃であり、実際の温度が27℃であるならば、N
a 2 CO3については、CA =MA%]、 +0.004 (31)−
27’)!/2=0.988MA7
まりNa 2 S Kついて741
CA二MA、141十0.007(30−27)H=0.979MA温度測定系
は、キャビネットの内側に装着さnた抵抗高度検出器(RTD)、及び分析器デ
ータ収集系によってその検出器のデータが採用されるように閉じる接へ、を用い
る。その接点はガスクロマトグラフサンプル室への反応器ガスの移送の完了のと
きに直ちに、その検出器の検出結果が採用されるように閉じる。それば20秒間
、−!tは正確な温度測定をなすのに必要な時間、閉じたままでろ乙。そのRT
D信号はデータ収集ノットウェアで漁度尺度に変換さ扛る。
抵抗温度検出器は、最も適した温度測定装置であることが判明した。その検出器
素子は、温度によって直接に変化する電気抵抗を示す。この抵抗値はエレクトロ
ニクスによって容易に測定され、またこのような素子のキヤリブレーシヨンは文
献((良く紹介されているので容易((温度の読みに変換される。熱電対、また
はザーミスターのようなその他の装置で温度の関数として変る電気的性質を示す
ものも、この用途に使用しうる。
構成材料
すべての材料は、最高の機能性、及び熱、圧力の作用及び液とガス流の腐蝕性に
対する抵抗を確保するように選択された。
我々は下記・4材料が下記列挙の個々の用途に最良であることを免見した。
反応器の頂部及び基部ばP、V、C,(ポリ塩化ビニル)から構成さnる。ポン
プの頂部の定着物ばp、 V、 、;、である。すべてのルノイド等のだめの装
着SはP、■。C1である。磁気スピンパ8
一駆動器はp、 v、 c、である。
反応器円筒及び酸ポンプ円筒はガラスである。
酸またはガスと直接に@2−するすへての管材はテフロンであり、その他の管材
はナイロンである。酸1念はガ゛スと直凄(で触れるすべての付属物はナイロン
である。ガスクロマトグラフへの反応器ガス及び排気ソレノイドはテフロンであ
る。すべてのチェック弁はテフロンである。サンプルループはナイロンである。
酸ポンプピストンはテフロン被覆316s、s、(ステンレス鋼)である。ガス
と間接に触れる付属物、また1−i空気または水でフラッシュさnる付属物は3
16 S、 S、である。ガスクロマ[・グラフ内部のすべての付属物、管材、
弁、カラム等は316 s、 s、である。空気、水、加圧及び−ξ−ジルノイ
ドる。
ソレノイドまたは調整器の入口側にちる空気及び水ラインのすべての付属物は真
鍮である。すべての調整器はアルミニウムである。液,/酸ポンプ円筒はバスタ
ロイ(I(astalloy) C fある。
操作
全体の系に2いて、これらの回路は一緒に作動する。個々の操作は工場形態によ
って左右さnることりてなる。単一反応器回路についての典型的操作を下表に示
す。この表’lC%−いて、操作する弁、弁位置−開(O)、閉(C)または位
置(]、I2L−、位1作の変化(茅)、及び時間が与えらnている。多7プ応
器回路を用いる分析器については、各回路の始動の時間は、ガスクロマ)・グラ
フ操作が重ならないように隔離されることになる。それす外、各回路についての
ロジック及び/−ケンスは普通同一であるけれども、全体の原の操作に悪影響を
与えることなく、液濃度またはその他の特性の差に応じて各個の反応器回路に対
し小改変をなしうるであろう。
”21CVll Is V3 G Vl 4V22 c Vl4 is V4
CV2 cV24 0 Vl7 ]、F V5 CV6 GV26 CAr1
lF” v5 CV7 CAP22T米
00:40 00:40 00:30 00:35V210半 Vit ts半
V3 CV22 CVl41S米v4 c
v2+c米V171FI V5 G4
V26 CAr11F米V6 C
29G
V28 1B米 V8 C
V26 C来vioo来
6 C
ス/13 C米
R1”G’l フィルター サンプル 反応器 ガスクロマドVll ZT米v
3 c誉
(00:05) vB c
V47 2T米 VS G来
AP22T米 V6 G
時間 フィルター サンプル 反応5 カy、 り07 トーー■―−−−−−
−−i■−−− 糟−――■−一時 間 フィルター サンプル 反応器 ガス
クロマド−■―■−■1■■■1−−■−■−―綽−一一一一一時一覇■■1−
−−−−−丙■−11−■−−1−關−■■−■■17282F矛 VS 0案
V220 来 V44 V6 C
■24 C■17 ■8 C米
V26CAP2 Vt00
6
■281B ■6 C
時 間 フ・rルター サンプル 反応器 ガスクロマドV1. I
rG 1
v4C■2C
9
時 間 フィルター サンプル 反応器 ガスクロマド1+3:’;士
1111
時 間 フィルター サンプル 反応器 ガスクロマド■7 G
(続) (続) (続) (続)
使用
第11.12及び13図は、カセイ化系【おける本装置の使用を示す概略線図で
ある。
第11図(IC見られる制御ループ1は、石灰消化槽への緑液中の炭酸ナトリウ
ム僕度の制御における分析器の使用を開示している。この線図において、緑液清
澄器G L Gからの緑液ハミル液ラインMLtを流れ、緑液ポンプGLCにエ
リ石灰消化槽Sへ圧送さnる。石灰は石灰消化槽Sで緑液に対して梁側さnる。
この線図には一つの追加のラインがある。それは、ウィークウォッシュ(弱い洗
液)の一部をミル液ラインMLIへ運ぶラインL 40である。
ラインL28/29は二つのライン、液をミル液ラインML1から反応器系R3
1へ運ぶL 29、及び液を反応器系RS1からミル液ラインMLIへ戻すL2
8e、指示している。反応器系−RSI、RS2及びR33−のそれぞれはフィ
ルター回路、サンプル回路及び反応器回路を含んでいる。これらの回路;−1:
第1〜3図に示さ几ている。ラインL2は、反応ガス全反応器系R3,tからガ
スクロマトグラフ/分析器G G / Aへ運ぶ、そこで前記Oようにガスは二
酸化炭素(液中の炙竣ナトリウムからもたらされる)及び硫化水素(硫fヒナ[
・リウムからもたらさnる)とにつ(八で分析されろ。二酸化炭素分析全採用す
る分析器は、制mラインCLIを介してコン1−ローラーへ言号を出力−、その
コントローラーは、ラインL41’)内をMLlへ向けて流jするウィークウオ
ツ7ユの量を増加または減少するようすζ弁■・10を作動させて、石灰消化槽
へ行く緑液中に一定の炭酸ナトリウム濃度f:維持する。
硫化水素分析はいくつかの用途金もつ。それは回収ボイラーにおける還元効率の
一指標である。硫化す) IJウム濃度tσ、回収ボイラー運転者に与えられて
還元効盈が良好でちることを確認させることがでさ、あるいは還元効率の向上の
ために修正を行わせるようにすることができる。またそれは、カセイ化操作にお
:する潜在効率の一指標でもある。緑液中の炭酸す) IJウムまた;1硫化す
) IJウムの濃度が増加するにつれて、カセイイヒ操作の効率が低減する。こ
れは、運転者に緑液が受けようとしているカセイ化反応についての情報全厚え、
そしてカセイ化運転者に1φ正行動を採ることを可能にさせるであろう。
この系の第2の制御ループは第12図に示さ粁ている。このループは緑液と石灰
とのバランスを割−し、そして要するに石灰消化操作の全体全制御する。[清澄
l液すンプルが1石灰消化槽または第1カセイ化Nにおけ砧大竣カル/ウムマノ
ド分雉器から採取される。この「清澄−1液は、次いで残留するすべて易さnた
液中の、炭酸ナトリウム及び硫でヒナトリウム濃度が、次いで、第2父応器糸R
82からの反応ガスからGO,/A、ておいて測定される。
この湘j倒ループのロノノクは液中VC′:n−ける所望の炭酸ナトリウム濃度
につ14ての設定点を含む。この設定点N a 2003濃度は工場の経験によ
り証明さ12ているように、N a 2 CO3のNaOHへの高転化効率、低
いN 3.2 CO2の無駄装入、及び許容しうるマッド沈降特性の最良の組合
せをもたらすことになる。そのループは次いで、石灰消化槽への炭酸ナトリウム
の物g流量を介して石灰消化槽操作を制御して、石θく消化槽を去る液中のNa
2CO3のこの濃度を維持しかつ制御するようしてする。石灰j角化・漕または
第1カセイ′ヒ槽中■炭酸アトリウム濃度を制mするための二つの方法がある。
その一つは、石灰消化槽に添加される石灰の量の制御の採用でちる。他の方法で
、本発明者が著しく良いと考える方法は、第12図に示されている。この方法で
