振动式HaOH密度在线分析仪

离子膜电解槽的振动式NaOH 密度在线分析仪

离子膜法制碱技术与传统的隔膜法、小邹片相比，具有能耗低、产品质量高、占地面积小、生产能力大及能适应电流昼夜变化波动大等优点，此外，它还彻底根治了石水银对环境污染，因此，被公认为是氯碱工业的发展方向。

在离子膜法制碱过程中，电解槽的阴极室和阳极室用阳离子交换膜隔开，精制盐水进入阳极室 ，纯水加入阴极室 ，通电时H 2O 在阴极表面放电生成氢气，Na +离子通过离子膜

由阳极室迁移到阴极室 与OH —结合成NaOH ，Cl —离子则在阳极表面放电生成氯气经电解

后的淡水随氯气一起离开阳极室 ，阴极中NaOH 的浓度利用电解槽的纯水调节浓度。

在离子膜法制碱过程中由于两个原因，使我们必须测定阴级室 NaOH 浓度

①离子膜制碱的核心离子交换膜在生产和停车时有一定的碱浓度要求，过高或

过低的NaOH 浓度都会引起膜性能降低，一般在生产时NaOH 要求在30—36%之间，解放军车时17%—36%之间。

②NaOH 浓度与电流效率之间存在一个极大值，当阴极液NaOH 浓度上升时，膜

含 水率就降低，膜内固定离子浓度随之上升，膜的交换密度变大，因此电流效率就上升，

但是，随NaOH 浓度继续升高，由于OH -离子反渗作用，膜中OH -离子浓度也增大，当NaOH

浓度超过35—36%以后，膜中OH -离子浓度增大的影响就起决定作用OH -要反渗到阳极侧，使

电流效率明显下降。

阳极液中NaOH 浓度对槽电压影响，一般是浓度高槽电压亦高，当碱浓度上升1%时，槽电压就要增加0.014V ，不利生产，因而必须长期稳定地测量控制阴极液中NaOH 浓度是非常重要的。

国外阴极槽碱液浓度测量，一般均采用谐振密度测量方法来解决，谐振式密度计是利用工程力学机械谐振的原理来实现，从力学知道，任一机械振动系统的谐振动频率可根据下式计算：

m

EK k f 0 E ——谐振元件材料的弹性模量；

m ——谐振元件质量；

K ——材料的刚度；

f 0——零输入时谐振元件频率；

k ——与量程有关的常数。

从上式可以看出当有液体存在时，谐振动体振动时其振动频率取决于单振动体质量及期固有的材料特性。由于材料特性和振动体本质质量是一定的，故其振动频率决定于振动体内液体的质量或液体的密度。

P ：园筒工作部分长度 n ：园筒振动时轴向周期数

m ：园筒振动时的径向半波数 其中：)(2h

R n λ= 从上式可知，振动体的固有频率f 0与振动元件材料，尺寸等密切相关，通常需要材料具有恒弹性模量，常采用铁镍恒弹合金Ni-SpamC 。

目前国外有多家公司生产振动式密度计，应用于离子膜碱浓度主要采用浸入式以日本横河株式会社的VD8最具有代表性，在离子膜烧碱中应用最为广泛

。这是一个U 型金属振动管，在球阀或堵头的地作为固定支点，另一端通过压电晶体，

振动筒

其振动频率： )()

1((21220Ω-=μπrR Eg f 2222224

2)()

()1(n a n SLmn +++-=λλλμ l Rm

πλ=

2

2

12R h a = r ：园筒材料的密度； E ：材料弹性模量；

g ：当地的重力加速度； h ：园筒壁厚

μ：材料的泊桑系数； R ：园筒中曲面半径。

在氯碱工业中，不仅离子膜电解槽需对阴极槽NaOH 浓度进行测量控制，对目前普遍使用的金属阳极电解槽，同样存在阴极槽NaOH 浓度进行测量控制问题。

在阴极槽中电解电流效率随NaOH 浓度上升而下降，特别是在NaOH 浓度大于150g/L 时电流效率急剧下降，因而从电解效率的角度希望NaOH 浓度低一些。但生产的目的是为了获取NaOH ，过低NaOH 浓度会使电解槽生产能力下降，并且会加重后一工序重控制在120——140g/L 范围内。阴极室NaOH 浓度控制是通过调整阳极与阴极的液位差，从而改变NaOH 的流动速度琮实现的。

目前国内大约有300家氯碱生产企业，只是采用离子膜电解的企业对NaOH 浓度测量

这一问题比较迫切，故都从国外引进谐振动式密度测量仪，经日本横河株式会社的VD8为代表，一般售价为9万元人民币，且不包括技术服务费用和培训费用，否则更为可观。

对于大部分采用金属阴极电解槽设备的中、小氯碱企业是难以承担如此之高的费用，故在生产中均采用NaOH在线浓度分析仪表，用人工分析办法来维护生产要求。

按目前我们技术与生产水平开发具有自主知识产权，满足这一产品后，在相同的产品要求条件下，销售价可降至1万元人民币，满足中小型企业及大型离子膜氯碱企业的要求。而且可以按自主的知识产权进行相应的技术和售后服务，满足中小型企业应用技术力量不足的要求。

同时谐振式浓度计，在石油化工中有很大广泛的应用，例；原油中的含水量在原油中一般都含一定水分，油与水的比重相差较大，通过测定原油的密度推算出其中的水含量。

腈纶（聚丙烯腈）生产中，是由四种单体混合而成，通过混合后密度测量来调整四种单体的比例，混合后的腈纶密度是一种很重要的指标且要精确到小数点后三位。同前均采用国外的振动密度计来实现这一要求。

在天然气的计量中，密度测量是必不可少的。特别大管径天然气输送并计量中必须对密度进行精确测定，以前国外普遍采用振动式密度计来完成这一任务。