方案介紹：

  尾氯吸收液中堿含量的控制一直是化工行業(yè)的痛點(diǎn)，在氯氣飽和后不能及時(shí)補(bǔ)充堿液將會(huì)有氯氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)隱患。傳統(tǒng)的控制方式是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或離線取樣檢測(cè)的方式確定補(bǔ)充投放氫氧化鈉的時(shí)間，這些方法準(zhǔn)確度不高且時(shí)效性較低，無(wú)法滿足在線生產(chǎn)的需要。

  為解決這一行業(yè)痛點(diǎn)，提高尾氯吸收液中有效氯和游離堿含量測(cè)定的檢測(cè)效率，本實(shí)驗(yàn)采用在線近紅外光譜分析技術(shù)監(jiān)測(cè)次鈉塔溢流液中有效氯和游離堿的含量，為產(chǎn)線投放氫氧化鈉提供即時(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持。

  案例欣賞：

  將IAS-PAT L1在線近紅外光譜儀架設(shè)在次鈉塔旁邊，由光纖連接位于次鈉塔溢流液支路的流通池(光程1mm)并采集近紅外光譜，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溢流液中有效氯和游離堿的含量。如圖1所示：

圖1 近紅外光譜儀安裝示意圖

  一、溢流液有效氯和游離堿定量分析模型的建立

  1.1 樣品信息

  共采集71個(gè)次鈉塔溢流液樣品數(shù)據(jù)，樣品中的有效氯和游離堿的含量范圍分別為4.34-13.55%和0.12-11.49%，含量分布均勻。

  1.2 儀器參數(shù)

  儀器積分時(shí)間80ms，光譜平均次數(shù)32次，波長(zhǎng)范圍1000-1600nm，分辨率12nm。

  1.3 光譜信息

  溢流液樣品原始光譜如圖2(左)所示，為保證建模效果，建立模型前對(duì)原始光譜進(jìn)行平滑和標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換(SNV)預(yù)處理，降低光譜的基線漂移等因素造成的影響，處理后的光譜如圖2(右)所示。

圖2 溢流液樣品近紅外光譜圖

  1.4 建模結(jié)果

  采用偏最小二乘法分別建立次鈉塔溢流液有效氯和游離堿的近紅外定量分析模型，過(guò)程中無(wú)異常值被剔除，得到的結(jié)果分別如表1和圖4所示：

圖4 有效氯(左)和游離堿(右)模型預(yù)測(cè)值vs.真實(shí)值示意圖

  由上述結(jié)果可以看出，所建立的兩組模型效果良好，兩個(gè)組分模型的決定系數(shù)R2達(dá)到了0.99，預(yù)測(cè)結(jié)果相關(guān)性較好。兩個(gè)組分的建模集樣品的預(yù)測(cè)誤差分布如圖5所示，均在±0.2%左右：

圖5有效氯(左)和游離堿(右)模型交互驗(yàn)證集預(yù)測(cè)偏差

  1.5 實(shí)際檢測(cè)情況

  模型更新完成后，將連續(xù)12小時(shí)的在線檢測(cè)結(jié)果與離線取樣實(shí)驗(yàn)室結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果如圖7所示：

圖7 有效氯和游離堿比對(duì)結(jié)果示意圖

  由圖7可以看出，在線檢測(cè)結(jié)果與離線實(shí)驗(yàn)室取樣檢測(cè)結(jié)果趨勢(shì)一致，能夠反映溢流液中實(shí)際有效氯和游離堿的含量。

  一、總結(jié)

  由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用IAS PAT-L1在線近紅外光譜儀檢測(cè)次鈉塔溢流液中的有效氯和游離堿具有良好的效果。同時(shí)，經(jīng)過(guò)3天5個(gè)過(guò)程的取樣，模型基本覆蓋了日常檢測(cè)的含量范圍，能夠滿足實(shí)際使用需求。

  使用在線近紅外光譜儀檢測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)有效氯和游離堿的實(shí)時(shí)檢測(cè)，能夠?yàn)楫a(chǎn)線投放氫氧化鈉提供了即時(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持，避免由于堿含量過(guò)低導(dǎo)致氯氣飽和泄漏的情況;同時(shí)，在線設(shè)備的使用減少了離線取樣的頻次，在提高日常分析工作的效率的同時(shí)減少了人力成本。

  本項(xiàng)目由寧夏瑞泰科技有限公司牽頭組織實(shí)施，華東理工大學(xué)杜一平教授課題組提供技術(shù)指導(dǎo)，采用無(wú)錫迅杰光遠(yuǎn)科技有限公司研發(fā)的IAS-PAT L1在線近紅外檢測(cè)設(shè)備完成了對(duì)次鈉塔溢流液中有效氯和游離堿的在線檢測(cè)。