[发明专利]一种强酸溶液在线浓度测量装置及方法

说明书

本发明涉及固废资源化领域，更具体的说，涉及一种固废焚烧资源化过程产生的强酸溶液在线浓度测量装置及方法。本装置，包括称量杯、称重系统、排酸中间储罐和回液泵：称量杯，接收被测酸液储罐的酸液，以溢流方式保证待测强酸溶液体积不变，并将溢出的酸液排出至排酸中间储罐；称重系统，用于对称量杯进行实时称重并记录；排酸中间储罐，用于暂存称量杯排出的酸液；回液泵，将排酸中间储罐中的酸液回流排入到喷淋酸回收塔中。本发明通过称重法测量一定液体体积的溶液质量，经过质量‑浓度换算实现强酸溶液浓度的在线连续测量，测量全过程封闭，有效避免酸液飞溅和溢出、泄露到环境所带来环境污染、设备和人身安全风险。

技术领域

本发明涉及固废资源化领域，更具体的说，涉及一种固废焚烧资源化过程产生的强酸溶液在线浓度测量装置及方法。

背景技术

高氟有机废物是氟氯化工行业产生的化工废料，是困扰氟化工行业可持续发展的一类固体废弃物，具有氟氯含量高、分解慢、成分复杂、生物累积毒性强等特点。

采用高温焚烧法处置高氟、氯含量的化工残渣，具备物料适用性广、处理速度快、减容减量大的优势，是目前处理高氟、高氯化工残渣的最新技术。

由于高含氟高氯化工残渣原料的高含氟高氯特征，焚烧后产生的烟气中氟化氢或氯化氢等强腐蚀气体浓度较高。利用氟化氢、氯化氢在水中溶解度高的特点，对焚烧尾部烟气进行水洗喷淋，去除烟气中的氟化氢/氯化氢气体，同时，将氟化氢、氯化氢富集到喷淋吸收液中生成氢氟酸、盐酸等强酸溶液，从而实现氟、氯资源的回收利用，实现变废为宝的资源化目标。

随着喷淋吸收液在吸收塔内不断地循环，吸收液中的强酸浓度越来越高，当氢氟酸或盐酸浓度达到酸回收浓度时，可以将副产的酸溶液泵送到副产酸成品储罐中。

副产得到的成品酸的浓度或纯度越高，生产副产酸消耗的水越少，氢氟酸或盐酸的资源利用的价值越大，也意味着副产氢氟酸、盐酸的经济价值越高，但是，由于氟、氯等强酸浓度直接测量仪表的困难，目前市场上还没有成熟的高浓度强酸浓度测量技术。

因此，测量溶液中酸浓度的技术方案，对具有高氟高氯有机废物焚烧资源化生产过程的副产强酸的浓度控制调整具有重要的意义。

目前，溶液中氢氟酸浓度可以通过下列方法进行测量：

1)理论上可以通过溶液的pH值进行氢氟酸浓度测定。

需要使用pH计准确测量出溶液的pH值，然后通过以下公式进行计算，最终得出氢氟酸浓度(mol/L)。

氢氟酸浓度的计算公式如下：

其中，pKa为酸度系数，对于HF酸，pKa＝-1；

pH(HF)为HF酸的PH值。

然而，由于氢氟酸的强腐蚀特性，常规工业用pH计在用于氢氟酸溶液实际测量时都会被快速腐蚀，因此，难以进行氢氟酸浓度的在线测量。

2)为了减少腐蚀，需要对待测HF溶液进行稀释再进行测量，通过稀释的倍数来折算实际的氢氟酸浓度。

但是，上述测量方法存在以下问题：一方面，稀释过程很复杂，在不知道原溶液浓度的情况下，并不好准确掌握稀释倍数；另一方面，氢氟酸会挥发影响测量的准确性，不适用于在线测量，所谓在线测量即为实时连续地测量获得氢氟酸浓度结果。

3)采用二氧化硅与待测HF溶液反应，测生成的SiF₄体积的方法。

但是，上述测量方法存在以下问题，如果待测酸溶液中含有氟硅酸，会占用两个H离子，从而导致按照pH计算出的浓度不准确。

4)在离线条件下，可以采用滴定法，通过与NaOH的反应来进行计算。