1. Обзор химической промышленности
Химическая промышленность в совокупности обозначает предприятия и организации, занятые химическим производством и разработками. Проникая во все отрасли, она является неотъемлемой частью национальной экономики, и её устойчивое развитие имеет большое практическое значение для экономического и социального развития человечества.
Химическая промышленность занимает важное место в экономике стран мира и является базовой и опорной отраслью во многих странах. Темпы и масштабы её развития напрямую влияют на все отрасли; мировой объём химического производства сегодня превышает 1,5 трлн долларов США в год. Отличаясь многообразием категорий, сложностью процессов и разнообразием продукции, она выбрасывает большое количество загрязняющих веществ с высокой токсичностью, что делает её крупным источником загрязнения. Токсичные вещества могут возникать на каждом этапе — при переработке, хранении, использовании и утилизации отходов, — влияя на окружающую среду и здоровье человека. Поэтому устойчивое развитие отрасли имеет большое практическое значение.
2. Значение испытания влажности химического сырья
Влажность — ключевой фактор, влияющий на внешний вид и свойства продукции. Испытание влажности химического сырья необходимо при закупке, транспортировке, производстве и контроле качества; количественный анализ воды в настоящее время является базовым показателем физико-химического анализа большинства веществ.
Во многих жидких химических продуктах и полупродуктах содержание влаги является важным показателем качества. Избыток влаги нарушает реакции, вызывает образование побочных продуктов и снижает выход, поэтому входной контроль влажности обязателен. Влажность этилацетата имеет два источника: собственная влага (GB 3728-91 ограничивает её 1000 ppm для высшего сорта, 2000 ppm для первого сорта, 4000 ppm для годного — в товарном продукте это неизбежно, поэтому рекомендуется высший сорт, а влажность перед ламинированием следует поддерживать ≤2000 ppm); и влага, поглощённая при хранении — будучи летучим, продукт за счёт испарения с поверхности отбирает тепло, вызывая конденсацию атмосферной влаги, которая быстро растворяется обратно в жидкости, особенно когда влажность воздуха летом превышает 80 %. Поэтому измерение влажности перед ламинированием очень важно.
3. Применение анализаторов влажности, работающих по методу потери массы при высушивании, в химической промышленности
Метод потери массы при высушивании, также называемый методом нагревательной потери массы, — физический метод определения влажности: нагрев удаляет и высушивает воду в материале. Традиционный и наиболее распространённый подход — метод сушильного шкафа: образец высушивают в шкафу, взвешивают на электронных весах до и после, а значение влажности рассчитывают вручную... Узнать больше о принципе потери при высушивании
Принцип работы анализаторов влажности по потерям при высушивании
Метод потери массы при высушивании, также называемый методом нагревательной потери массы, — физический метод определения влажности: нагрев удаляет и высушивает воду в материале. Традиционный и наиболее распространённый подход — метод сушильного шкафа: образец высушивают в шкафу, взвешивают на электронных весах до и после, а значение влажности рассчитывают вручную. При таком способе испытание одного образца занимает 2–4 часа; для производителей с высоким темпом работы метод сушильного шкафа серьёзно снижает эффективность производства и уже не отвечает их потребностям.
Галогенная технология нагрева разогревается на 40 % быстрее, чем традиционная инфракрасная технология нагрева, представленная на рынке
В этих условиях анализаторы влажности VicoMeter используют высокоэффективный сушильный нагреватель — высококачественную кольцевую галогенную лампу (в дальнеинфракрасных быстрых анализаторах влажности применяется дальнеинфракрасный темнопольный нагреватель) — для нагрева образцов вместо традиционного сушильного шкафа, обеспечивая быстрый и равномерный нагрев. Быстрый анализатор влажности VicoMeter по методу потери при высушивании объединяет и модернизирует метод сушки в шкафу, идеально сочетая модули нагрева, взвешивания, управления и интеллектуального человеко-машинного интерфейса. Система интеллектуально останавливается по тренду определения, анализирует влажность образца и выводит результат прямо на экран — запуск одной кнопкой даёт надёжные результаты, согласующиеся с методом сушильного шкафа. Типичный образец занимает всего несколько минут, что гораздо эффективнее метода сушильного шкафа, поэтому эти анализаторы широко востребованы и получают хорошие отзывы промышленных пользователей.
Исходя из разных потребностей пользователей, мы предлагаем следующие решения:
Галогенные анализаторы влажности и дальнеинфракрасные анализаторы влажности с темнопольным нагревом
Выберите прибор, подходящий вашим задачам, или обратитесь за консультацией напрямую в службу поддержки VicoMeter.
4. Применение анализаторов влажности по методу Карла Фишера в химической промышленности
Метод Карла Фишера (объёмный и кулонометрический), предложенный Карлом Фишером, — наиболее специфичный по отношению к воде и самый точный химический метод; последние усовершенствования повысили точность и расширили диапазон, что сделало его стандартным для многих веществ...Подробнее о принципе работы анализаторов влажности Карла Фишера
Принцип и развитие анализаторов влажности Карла Фишера
Предложенный Карлом Фишером в 1935 году, этот объёмный метод является наиболее специфичным и точным для воды — сегодня это стандартный метод для многих веществ.
Его титриметрическая и кулонометрическая формы подходят для многих неорганических и органических соединений — это признанная во всём мире классика быстрого определения влаги в жидкостях, твёрдых веществах и газах, широко применяемая в нефтяной, химической, энергетической, фармацевтической, пестицидной отраслях и в научных исследованиях.
Помимо хорошего прибора, необходимо проверять наличие мешающих факторов, правильно отбирать образцы и аккуратно работать. В 1935 году Карл Фишер предложил объёмный (визуальный) метод по GB6283 для бесцветных жидкостей; затем появился электролитический метод, а объединение кулонометра с объёмным анализом дало кулонометрический метод по GB7600. Таким образом, метод Карла Фишера делится на объёмную и кулонометрическую ветви, и обе являются стандартными методами для проверки других методов и приборов.
Принцип реакции с влагой
При окислении иодом диоксида серы в реакции участвует определённое количество воды: I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4 Реакция обратима; необходимо добавить щелочное вещество, а реагент должен содержать метанол или другой растворитель с активными OH-группами, чтобы пиридинсерный ангидрид превращался в стабильный гидросульфат метилпиридиния.
При кулонометрическом титровании по методу Карла Фишера необходимый иод образуется непосредственно при электролизе; содержание воды рассчитывается по соотношению заряда и иода. Когда появляется свободный иод, напряжение на индикаторных Pt-электродах резко падает — это и есть конечная точка.
Реакция электролиза (закон электролиза Фарадея)
При электролизе реакции на электродах следующие:
Анод: 2I--2e→I2
Катод: I2+2e→2I- ，2H++2e→H2↑
Из вышесказанного следует, что для окисления 1 моль иодом 1 моль диоксида серы требуется 1 моль воды. Электролиз 1 моль иода требует 2×96493 Кл (постоянная Фарадея 9,6493×10000 Кл/моль), при этом расходуется 18 г воды.
Из закона электролиза Фарадея M×10-6/18=Q×10-3/2*9,6493, следовательно M=Q/10,722
Где: W — содержание влаги (мкг); Q — заряд электролиза (мКл); 18 — молекулярная масса воды.
В зависимости от требований пользователей VicoMeter предлагает следующие решения:
Анализатор следовой влажности Карла Фишера (кулонометрический)
Анализатор влажности Карла Фишера (объёмный)
Выберите прибор, подходящий вашим задачам, или обратитесь за консультацией напрямую в службу поддержки VicoMeter.
5. Применение поточных анализаторов влажности в химической промышленности
Онлайн-анализатор влажности непрерывно контролирует и отображает влажность продукта; в фармацевтике преобладают микроволновый и инфракрасный методы. Установленный на объекте, он обеспечивает контроль в реальном времени, оптимизацию процесса по историческим данным и быструю реакцию на сигналы о влажности...Узнать больше о принципе работы онлайн-анализаторов влажности
Принцип работы онлайн-анализаторов влажности ближнего инфракрасного диапазона
Связи O-H в воде и связи C-H в органических веществах поглощают свет ближнего инфракрасного диапазона на определённых длинах волн; отражённая энергия обратно пропорциональна количеству поглощающих молекул. Анализатор отслеживает изменения энергии NIR на определённой длине волны, исходя из поглощения водой.
Молекулы воды колеблются в определённых энергетических полосах — связи O-H растягиваются, сжимаются, крутятся. Полосы NIR особенно сильны для воды и легко генерируются, фильтруются и детектируются; длины волн для измерения влажности лежат в пределах 1–2,5 мкм.
Поглощение зависит от числа встреченных молекул воды и интенсивности поглощения — оно пропорционально влажности. Будучи методом отражения, он также зависит от отражательной способности и поглощения материала; измерение в NIR является неразрушающим, бесконтактным и выполняемым в реальном времени.
Принцип работы систем онлайн-контроля влажности ближнего инфракрасного диапазона
Несколько пучков NIR фокусируются на поверхности материала; отражённые пучки принимаются современной оптической системой детектирования со встроенным высокопроизводительным DSP-чипом для быстрой обработки, хранения и отображения — выдающаяся точность и стабильность.
Многие материалы поглощают инфракрасное излучение только на определённых длинах волн; выбирают как минимум две — опорную длину волны (не поглощаемую материалом и водой) и измерительную длину волны (поглощаемую только водой).
Прецизионные светофильтры на вращающемся колесе поочерёдно пропускают опорный и измерительный импульсы на образец; два импульса с заданной периодичностью отражаются на детектор в виде двух сигналов. Опорный сигнал показывает ожидаемое отражение, измерительный ослабляется поглощением воды. Объединённые в отношение, различия с другими уровнями влажности пропорциональны разнице влажности.
Сила сигналов двух каналов объединяется в: R/M X M1/R1=отношение
Где: R — опорный канал измерительного пучка
M — измерительный канал измерительного пучка
M1 — измерительный канал компенсационного пучка
R1 — опорный канал компенсационного пучка
При появлении дрейфа M и M1 смещаются одинаково, взаимно компенсируясь в отношении, что сохраняет стабильность.
Принцип работы микроволновых онлайн-анализаторов влажности
Ослабление и сдвиг фазы микроволн зависят от диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь среды — у полярной воды они значительно выше, чем у обычных сред. Влажность рассчитывается по полученным ослаблению и сдвигу фазы.
Поскольку микроволны полностью проникают в технологический материал, измеряется вся физическая влага — как поверхностная, так и внутренняя. Это обеспечивает очень высокую точность и прецизионность независимо от цвета и структуры поверхности. Применимо к углю, агломерационной шихте (окатышам), железной руде, химикатам, бокситам, никелевой руде, сахару, табаку, багассе, зерну, кремнию, древесине, шерсти, химической продукции, песку, полимерам, хлопку и другим непроводящим материалам.
Подробный обзор микроволновых онлайн-анализаторов влажности
Зонд измеряет на глубине 150–200 мм, анализируя общую влажность (в ядре и на поверхности); глубина проникновения означает, что поверхностные загрязнения не имеют значения.
Ключевой принцип — изменение относительной диэлектрической проницаемости; проще говоря:
εr воды ≈ 80 против примерно 1–10 у большинства материалов (песок/гравий 3–4) — большое измеримое различие.
Влажность измеряется непосредственно по этому различию и выдаётся в виде стандартного сигнала массового процента.
Иными словами: чем больше воды содержит материал, тем ближе его относительная диэлектрическая проницаемость εr к 80.
Сигналы получают при прохождении материала мимо датчика — даже на высокоскоростных линиях; можно измерять и неподвижные сыпучие материалы.
Исходя из разных потребностей пользователей, мы предлагаем следующие решения:
Онлайн-влагомер NIR
Онлайн-анализатор влажности микроволновый
Выберите прибор, подходящий вашим задачам, или обратитесь за консультацией напрямую в службу поддержки VicoMeter.
6. Применение портативных анализаторов влажности в химической промышленности
Портативный анализатор влажности — это прибор для быстрого контроля на месте. Его общая точность ниже, чем у лабораторного анализатора, но гораздо надёжнее, чем «на ощупь» опытного работника. Откалиброванный прибор быстро измеряет влажность на месте; если показатели химических материалов превышают предупредительные уровни, образцы направляют в профессиональную лабораторию для подтверждения. Портативные быстрые испытания широко применяются в химической промышленности для входного контроля материалов, на производственных линиях и при выборочных проверках.
7. Применение анализаторов влажности по точке росы в химической промышленности
Датчик, работающий по резистивно-ёмкостному методу, быстро показывает точку росы и влажность при полном контакте с газом. Он устанавливается на трубопроводах или переносится в полевых условиях, не требует расходных материалов и охватывает газы окружающей среды при хранении и транспортировке, а также технологические газы и оборудование, позволяя выявлять проблемы на ранней стадии.
