Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ciaglego pomiaru pH roztworów o duzym stezeniu i wysokiej temperaturze, zwlaszcza do ciaglego pomiaru pH roztworu saletry amonowej.Z opisu patentowego PRL nr 118 384 znany jest sposób ciaglego pomiaru roztworów o duzym stezeniu i wysokiej temperaturze polegajacy na tym, ze strumien goracego i stezonego roztworu rozciencza sie woda do stezenia 0,5-2 n, uzyskujac jednoczesnie temperature okolo 25°C. Umozli¬ wia to pomiar pH za pomoca powszechnie w tym celu stosowanych elektrod.Proces technologiczny produkcji saletry amonowej polega na neutralizacji kwasu azotowego amoniakiem, przy czym wazna jest znajomosc punktu równowaznikowego reakcji okreslana na podstawie pomiaru pH. Brak jest urzadzen do ciaglego pomiaru pH roztworu saletry amonowej charakteryzujacego sie stezeniem okolo 70-80% oraz temp. okolo 160-180°C, co powoduje okres¬ lone straty surowców glównie amoniaku oraz jest przyczyna odczynu kwasnego roztworu saletry amonowej, w wyniku czego gleba nawozona takim produktem ulega zakwaszeniu.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z trzech podstawowych elementów: zaworu regula¬ cyjnego, glowicy pomiarowej i przetwornika pH. Trójdrozny zawór regulacyjny ma wewnatrz komore o pojemnosci okolo 15 cm3, w której strumien wody rozcienczajacej krzyzuje sie pod katem prostym ze strumieniem stezonego i goracego roztworu saletry amonowej wplywajacego z neutrali¬ zatora. Zawór znajduje sie w odleglosci nie wiekszej jak 3 cm od krócca neutralizatora. Mala objetosc komory mieszajacej oraz skrzyzowanie strumieni w zaworze regulacyjnym pozwala uzyskac duza pradkosc liniowa przeplywu oraz pozwala uzyskac roztwór o jednolitym stezeniu.Duza szybkosc liniowa przeplywu skraca czas przejscia rozcienczonego roztworu do glowicy pomiarowej i zapobiega krystalizacji roztworu w rurach. Glowica pomiarowa jest wykonana z kwasoodpornej stali w ksztalcie ulozonej poziomo rury z gniazdkami w górnej czesci, w których zamocowane sa elektrody. Wewnatrz rury w przedniej czesci od strony wplywu roztworu umie¬ szczona jest przegroda tellonowa z kanalami przeplywowymi w górnej i dolnej czesci. Przegroda7 135105 zabezpiecza elektrody przed gwaltownym uderzeniem strumienia roztworu i pozwala na usuniecie gazów rozpuszczonych w strumieniu rozcienczonego roztworu saletry. Glowica pomiarowa znaj¬ duje sie na odgalezieniu glównego przewodu, którym przesylana jest saletra amonowa z neutraliza¬ tora, za zaworem odcinajacym. Z elektrodami glowicy pomiarowej polaczony jest dwustopniowy przetwornik pH zbudowany ze znanych ukladów scalonych o malej mocy strat i dobrym wewne¬ trznym skompensowaniu termicznym. Przetwornik ma hermetyczna obudowe i znajduje sie w niewielkiej odleglosci od glowicy pomiarowej.Urzadzenie wg wynalazku pozwala na ciagly pomiar pH roztworów o wysokim stezeniu i temperaturze, a w przypadku roztworu saletry amonowej umozliwia ciagla regulacje procesu neutralizacji kwasu azotowego amoniakiem w obrebie punktu równowaznikowego reakcji. Uzy¬ skuje sie maksymalny stopien wykorzystania substratów reakcji i wysoka jakosc produktu, tj. saletry amonowej. Usytuowanie czesci skladowych urzadzenia, tj. zaworu regulacyjnego i glowicy pomiarowej zapobiega krystalizacji saletry w przewodach i elementach