[實用新型]揮發酸在線監測系統

有效

• 申請號: 201320400865.8
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN203365400U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 宋英豪;袁衍超;白亞鳳;王沖;賈立敏;王煥生;蘇本生
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;王沖
• 主分類號: G01N31/16
• 分類號: G01N31/16
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 張水俤

技術領域

本實用新型涉及一種在線監測系統，具體地說，涉及厭氧發酵過程中的揮發酸在線監測系統。

背景技術

在厭氧發酵領域，發酵生產過程中會產生大量的短鏈脂肪酸（碳原子數介于1到6之間），他們具有沸點低、易揮發的共性，統稱為短鏈揮發性脂肪酸，簡稱為揮發酸。在生產工藝控制中，允許揮發酸的含量在合理的范圍內波動，不會影響最終產物的含量與質量。目前，測量揮發酸含量常用的手段有：蒸餾法和氣相色譜法。蒸餾法因其成本低而被廣泛應用在實際生產當中，此法缺點顯而易見，蒸餾過程中需要反復加入保護劑和釋放劑以獲得揮發酸含量較高的純溶液；尤其在加熱的同時進行這些單元操作，操作繁瑣，測量結果誤差大，重復性差。氣相色譜法主要依賴氣相色譜儀和色譜柱，需配置相應的分析化驗室，使用成本非常高；在測量之前需要分別做出六種酸相對應的標準曲線，對操作人員要求高，需經過專業的操作培訓。此兩種方法都需要將發酵液從發酵罐體中取出，經過沉淀、離心分離等前處理過程獲得清液，處理過程中清液的溫度發生變化，部分揮發酸逸出，測量結果不準確；操作步驟較多，需要消耗相當長時間，不能即時獲得揮發酸含量的數據。為了實現對生產工藝的連續控制，需要提供一種在線監測系統，將揮發酸的相關信息即時反饋給控制中心。

直接電位法需要準確測量電極電位值，普通滴定法需要依靠指示劑顏色變化來指示滴定終點，如果待測溶液有顏色或者渾濁時，終點指示就比較困難，或者根本找不到合適的指示劑。為了在揮發酸的監測過程中獲得準確的滴定終點，需要尋找一種快速準確的測量方法。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種方便快捷且能及時反饋揮發酸含量信息的揮發酸在線監測系統。

一種揮發酸在線監測系統，該系統包括提取分配系統、滴定反應器、藥劑投加系統及數據處理控制單元；所述滴定反應器分別與提取分配系統、藥劑投加系統連接；所述數據處理控制單元控制提取分配系統、滴定反應器及藥劑投加系統的各個可動作部件。

所述的提取分配系統包括一個提取器、兩個單向電磁閥、一個三通電磁閥、一個蠕動泵及一個蒸餾水罐；一個單向電磁閥將待測液提取到提取器中，另一個單向電磁閥將提取器中多余的待測液排出；所述的三通電磁閥連接提取器、蒸餾水罐及蠕動泵；蠕動泵將提取器中的待測液輸送至滴定反應器。

所述的滴定反應器包括罐體、磁力攪拌器、在線pH計、磁力攪拌驅動器、耐酸電磁閥；所述的罐體置于磁力攪拌驅動器上方，所述的磁力攪拌器的磁子置于罐體內，所述的在線pH計置于罐體中央；揮發酸測量過程在滴定反應器中完成。

所述的藥劑投加系統包括堿液罐、酸液罐、酸式滴定泵與堿式滴定泵，所述的堿液罐內的堿液由堿式滴定泵投加至滴定反應器中，所述的酸液罐內的酸液由酸式滴定泵投加至滴定反應器中。

所述的數據處理控制單元包括數據處理與傳輸單元和可編程控制器。測量過程所需的控制程序和計算程序設定于可編程控制器，測量過程中的輸入信號經數據處理與傳輸單元輸入可編程控制器，可編程控制器的動作信號經數據處理與傳輸單元輸出至各動作部件。

將上述的揮發酸在線監測系統用于在線測量厭氧發酵過程中揮發酸的含量。

上述揮發酸在線監測系統測量方法為：首先提取分配系統將待測液體提取、計量并泵送至滴定反應器，在獲得待測液體之后，數據處理控制單元根據設定的pH值做出判斷，然后向藥劑投加系統發出指令，或者直接投加酸液進行滴定pH分析，或者投加堿液至pH達到要求后再投加酸液進行滴定pH分析；滴定過程中，控制參數和滴定終點pH值實時變化，以滿足滴定要求；滴定結束后，可編程控制器根據記錄的多個pH點及相應的滴定液體積累計值，計算并給出該次測量的揮發酸的含量；最后排出廢液，蒸餾水罐中的蒸餾水被蠕動泵送至罐體清洗滴定反應器，準備下次滴定。

本發明具有如下有益效果：本發明設計的揮發酸在線監測系統可測量的揮發酸濃度范圍為100-2000mg/L，單次測量耗時10-30分鐘。相較于現有的測量手段，本發明實現了揮發酸含量的連續測量，并能及時向中央控制室提供工況信息，縮短了測量時間，節省了人力物力。

附圖說明

圖1為揮發酸在線監測系統的結構示意圖；100-揮發酸在線監測系統，10-提取分配系統，20-滴定反應器，30-數據處理控制單元，40-藥劑投加系統，12-單向電磁閥，14-提取器，16-三通電磁閥，18-蠕動泵，19-蒸餾水罐，22-在線pH計，24-罐體，26-磁力攪拌驅動器，28-耐酸電磁閥，32-數據處理與傳輸單元，34-可編程控制器，42-酸式滴定泵，44-堿式滴定泵，46-堿液罐，48-酸液罐。