は、緑液中の、炭酸ナトリウムの量を、前述のようにループ1によって制御する
。石灰消化槽に添加されるこの緑液の量は、ループ2によって制御さCる。第1
カセイ化Nまtは石灰消化槽からの白液中の炭酸ナトリウム及び硫化ナトリウム
の量は、R32からの反応ガスからGC/A曾てよって測定される。炭酸ナトリ
ウム1て基づく漕号は、そのとき:(、制御ラインOL 2 ’z経てコントロ
ーラーへ送られ、このコントローラーは、石灰消化槽S干に14L1を経て流入
する緑液の量ケ増加または減少するように弁V41を作動させる。
白液中の薬剤濃度の測定は、清澄日液貯蔵タンクと蒸、%僧と08
0間のラインから取られる。その白液中の硫化ナトリウム7スび炭酸すトリウム
のa′、5は、第:うの反応系RS) 3からの反応ガスを(J C,/A t
cよって分析することによって直接(・ζ測定される。
しかし、白液中の水酸化ナトリウノ・の量は、間接的に測定されなければならな
い。白液中の水2俊1ヒナトリウム羨度を得る。ために結合さfなけ几ばならな
い三つの貨報がある。。
1、白液中の炭酸す) l)ラム濃度;2、緑液中の炭酸す) IJウム濃度。
3 緑液中の水;役化ナトリウム濃1反。
測定@l及び2は、石灰消化/カセイ化操作Vc 、%−いて白液中で水酸化ナ
トリウムに転化された緑液中の炭酸塩の量を決定するのに用いられる。緑液と共
にその系に入るN a 2 G O3の量と、白液と共ンζその系を去るNa2
GO3の量との差シー、カセイ化反応により白液中に生成されたNa、OHの濃
度である。すべての薬剤濃度・:d、酸fヒナトリウム(Na20)基隼で表わ
される。いく分かの水酸化ナトリウムも、緑液と共にその系に入る。この水竣1
ヒナトリウムは変化せずに系全通ってFI液に4乙ので、勘案されるべきである
。系におけるこのNaOH源は比較的安定である一定期的な(8時間W=V)緑
液中のNaOHの測定(ζ操作者シ′こよって手動で実、刑して、分析器ソフト
ウェア:・て入れることができる。
緑液山のNaOHの測定:d、緑液サンプルの1角定で直接に実乃できる。別法
として、そJtは白液中のNaOH2角定することにより間接的に測定できる。
カセイ化で発生さnたNa0HO量によってその東回が説明されえない白液中の
Na0HO量(は、緑液と共に入ったNaOHの量である。緑液山のNaOHの
−・腎ヲ間接去で;測定することが推奨される。間接去は工程中のタイムラグに
より引起こさnる誤差全減少させる利点がある。緑液と関連する:\la、OH
の量は、次いで、別の滴定で最新rヒされるまで、マイ2クロプロセツサー中に
1呆持される。この値は、各後チ白液の水酸化アトリウム測定を最新化するのに
用いられる。
分0器は、各継茨サンプルについて下記の式を嘆いて白液中の木酸化ナトリウム
濃度を決定する。
NaOH(白液) = Na2 co3(緑Q ) −Na2 CO2て白液)
−J−NaOH(緑液)炭酸塩分析は、19分毎の各サンプルによって最新化さ
れる。
緑液中0水酸化ナトリウムの測定は、必要な場合には8時間毎の緑液または白液
サンプルの手動滴定:(よって、最新化される。
最新化さ几た清澄白液分析(水酸化ナトリウム、硫化ナトリウム及び炭酸ナトリ
ウムの測定)値は、12〜19分毎に蒸解槽操作者または蒸解槽工程コンピュー
ターへ提供される。
系ソフトウェアは、白液中の現在のNaOH1%度を正しく測定するように、石
灰消化、カセイ化及び清澄の操作に2ける夕・「ム遅延を考慮しなければならな
い。これはパルプ化工程と制御するために蒸解槽へ添加される薬剤の量を決定す
ることになる。
カスケード式匍制御機会
多くの応用において、炭酸塩/硫化物の分析器測定Iifを工程制御装置への一
次インプットとして用いることば、充分であり1足望でしいでろろう。しかし、
若干の応用(においてd1工程変動に対するもつと迅速1しかし精度の低い(炭
酸す) l)ラム濃度Vこ関しての)応答を提供する測定装置で直接に工程全i
m制御するのが有利なことがある。このような装置う;使用さnる場合にば、炭
酸塩/硫化物分析器からC7) 61j定値ば、その−次コントローラーのだめ
の設定犠ill剖信号として使用されるべきでちる。
この[カスゲート式−:のタイプの制御基、・ま、−次1ii’l I卸測定装
置の精度全署しく向上させ、そして工程の市111卸と改善するであろう。
伝導変プローブ、密度ゲージ、等のようないくつかの測定装置は工程変動に対し
て迅速な応答を与7′jる。しかし、これらの装置は炭酸すl−1)ウムa度の
間接別定値を佳えるにすきず−それらtd工程流中のすべての薬剤′7)一度に
応答する。工程流中の全薬剤に対する炭酸ナトリウムの比は、時間と共に変動し
、炭酸ナトリウム濃度の不適当な測定値、及び炭酸す) IJウムを)直接に測
定したならば得られうるよりも正確でない工程制御卸をもたらすことになろう。
しかし、炭酸すl・リウム濃度測定に2けるこれらの装置のキヤリプレーンヨン
に影響を与える変(ヒは、遅く起こり一炭酸塩/硫化物分析器により生じる15
〜20分のサンプリング時間よりも大きいこと1l−i確かである。
炭酸塩/硫化物分析器によって得られる炭酸ナトリウムの直接測定値は、各−次
制御装置への設定点后1]御インプットとして使用でさる。この実施は、15〜
20分毎に一次装置(云導度プローブ、密度ν−ジ等)のギヤリプノージョン調
差動果金与えるので、前述のNa2CO3/全薬剤比の変動に拘わらず、N a
2C03侵度の正確な指標である。このター〔プのカスケード式mll 1l
j1方式μ、工程における炭酸ナトリウム濃度を旧確に測定する方法、及び工程
における変化シ[即座に応答する能力の両方をもっという利点を有するであろう
。
こ扛(d第14図に例示てれている。キガ部材、は溶解タンクDT、緑液前層器
c L C1緑液S?ンプG L P、石灰消化槽S及び第1カセイ化槽C1で
ある。ミル液う・インMLIは緑液を溶解タンクDTから緑g!L清澄5GLC
へ運び、そしてミル液ラインb、i L 2は緑液を緑液前層器aLCから石灰
消化槽へ運ぶ。主要ウイークウオツンユラインL42は、ウィークウォッシュを
ラインL 4. Q及びL・11へ運ぶ。
ラインL41中のウィークウォッシュは、溶解タンクDT甲で溶融物?@解する
の・lこ用いられる。ラインr−41を経て溶解タンクDTへ行くウイークウオ
ツ/ユの量は、弁41で制御さ4する。ウイークウオツンユの量(d、溶解タン
クDTからの緑液の密度によって決定さnる。これはミルライン!4L1中の密
度計DMIによって監視されている。密度計DMIからの信号は、制御ラインG
L ] tcより弁制御1cN1へ運、介りる。弁41は、匍]御ラインCL
Zを通る信号でCN1により制御される。これは、工程条f′4士監視するのに
局部直接測定を用いる標準的な局部割印ループである。
第14図は、緑液中の、衆酸塩a度を一定に維持するため((、ML2に入るラ
イ−クラ丁ソシュの量を監視及び制御するのに局部条件全[受用することも示し
ている。しかし、この例では、ガスク分析器グ2フフ分祈器(は、この蜀部制匈
のだめの設定点全決定するのに中いられている。
弁V 4. Oは、ラインT−4・つ中のつ・r−クウオソンユの流れを制御す
るのに用いられる。その流れはミル液ラインy L 2に入るウィークウオソノ
ユの量で、ちる。これは密度計DM2によつ08
て弓部日〕に監視されている。0M2は、信号をflI創ライうOL 3を経て
制御ユニットCN2へ送る。(:;jJ、2ばM L 2内の密度を特定の水準
に維持するためにウィークウォッシュの流れを増加または減少するように111
例:1′PV 41)を1乍劾させる。しかし、その液の密度は液中の炭酸すト
リウムの直接の指漂ではない。ML2からの密夏割印さnた夜Oサンプルは、反
応器系R81及びガスクロマトグラフ/分析器ユニットGC/′Aによって、採
取されそして炭酸ナトリウム濃度、lこついて分析さ几ろ。この炭酸ナトリウム
の直接(1]定は、設定戦信号を、制卸ライン○T−S子経てCN 2へ送るの
に用いられ、その液中の災i股す) l)ラム濃度lこその密度が一層正曜ノて
反映するように密度設定娠が調節ゾれる。
浄書(内容に変更なし)
1¥表昭GO−501.’(18(32)手続補正書く方式)
29発明の名称
炭酸塩/硫化物分析器及び制御方法
3、補正をする者
事件との関係 出 願 人
住所
名 称 ウエヤーハウザー・カンパニー4、代理人
住 所 東京都千代田区大手町二丁目2番1号新大手町ビル 206号室