urzadzenia. Elektrody pomiarowe zabezpieczone sa przed dzialaniem wysokiej temperatury oraz przechowywane sa w stanie „mokrym" w przypadku przerwy w pracy neutralizatora. Zastosowanie przetwornika pH wg wynalazku umozliwia uzyskanie /normalizowanego, stalopradowego sygnalu wyjsciowego 0-5 mA lub 4-20mA, w zaleznosci od potrzeb, tj. stosowanego systemu automatyzacji np. URS.Przetwornik moze pracowac w warunkach duzego stezenia oparów NH3, HNO3 i pylu saletry amonowej.Urzadzenie wg wynalazku zostalo przedstawione w przykladzie wykonania schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zestawienie poszczególnych elementów urzadzenia, a fig. 2 przedstawia schemat ideowy przetwornika pH.Wszystkie przewody urzadzenia wykonane sa z rury kwasoodpornej wewnetrzna 6 mm i laczone sa ze soba na gwint z uszczelnieniem z policzterofiuoroetylenem. Wybór materialu i rodzaju polaczen podyktowane zostaly duza korozyjnoscia roztworów saletry amonowej. Zawór regulacyjny 1 zamocowany jest na króccu neutralizatora za pomoca znormalizowanego kolnierza w odleglosci nie wiekszej jak 3 cm. Jest to zawór trójdrozny z dlawikiem i uszczelkami tefionowymi.Do komory wewnatrz zaworu, o pojemnosci max 15 cm3 doprowadzony jest strumien wody rozcienczajacej (zdeinineralizowanej lub wodociagowej) pod kateni prostym w stosunku do stru¬ mienia saletry. Doprowadzenie strumienia wody do komory zaworu regulacyjnego obniza tempe¬ rature pracy zaworu, zmniejsza korodujace dzialanie saletry i wydluza czas pracy elementów uszczelniajacych. Zawory 1 i 2 sluza do dobrania takiego stosunku natezen przeplywu obu strumieni aby uzyskac 0,5-2n roztwór NH4NO3 o temperaturze dopuszczalnej dla stosowanych elektrod, odczytywanej na termometrze 5. Nastawienie stopnia rozcienczenia strumienia saletry odbywa sie przy zamknietym zaworze 3 glowicy pomiarowej 6 i zabezpieczajac w ten sposób elektrody 8 przed przypadkowym przegrzaniem powyzej granicy wytrzymalosci metrologicznej. Po ustaleniu temperatury roztworu i ewentualnym pomiarze stezenia roztworu otwarcie zaworu 3 powoduje przeplyw roztworu przez glowice pomiarowa 6. Glowica pomiarowa 6 wykonana jest z kwasoodpornej rury o srednicy zewnetrznej 180 mm i dlugosci 40 mm z gniazdami 9 na elektrody mocowane przy uzyciu harmonijkowych uszczelek teflonowych. W przedniej czesci glowicy od strony naplywu roztworu umieszczona jest przegroda teflonowa 7 z kanalami przeplywowymi w górnej i dolnej czesci. Zatrzymanie neutralizatora (brak doplywu saletry) powoduje wymywanie saletry z zaworu 1 i przemycie glowicy 6. Zapobiega to krystalizacji saletry w przewodach i n& elektrodach. Wartosc pH wody pokazywana przez miernik przetwornika 11jest istotna informacja dla obslugi o opróznieniu neutralizatora. Jesli neutralizator zostaje wylaczony na dluzszy okres czasu to po przemyciu woda i zamknieciu zaworu 3 elektrody 8 przechowywane sa w stanie „mokrym" w wodzie, bez koniecznosci ich demontazu z glowica.Rozcienczona saletra jest kierowana z glowicy 6 do korytka i zawracana do ponownego uzycia w okreslonych fezach procesu technologicznego.Integralna czesc urzadzenia wedlug wynalazku stanowi przetwornik pH 11. Wlasnosc ogniwa pomiarowego pH, a w szczególnosci duza rezystancja rzedu 200 M powoduje, ze SEM ogniwa proporcjonalne do wartosci pH jest szczególnie