在線pH計在多晶硅行業(yè)蒸汽凝液中的應用

解成松（亞洲硅業(yè)（青海）有限公司，青海 西寧 810007）

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在線pH計在多晶硅行業(yè)蒸汽凝液中的應用

解成松
（亞洲硅業(yè)（青海）有限公司，青海 西寧 810007）

摘 要：pH計是用來測溶液酸堿度的儀器，本文主要介紹了pH計在多晶硅行業(yè)蒸汽凝液中應用時發(fā)現的問題和改造措施，以及對pH計探頭的維護保養(yǎng)等。

關鍵詞：pH計；蒸汽凝液；技術改進；維護保養(yǎng)

一、概述

近年來，隨著多晶硅行業(yè)的興起，生產規(guī)模的擴大，多晶硅生產企業(yè)生產過程中pH計的使用越來越普及，越來越重要。但其測量的精度和準確性一直是個難題，且維護工作量大。在多晶硅企業(yè)中，在不同的介質中使用的pH計的性能、特點、選型等差別別較大。本文主要對安裝在蒸汽凝液管道中的pH計的使用和技術改進以及對pH計探頭的維護保養(yǎng)進行探討。

二、pH計在多晶硅行業(yè)蒸汽凝液中的使用

pH計分析儀是以電位測定法來測量溶液pH值的，因此pH計除了能測量溶液的pH值以外，還可以測量電池的電動勢。pH計探頭主要由玻璃電極和參比電極組成，玻璃電極對pH敏感，而參比電極的電位穩(wěn)定。將pH計放入同一溶液中，其玻璃電極和參比電極就構成了一個原電池，而這個原電池的電位，就是這玻璃電極和參比電極電位的代數和。而pH計參比電極電位是一個穩(wěn)定值，那么在溫度和壓力保持穩(wěn)定的情況下，溶液和電極所組成的原電池的電位變化，只和玻璃電極的電位有關，而玻璃電極的電位取決于待測溶液的pH值，因此通過對電位的變化測量，就可以得出pH溶液的pH值。

在多晶硅行業(yè)生產過程中蒸汽凝液屬氣液混合體，溫度一般在150℃左右，壓力在0.6MPa～0.8MPa，在這樣的介質中所使用的pH計要求也比較高，不但要承受高溫，還要承受高壓，所以對pH計探頭的要求就比較高。在平時維護過程中發(fā)現，當pH計取樣管前端截止閥損壞時，或管道內壓力增大時，因pH計探頭與取樣點距離過近，壓力直接沖擊pH計探頭，導pH計探頭表面產生裂紋或破碎。所以在pH計的選型中，本單位主要使用的是日本橫河和梅特勒的進口探頭，但此類探頭價格比較昂貴，使用壽命一年左右，一次購買成本較高，為此，為了節(jié)約成本，保證公司持續(xù)長久的運行，對其進行改造，意義深遠。

三、pH計在多晶硅行業(yè)蒸汽凝液中的技術改進

改造的主要目的是在保證測量精確的前提下，節(jié)約成本，提高效益。所以本文針對所述的pH計主要闡述以下三個方面的改造。

（一）將高溫高壓的蒸汽凝液經過改造，變成常溫常壓的蒸汽凝液，延長探頭的使用壽命，從而降低成本。在此改造中制作了一個降溫減壓裝置，如圖1所示，其主要改造過程如下：所測的蒸汽凝液經截止閥（4）截流，流進Φ10不銹鋼管盤管（9），盤管約共15圈，在冷卻水的作用下，（150℃左右）蒸汽凝液逐步降至30℃左右，經過濾器（13）過濾，流進流通池，pH計探頭（11）進行pH值檢測，檢測信號經pH計變送器（18）處理，轉換成4MA～20MA輸出。經檢測的樣品經截止閥（19）流出至地溝（22）。與此同時，冷卻水經截止閥（6）流進冷卻罐（7），對（150℃左右）蒸汽凝液進行冷卻，后經截止閥（2）流出到循環(huán)水主管道，冷卻水可循環(huán)使用。此裝置能使150℃左右的蒸汽凝液得到足夠的冷卻，所以對檢測結果不會造成滯后現象。樣品流出管線中的截止閥（19）可全打開，使pH計探頭處于常壓狀態(tài)下，有效地延長了pH計探頭的使用壽命。流通池（12）中始終充滿被檢測樣品，不會產生氣泡，使檢測數據更加穩(wěn)定。截止閥（10）可定期排污。保持冷卻罐內清潔。

（二）將昂貴的進口探頭改為廉價的國產探頭。將高溫高壓的蒸汽凝液改造變?yōu)槌爻旱恼羝汉?，選用國產探頭也是一個很不錯的節(jié)約成本的方法，本公司與pH計探頭生產廠家進行溝通后，生產出與進口表頭相匹配的探頭進行替換，國產探頭價格低廉且經過使用，效果極佳。

（三）將流通池前后進出口的不銹鋼管改為塑料軟管，將流通池固定于絕緣立柱上（與管道和大地絕緣）。在pH計的測量過程中發(fā)現經過上述兩項改造后，部分pH計的測量由于管道無接地或接地不良、管道帶有靜電、二次表頭接地不良、pH計探頭內部無接地線等等，影響電極，造成其電位不穩(wěn)定，進而導致pH計測量不準，波動大。經過改造后pH計顯示穩(wěn)定且使用效果較好。

四、pH計的維護保養(yǎng)

在長期的使用過程中，pH計玻璃探頭的敏感度會降低，導致測量不準。為此，定期對pH計維護保養(yǎng)是不可缺少的且在拆卸和安裝pH計探頭時要特別小心謹慎，防止玻璃電極破裂。蒸汽凝液中pH計的定期維護包括：

圖1　

（1）定期清洗pH計探頭上的污垢，用軟毛刷蘸上稀鹽酸或清水輕刷玻璃電極，使電極表面污垢完全清除；

（2）當清洗完探頭后，如不馬上安裝，則一定要將探頭暫時放置在水中，不得空干放置，如短期不用，可放置于4.0 的pH緩沖液中，長時間不用，可放置在3mol的KCL溶液中；

（3）檢查電極內填充液是否渾濁、變色，電極是否破損、開裂；

（4）定期用標準緩沖溶液進行標定。除了定期清洗探頭和定期校驗外，還要定期用pH試紙對在線儀表進行比對。一旦測量結果與試紙檢測結果相差太大，就需要重新清洗傳感器和進行校驗。

（5）定期更換pH探頭，將拆下的探頭進行保養(yǎng)，一般保存在3mol的氯化鉀溶液中。

參考文獻

[1]肖薇薇.淺談pH計的使用與維護[J].江西化工，2007（04）.

[2]張絢.工業(yè)pH計電極常見問題的維護和使用保養(yǎng)[J].科技信息，2012（32）.

中圖分類號：TQ083

文獻標識碼：A