淺談pH計在丙烯腈裝置中的應用

呂建國 王中文 蘇軍其（中國石油蘭州石化公司電儀事業部，甘肅蘭州 730060）

淺談pH計在丙烯腈裝置中的應用

呂建國 王中文 蘇軍其（中國石油蘭州石化公司電儀事業部，甘肅蘭州 730060）

隨著現代石油化工產業的不斷發展，衍生了越來越多的化工原料和產品，丙烯腈就是其中較為典型的一種。從化學特點上分析，丙烯腈是一種無色、刺激、易燃、易爆、高毒的危險化工產品，丙烯腈裝置一旦發生泄露或爆炸，將會造成重大的財產和生命損失，因此需要加強安全管理和維護。pH計作為一種常用的工業儀器設備，可以針對液體的酸堿度進行精密檢測，實現化工產品生產的有效安全監控，在丙烯腈裝置中應用具有高效、清潔、安全等顯著特點。

pH計；丙烯腈裝置；化學安全；化工裝置

1 pH計的構造及原理

pH計又稱之為“酸度計”，是現代工業生產中常見的液體酸堿度檢測儀器設備，隨著我國石油化工產業的不斷發展和技術改革得到了很大的改進，在測量氧化還原電位值、鑒定溶液化學成分、輔助儀表控制系統等有很大的作用。基于在化工裝置的應用中，pH計的類型主要包括臺式、在線式和便攜式三類。

1.1 pH計的構造分析

pH（Pondus hydrogenii）是化學理論和工藝中的一個重要指標，本質上來說，pH值代表的是溶液中氫離子的活性。但大量的化學實驗表明，氫離子的活性直接反應在溶液的酸堿性方面；基于此，人們根據酸堿性的特征開發了實用性較強的pH計設備。

pH計在工業設計上主要包括兩個方面，分別是酸度發送器和高阻轉換器。其中，酸度發送器包括電極、外殼、放大器、電極清理器等內容，是一個典型的精密機器復合系統；而高阻轉換器的作用是接受酸度發送器的輸出信號，并在顯示設備上呈現不同的pH數值。

與一般的化工產業儀器設備相比，pH計有很強的抗電磁干擾能力，對溶劑、環境的抗腐蝕能力也很強，抗污染源的穩定性較好，具有很廣泛地應用空間。

1.2 pH計的原理分析

化學理論方面將pH值劃分為十五個等級，判斷酸堿的依據是溶液中氫離子的濃度，當pH值大于7呈現出堿性，pH值小于7則呈現出酸性；相對應地，pH計是利用電位法來獲得氫離子的濃度，進而獲得相對應的數字。

pH計的檢測部位與溶液接觸后，一部分金屬失去離子后形成表面負電的狀態，電子聚集在金屬探測區域表面，與溶液中的氫離子在異性相吸的作用下形成電位差；同時，pH計的測量電極與檢測部分的對比電極構成電流回路，即原電池系統，pH計主體則發揮了連接電流表導線的功能，由此可以獲得一個固定的電極電位。

溶液pH與電位差之間的計算為EX=E0+SDH，通過內部芯片的計算和高阻轉換器的功能，最終獲得測量儀表的顯示數據。不難看出，發揮關鍵作用的是測量電極和對比電極，不同原材質的電極片對測量數據的準確影響很大，因此要求也十分嚴格；如必須避免溫度對電阻的影響等，目前，我國主要采用的測量電極是玻璃電極，而對比電極主要是甘汞電極材料。

2 pH計在丙烯腈裝置中的應用現狀及要點

2.1 pH計的國內應用現狀

丙烯腈是利用石油原料提取的合成纖維，在人工樹脂和合成橡膠領域具有十分重要的地位，也是多種化工產品的重要添加劑、合成劑，但就其單體化學性質而言，具有急/慢性毒性、刺激性、致癌性、致畸性、易燃易爆性等諸多特點，是典型的危險化工產品。無論在生產、運輸、存儲和使用等環節，都要針對設備的安全進行維護和保障，pH計在其中發揮了重要的作用。

pH計產品主要有進口和國產兩大類，進口pH計精確度較高、性能穩定、設備故障率低，像比較知名的Mettler Toledo產品，但價格昂貴，尤其是大型臺式類型。隨著我國化工產業科技的發展，近年來國產丙烯腈裝置專用pH計開始展露頭角，如北京德菲、上海三信等廠家，除了丙烯腈裝置之外，還包括丙酮氰醇、硫酸、甲基丙烯酸甲酯等化工產品專用pH計。國有自主產權的pH計設備發展，對我國整個化工產業的發展具有節約成本、提高效益的推動作用。

2.2 pH計在丙烯腈裝置中的應用要點

丙烯腈裝置和工藝操作中存在一定的共性，如常見的BP技術，采用的是丙烯、氨氧化法生產丙烯腈，客觀上要求對冷卻塔上下端循環以及回收分層器水相的pH值進行檢測，確保冷卻塔的pH值維持在3.0-6.0之間，而下端則維持在6.5-7.0之間；回收分層器的pH值控制在6.0-7.2之間。具體的實現方法包括進料、升溫、排除等，適宜的酸堿度是確保丙烯腈裝置高轉化率的前提。

在實際的應用中，要關注的問題有以下幾點：

第一，丙烯腈裝置中pH計要實現在線拆檢，即可以在生產工藝進行中完成拆除、安裝、更換等要求。這是由于化工設備的生產具有聯動性、連續性，丙烯腈裝置的工作是24小時進行的，pH計一旦發生故障必須立即進行更換，而不能等待設備完全停產。

第二，拆檢pH計過程中具有安全保障措施。丙烯腈具有高毒性，同時生產裝備中是高壓環境，一旦泄露會導致噴濺發生，危害操作人員的生命安全。

第三，定期維護減少物料堵塞。這是對工業生產設備的一般性要求，對于丙烯腈生產裝置而言更是如此，要根據生產設備的具體工作能力制定合理的維護周期。

第四，選擇正確的pH計儀表類型。據不完全統計，世界范圍內利用于化工生產的pH計產品約800種，其中大部分都具有同類功能，在應用的過程中要針對丙烯腈裝置的特點，選擇大小合適的pH計，配置正確的電極。

3 結語

丙烯腈作為一種重要的化工產品（原料），在生產工藝中缺乏有效安全改進的前提下，需要做好嚴密的安防措施，以確保人民群眾的財產和人身安全，積極展開pH計的應用研究，對我國丙烯腈產業發展具有重要保障作用。

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