podatne na zaklócenia. Zaklócenia te sprowadza¬ jace sie do indukowania w przewodach laczeniowych ogniwo z przelacznikiem pasozytniczym SEM sa istotnym problemem przemyslowym. Jednym z czesciej stosowanych rozwiazan jest skracanie135105 3 drogi sygnalu od ogniwa do przetwornika przez umieszczenie przetwornika bezposrednio w poblizu punklu pomiarowego. Przetwornik wedlug wynalazku jest chroniony przed korozyjmm dzialaniem oparów amoniaku, kwasu azotowego i pylu saletry amonowej obudowa hermetyczna.Odznacza sie duza tolerancja na zmiany temperatury otoczenia, na zmiany napiecia zasilajacego.Przetwornik pH zrealizowano na bazie dwóch wzmacniaczy operacvjn\ch HLY7006R i ULY7741.W stopniu koncowym, pracujacym w konfiguracji wzmacniacza napiecie — prad sygnal napieciowy zostaje przetworzony na sygnal pradowy.Za pomoca przelacznika P2 i rezystorów R«i R6 istnieje mozliwosc pomiaru pH w zakresach 2+12 lub 3-h8, uzyskujac na wyjsciu przetwornika sygnal wyjsciowy w zakresie 4-20 mA lub 0-5 mA, co umozliwia wspólprace urzadzen z ukladami automatycznej regulacji obu wersji sygnalów standardowych, tj. URSi AR. Przelacznik Pi zastoso¬ wano w celu zabezpieczenia wzmacniacza wejsciowego przed szkodliwymi skokami SEM ogniwa pomiarowego, majacymi miejsce w wypadku wymiany elektrod. Dodatkowo zastosowano u stopniu wejsciowym potencjometr R3, umozliwiajacy korekte wzmocnienia ze zmiana nachylenia elektrod pomiarowych w funkcji temperatury.Mozliwosc zasadniczej kalibracji urzadzenia uzyskano za pomoca potencjometru R7, umozli¬ wiajacego dopasowanie zera elektrycznego przetwornika do charakterystyki ogniwa pomiaro¬ wego, dzieki wewnetrznemu stabilizatorowi ujemnego napiecia wzmacniacza HLY7006R.Zastosowanie ukladów scalonych o malej mocy strat pozwolilo na zabudowe czesci elektronicznej w hermetyczna obudowe, gdyz wydzielajace sie cieplo nie powoduje zmian punktu pracy obu wzmacniaczy.Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do ciaglego pomiaru pH roztworów o duzym stezeniu i wysokiej temperaturze, zwlaszcza do ciaglego pomiaru pH roztworu saletry amonowej, znamienne tym, ze sklada sie z trójdroznego zaworu regulacyjnego (1) z komora wewnatrz zaworu o pojemnosci okolo 15 cm3, w której strumien wody rozcienczajacej krzyzuje sie pod katem prostym ze strumieniem stezonego i goracego roztworu saletry amonowej wyplywajacego z neutralizatora, przy czym zawór znajduje sie w odleglosci nie wiekszej jak 3 cm od krócca neutralizatora, glowicy pomiarowej (6) w ksztalcie ulozonej poziomo rury wykonanej ze stali kwasoodpornej z gniazdami (9), w których zamocowane sa elektrody (8) do pomiaru pH, wewnatrz której znajduje sie w przedniej czesci od strony naplywu roztworu przegroda teflonowa (7) z kanalami przeplywowymi w górnej i dolnej czesci, przy czvm glowica pomiarowa (6) umieszczona jest na odgalezieniu glównego przewodu, którym przesylana jest saletra amonowa z neutralizatora, za zaworem odcinajacym (3) oraz z dwustopniowego przetwornika pH (11) zbudowanego ze znanych ukladów scalonych o malej mocy strat i dobrym wewnetrznym skompensowaniu termicznym znajdujacych sie w obudowie hermetycznej w niewiel¬ kiej odleglosci od glowicy pomiarowej (6).135 105 .aaldca. z 'neutralizator a 2.Woda FL9.I fls-z Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL