Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Автоматизированный контроль производственных процессов




Аналитический контроль производственных процессов предполагает постоянное слежение за изменением различных физических и химических параметров с течением времени — в потоке жидкости, газа или сыпучего материала, в ходе химической реакции. Необходим бывает и непосредственный анализ твердых образцов, например, для контроля качества отливок в металлургии. Как правило, химические компоненты объектов производственного анализа бывают известны заранее. Поэтому основное содержание производственного анализа составляет количественный анализ. Задачи качественного анализа довольно ограничены и сводятся главным образом к установлению самого факта появления в анализируемом объекте какого-либо нового, неизвестного вещества.

В данной книге мы уже рассмотрели все основные методы химического анализа. Поэтому у читателя может возникнуть вопрос: зачем же отдельно обсуждать использование этих методов применительно к производству? Однако дело в том, что условия промышленного производства предъявляют к методам анализа целый ряд новых, дополнительных требований. Важнейшие из них состоят в следующем.

- Методы производственного анализа должны быть достаточно экспрессными, т.е. выполняться за короткое время.

- Для выполнения анализа следует использовать значительно более простые по сравнению с аналитической лабораторией методики, а также простое и компактное оборудование.

- Показатели точности результатов должны быть весьма высокими — особенно в тех случаях, когда речь идет об определении достаточно дорогих продуктов (в металлургии, полимерной промышленности, тонком органическом синтезе).

- Используемая аппаратура должна обладать повышенной устойчивостью в эксплуатации по отношению к воздействию таких типичных производственных факторов, как вибрация, запыленность, электрические и магнитные поля.

- Выполнение методик анализа должно быть осуществимо непосредственно силами производственного персонала, который, как правило, в области аналитической химии обладает меньшей квалификацией, чем специалисты.

- Особые требования предъявляются к пробоотбору и проба- подготовке. Чаще всего лабораторные приемы, применяемые для этих целей, перенести в производственные условия оказывается невозможно. Объекты анализа могут иметь весьма высокую температуру, находиться под высоким давлением, представлять собой пересыщенные растворы, суспензии с обилием зернистых или волокнистых частиц, химически агрессивные среды или радиоактивные материалы.

Этот перечень можно продолжать и далее. В производственном анализе применяют весь методический арсенал аналитической химии, начиная от методик, выполняемых непосредственно на месте производства, и кончая теми, которые выполняются в специализированных лабораториях.

Способы осуществления производственного анализа

Существует множество способов организации и выполнения производственных анализов. Среди них способы, которые условно можно назвать «в лаборатории», «на месте», «на линии», «в потоке», а также «бесконтактный».

Способ анализа «в лаборатории» с организационной точки зрения ничем принципиально не отличается от уже известной нам процедуры выполнения лабораторных анализов. Пробу отбирают из производственного потока, и отсылают в централизованную лабораторию, где ее и анализируют любыми доступными методами. Такой способ обычно применяют тогда, когда необходимы методы, требующие сложного дорогостоящего оборудования — хромато-масс-спектрометрия, атомно-эмиссионная спектроскопия с ИСП. В этом случае способ анализа «в лаборатории» выгоден экономически, поскольку дорогостоящее оборудование постоянно загружено. Высокая квалификация специалистов, производящих анализ, методическая корректность выполняемых операций и использование оборудования, проверенного метрологическими службами, гарантируют достоверность получаемых результатов. Недостатком же такого способа является значительная длительность анализа. Выполнение анализа можно ускорить, если для транспортировки проб использовать пневматическую почту, однако это сопряжено с дополнительными затратами. Анализы в лабораторных условиях, как правило, производят лишь при запуске нового производства, отработке технологического регламента и в ходе производственных исследований.

Способ анализа «на месте» существенно приближен к условиям производства. В этом случае также отбирают пробу исследуемого материала, однако анализ выполняют уже непосредственно в производственном помещении при помощи достаточно простого оборудования, например,

фотометров. Достоинствами такой организации являются сокращение времени анализа, увеличение возможностей для контроля за ходом производственного процесса и использование более простой и дешевой аппаратуры. Однако на практике реализовать такой способ анализа не всегда возможно.

