在化工生產領域，對于酸堿類溶劑濃度的精確測量是確保生產過程穩定、產品質量可靠的關鍵環節。美國 Electron Machine Corp 公司研發的 MPR E-Scan 硫酸濃度分析儀，憑借其基于臨界角折光原理設計，成為了在線測量酸堿類溶劑濃度的有力工具。
折光原理剖析
MPR E-Scan 分析儀的核心測量原理基于光的折射現象，具體采用臨界角測量法。儀器內部的 LED 光源發出光線，這些光線穿過棱鏡表面，并經過棱鏡的反射面反射后到達工作面，也就是棱鏡與工藝流體的接觸面。在這個接觸面上，光線會以一系列不同的角度橫穿，其中包括與被測量流體的臨界角（Ic）。當光線以大于臨界角的角度穿過工作面時，會被折射進入測量流體中；而以小于臨界角的角度穿過時，則會被反射到棱鏡的另一個反射面，然后穿過棱鏡到達 CCD 線性陣列組并被掃描。該分析儀所使用的 CCD 線性陣列包含多達 2048 個獨立的象素點，通過電子掃描形成簡單的光線和黑暗間隔圖象。當過程流體的折射率發生改變時，臨界角也會隨之變化，這將改變光亮 / 黑暗時間的比率，而 CCD 能夠敏銳地檢測到這種變化。隨后，時間間隔的變化會被處理和加強，并最終以折射率、Brix、固形物含量或其他用戶所需的測量單位形式顯示出來。這種 CCD 掃描測量技術具備敏感度，并且不會受到被測流體中夾帶的氣泡或震動流的干擾，從而保證了測量結果的準確性和穩定性。
測量酸堿類溶劑的優勢
高精度與高重復性：MPR E-Scan 分析儀能夠提供測量精度，對于硫酸濃度的測量，其精度可達到 ±0.05%，重復性和靈敏度均優于 0.05%。這使得在化工生產過程中，能夠精準地控制酸堿類溶劑的濃度，確保產品質量的一致性和穩定性，有效減少因濃度偏差導致的產品質量問題。
免維護與自動清洗：儀器設計采用了無移動部件的結構，大大降低了因部件磨損而需要維護的頻率，實現了免維護的優勢。同時，還具備棱鏡自動清洗程序（可作為硬件選購），能夠在測量過程中自動對棱鏡進行清洗，防止酸堿類溶劑中的雜質附著在棱鏡表面影響測量精度，保證儀器長期穩定運行。
適應復雜環境：整個分析儀的防護等級達到 NEMA 4X，無論是電子顯示操作箱還是探頭，都能有效抵御外界環境的侵蝕，適應高溫、潮濕、腐蝕性氣體等惡劣工業環境。其電子控制臺由模制玻璃纖維聚酯制成，可在惡劣環境中為內部電子元件提供可靠保護。此外，儀器的分體式設計將儀器 CPU 和主要電路板與光學部分分離，使系統更耐高溫和振動，進一步提高了在復雜工業環境下的穩定性和可靠性。
多種通訊協議支持：該分析儀具備多種通訊協議，如 Profibus、Hart、Rs232 或 485 等，能夠方便地與工廠現有的自動化控制系統（如 DCS 或 PLC）進行集成。通過這些通訊協議，分析儀可以實時將測量數據傳輸到控制系統中，實現對生產過程的自動化監控和控制。當檢測到酸堿類溶劑濃度偏離設定值時，控制系統能夠根據預設程序自動調整相關生產設備的運行參數，確保生產過程始終處于最佳狀態。
應用場景廣泛
化工原料行業：在磷酸、硝酸等化工原料的生產過程中，MPR E-Scan 分析儀可用于實時監測反應過程中酸堿類溶劑的濃度變化，為生產工藝的優化提供準確數據支持，保障產品質量和生產效率。例如，在硫酸生產過程中，從發煙硫酸的制備到最終硫酸產品的形成，整個流程中對硫酸濃度的精確控制至關重要。發煙硫酸由 SO3 溶于 H2SO4 生成，而發煙硫酸溶于水又生成硫酸，在這個雙接觸過程中，MPR E-Scan 分析儀能夠精確測量各階段硫酸溶液的濃度，遵循稀釋過程的嚴格要求，確保生產過程的順利進行。
涂料行業：對于涂料生產中涉及的酸堿類溶劑，如鈦氧化物生產過程中使用的相關溶劑，該分析儀可在線測量其濃度，幫助企業精準控制生產配方，提高涂料產品的質量穩定性和性能一致性。
化肥行業：在化肥生產過程中，許多反應需要精確控制酸堿類溶劑的濃度。MPR E-Scan 分析儀能夠實時監測反應液的濃度，為化肥生產提供可靠的數據依據，確保化肥產品的養分含量符合標準，提高化肥的肥效和質量。
電池酸液產品：在電池生產過程中，電池酸液的濃度對電池的性能和壽命有著關鍵影響。MPR E-Scan 分析儀可用于在線測量電池酸液的濃度，保證酸液濃度的準確性，從而提高電池產品的質量和性能穩定性。
鋼鐵行業酸洗池：鋼鐵行業在酸洗工藝中需要使用大量的酸液，如硫酸等。MPR E-Scan 分析儀能夠實時監測酸洗池中酸液的濃度，及時調整酸液的補充和更換，確保酸洗效果的一致性，提高鋼鐵產品的表面質量，同時減少酸液的浪費和環境污染。
芳綸 1414 紡絲凝固浴：在芳綸 1414 紡絲過程中，凝固浴中酸堿類溶劑的濃度對纖維的成型和性能有著重要影響。MPR E-Scan 分析儀可在線測量凝固浴中溶劑的濃度，為紡絲工藝的穩定運行提供保障，提高芳綸纖維的質量和生產效率。