Способ «на линии» предполагает уже непосредственный анализ технологического продукта. Отбор, подготовка и транспортировка пробы к измерительному прибору осуществляются автоматически. Набор параметров, измеряемых способом «на линии», не ограничивается лишь химической (качественной и количественной) информацией, но может включать и разнообразные физические величины, а также суммарные, обобщенные характеристики, например, октановое число для бензина. Анализ «на линии» можно выполнять как дискретно, так и непрерывно.

Дискретный анализ «на линии». Некоторую часть вещества автоматически отбирают из технологического потока через определенные промежутки времени и вводят в измерительный прибор, например, посредством инъекции.

Среди используемых методов анализа преобладает газовая хроматография и проточно-инжекцион-ный анализ. Специфические требования, предъявляемые к газовой хроматографии на производстве, мы обсудим ниже. Проточно-инжекционный анализ легко поддается автоматизации при помощи различных средств, рассмотренных в разделе 7.1. В проточно-инжекционном варианте можно реализовать множество традиционных методик анализа растворов химическими и физико-химическими методами. Время выпол нения анализа достаточно мало, а производительность высока. Точностные показатели результатов анализа, как правило, вполне достаточны для требований производства. Если методика проточно-инжекционного анализа требует дополнительных операций — экстракции, хроматографического разделения, диализа — то их также можно осуществить в автоматическом режиме в потоке. Дискретный анализ «на линии» в принципе позволяет полностью автоматизировать аналитический процесс и исключить вмешательство оператора.

Непрерывный анализ «на линии». В этом случае некоторая часть вещества из производственного потока протекает через измерительную ячейку непрерывно. Из методов анализа чаще всего применяют спектроскопические. Первоначально применяли бездисперсионный вариант ИК-спектроскопии с использованием двух измерительных ячеек и микрофонного детектора (см. ниже). Прогресс в аналитическом приборостроении позволил вскоре применять и ИК-спектрометры с фурье-преобразованием, а также технику ИК-спектроскопии с нарушенным полным внутренним отражением (раздел 3.3.1). Для измерений в УФ-видимой области применяют автоматические спектрометры, регистрирующие спектры без использования механических операций — на основе диодных линеек и других многоканальных детекторов.

Оба способа осуществления анализа «на линии» имеют один и тот же недостаток: анализу подвергается лишь некоторая отдельная часть технологического потока. Однако возможен анализ и непосредственно «в потоке». Для этого в производственный поток вводят специальные зонды, например, изготовленные на основе химических сенсоров, и непрерывно или периодически регистрируют их показания. Осуществлению анализа «в потоке» способствует большое разнообразие типов химических сенсоров и широкий круг решаемых с их помощью задач (раздел 7.2). К сожалению, многие из разработанных на настоящий момент химических сенсоров не удовлетворяют всем требованиям производственного анализа. Поэтому часто приходится ограничиваться измерением лишь некоторых, наиболее простых, но вместе с тем часто и наиболее важных, параметров (например, на биотехнологических производствах — определением рН, содержания биомассы и растворенного кислорода). Серьезную проблему представляет собой «старение» сенсоров, ухудшение их характеристик с течением времени. Однако развитие аналитического приборостроения идет быстрыми темпами, и нет сомнения, что в будущем станет доступно множество различных сенсоров на базе новейших достижений микроэлектроники и микромеханики, позволяющих не только всесторонне контролировать технологические процессы, но и управлять ими.

«Бесконтактный» способ осуществления производственного анализа предполагает отсутствие непосредственного физического соприкосновения зонда или сенсора с анализируемым объектом. Как и в случае анализа «в потоке», здесь не требуется пробоотбор. Однако в этом случае к тому же отпадает и проблема загрязнения сенсора, отравления его компонентами технологического потока. Примерами «бесконтактного» анализа могут служить измерения в ближней ИК-области, измерения интенсивности испускания ИК-излучения через окошко в производственном резервуаре, анализ методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии, а также ультразвуковые исследования для получения информации нехимического характера. Этот неразрушающий способ анализа часто осуществляется дистанционно.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных