專利名稱：測定尿素濃度的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及確定含水溶液中尿素濃度的方法及其裝置。本發明可以合適地應用于例如在尿素生產過程中，確定在冷凝液加工設備的被加工冷凝液中尿素濃度的方法和裝置，和一種基于尿素濃度，能夠將用于控制該冷凝液目的地的信號發送給控制器的裝置，例如分布式控制系統(DCS)。
背景描述在過去，已經使用例如比色法或者氮分析儀技術來確定溶液中的尿素濃度。在從冷凝水中去除了溶解的尿素，氨和二氧化碳之后，冷凝水被重新用作生產過程所需的水而重復利用于生產過程中。此處用到的術語“冷凝液”指的是從例如尿素生產過程中排出的冷凝水水，其含有，例如尿素，氨和二氧化碳。
例如，已經在日本已公開的專利申請公開No.2000-338099中公開了一種使用比色法來確定溶液中尿素濃度的方法。但是，由于比色法測量系統中的缺點，樣品中的細微的混濁度可能會擾亂使用比色測定法對尿素濃度的正確測定。
氮分析儀通過在催化劑存在的情況下燃燒測定樣品而將氮轉換為一氧化氮并且通過確定一氧化氮的濃度，來測定氮的量。這種方法的一個缺點是氮分析儀確定的是測定樣品中的總氮含量，而不能選擇性確定尿素濃度。
此外，在這兩種方法中，在測量和精確稀釋之前，必須使用專用的標準溶液來建立校準曲線。校準曲線的建立需要額外的工作，而且可能會從操作者的計算中引入錯誤。而且，使用上述的技術，在尿素和氨共存的溶液中僅對尿素濃度進行快速確定是很困難的。
在日本已公開的專利出版物S59-160746(1984)中描述了利用電導率來確定溶液中的尿素濃度。這種方法使用一種酶，特別地用于確定血液中的尿素水平。依照這種方法，通過將能夠把尿素分解成氨和二氧化碳的酶固定在膜上、將含有尿素的溶液通過該膜、將被所述的酶所分解的氨吸收到吸收溶液、和測定吸收溶液的電導率，來確定尿素的濃度。但是，尿素的分解狀態(分解率)可能依賴于酶的活性而變化并且可能對膜被固定處的溫度變化敏感。因此，需要作出許多維持努力來保持較高的測量精度。而且，由于膜隨時間流逝被劣化，因此必須對其進行更換，這樣引起了棘手的維持問題。此外，這種測量程序在測量過程中需要單獨的緩沖溶液，這樣導致運轉成本增加。
在日本已公開的專利出版物H06-184085(1994)中描述了一種使用電導率控制尿素生產廠的方法。該方法涉及使用電導率來測量氨基甲酸銨中的氨濃度和控制提供給尿素合成管的水的總量，而并不涉及尿素濃度的確定。另外還有一個問題，它需要精確的稀釋和昂貴的試劑與催化劑，這使得維持成本較高。
例如，在尿素生產過程中，來自冷凝液加工設備的被加工的冷凝液含有尿素。因此，當冷凝液被有效地用于例如鍋爐給水的時候，對被提供的冷凝液的質量測定是耗時的。因此，快速確定冷凝液是否符合鍋爐給水的條件是很困難的。在鍋爐中，冷凝液中尿素濃度的升高可能導致尿素水解為氨和二氧化碳，這樣會隨后引起鍋爐的內部腐蝕，導致有效利用該冷凝液方面的困難并且因此導致在能量和資源保存方面的困難。
根據上面的困難，本發明的一個目的是提供一種方法和裝置，依靠該方法和裝置，含有尿素的溶液中的尿素濃度可以通過使用常規的和便宜的裝置被快速并準確地確定，而不需要對所要測試的溶液進行稀釋而且不需要在測量時建立校準曲線。本發明的另一個目的是提供用于測定尿素濃度的方法和裝置，通過它們，可以連續地對含尿素的溶液進行在線水質管理。
本發明提供了確定含水溶液中尿素濃度的方法，其包括在含水溶液中水解尿素，測定所得到含水溶液的電導率χ，和使用尿素濃度和電導率之間的關系，從電導率χ來確定含水溶液中的尿素濃度。在這種方法中，優選連續地執行對含水溶液的取樣、在含水溶液中水解尿素、和測量電導率χ，以連續地確定水溶液中的尿素濃度。
本發明還提供了在含尿素的水溶液中確定尿素濃度的方法，其包括測定含水溶液中的電導率χ’，而后在含水溶液中水解尿素，隨后測定所得到的含水溶液的電導率χ，和使用尿素濃度和電導率之間的關系，從電導率χ和χ’之間的差來確定含水溶液中的尿素濃度。在這種方法中，優選連續地執行對含水溶液的取樣、測定電導率χ’、在含水溶液中水解尿素、和測量電導率χ，以連續地確定水溶液中的尿素濃度。
可以通過增壓和加熱含水溶液來實施水解。上述的加熱方法優選在含水溶液的溫度為170℃-300℃的條件下進行，其所設置的壓力范圍不會引起溶液的沸騰。
本發明還提供了一種用于確定含尿素水溶液中尿素濃度的裝置，其包括用于加壓含水溶液的加壓工具、用于加熱加壓含水溶液的加熱工具、用于含水溶液中的尿素水解的反應容器、和測量從反應容器中排出的含水溶液的電導率的導電性測量工具。該發明還提供了一種用于確定含尿素水溶液中尿素濃度的裝置，其包括用于測量含水溶液第一電導率的第一導電性測量工具、用于加壓含水溶液的加壓工具，該含水溶液的電導率已經被第一測量工具測量、用于加熱加壓含水溶液的加熱工具、用于含水溶液中的尿素水解的反應容器、和測量從反應容器中排出的含水溶液的第二電導率的第二導電性測量工具。
上述的裝置優選還包括用于輸出相應于所測電導率的信號的信號輸出工具。
圖1用圖解法顯示了依照本發明的裝置的實施方案的整體構造。
圖2是一個圖表，其顯示了在25℃下的尿素濃度和電導率之間的關系。
圖3是一個圖表，其顯示了在25℃下的氨濃度和電導率之間的關系。
發明詳述除非在其它情況下指明，下面用到的術語“％”和“ppm”基于重量。
通過在水存在的情況下加熱，尿素被水解為氨和二氧化碳。水解率依賴于溫度。具體地，溫度越高，水解率越大。
水解時間是從水解起始(通過加熱尿素水溶液)到冷卻后水解終止之間的一個時段，但是當在管道32中的尿素水溶液駐留時間足夠地短于反應容器中的駐留時間的時候，水解時間可以被實際考慮為在反應容器中的駐留時間。
在本發明中，所要被測量的含尿素水溶液(以下稱為“樣品溶液”)中的尿素，被水解為溶液狀態的氨和二氧化碳。盡管考慮到測量精度，尿素優選被100％地水解，但是如上所述，水解率依賴于溫度。單單增加溫度可能會引起溶液沸騰，從而引起水解用水的不足。因此，得到由尿素水解而產生的氨通常變得困難。所以，優選對樣品溶液進行加壓，以使樣品溶液即便在較高的溫度下也不會沸騰，從而提高測量精度。
水解所需要的時間量取決于溫度和壓力。水解的時間顯著地影響著本發明中的測量時間，而且在水解中的溫度和壓力可以根據所需的測量時間來確定。
本發明中將被測量的溶液可以是例如這樣的含水溶液在該溶液中，尿素、氨、和二氧化碳被溶于水中。考慮到測量精度，在含水溶液中除了尿素、氨、和二氧化碳以外的組分的量優選被忽略掉。這種含水溶液的一個實例是被稱作冷凝液的、從尿素生產過程中排出的冷凝水。本發明適用于冷凝液中尿素濃度的確定。
考慮到駐留時間、反應條件(即溫度和壓力)、和耐腐蝕性這些因素，可以對用于水解的反應容器進行適當地設計。用于反應容器或者管道的合適的材料可以是例如不銹鋼。確定尿素水解條件的方法下面的實例對于描述用來確定本發明樣品溶液中尿素水解條件的方法是有用的。主要地，估計預見樣品溶液中的最大尿素濃度；使用PDBA(對一二甲基氨基苯甲醛)(以后稱為“PDBA比色法”)來確定條件，以使得在含有最大尿素濃度的溶液中的尿素被水解，優選被水解到一個低于在比色法中測量極限的水平；和，水解所需的時間被盡可能地基于所需的尿素測量時間。參數包括溫度，壓力，和水解持續時間。
如上所述，尿素優選被水解到一個低于在PDBA比色法中測量極限的水平，以保證通過本發明的測量方法，可測量的尿素濃度范圍(測量范圍)涵蓋了可以想象的最大尿素濃度，并且來保證在本發明測量方法中足夠的測量精度。當減少測量時間為最優先的時候，以其它元素為代價，水解并不是必須要進行到一個低于在PDBA比色法中測量極限的水平。通常，PDBA比色法中的測量極限是1ppm或者更低。
可以使用圖1中圖解的裝置來確定水解條件。圖1中的裝置代表了依照本發明的、用于測量尿素濃度的裝置的一個非限制性實施例，但是本領域的一個普通技術人員在不背離本發明范圍的情況下，能夠確定等效裝置。
首先，制備已知濃度的尿素水溶液。可以通過例如將99.4％的純工業尿素(可以從三井化學制品公司商購)溶于凈化水中。凈化水優選是被例如離子交換樹脂處理過的、具有1.0μS/cm或者更小電導率的水。
通過加壓工具(4)，將提供自管道31的尿素水溶液加壓到一個預定的壓力。此加壓的尿素水溶液被引入到反應容器8中，用加熱工具7來加熱該溶液。例如，可以使用裝備有加熱工具7的反應器5。
將從反應容器中排出的尿素水溶液引入冷卻工具3中，將其在冷卻工具3中冷卻到環境溫度。在被壓力保持工具6釋放壓力后，該溶液從裝置中排出。隨后用PDBA比色法來確定被釋放的尿素水溶液中的尿素濃度。
對在加壓工具，加熱工具和壓力保持工具中的操作條件進行調節，以改變溫度、壓力、和所需時間的設置。在水解后，重復該方法以確定對于水解條件的多種組合，尿素溶液中的尿素濃度。從如此獲得的這些結果中，確定了這樣的水解條件在該水解條件下，尿素被減少到低于PDBA比色法測量極限的水平。隨后確定了適于所需測量時間的尿素水解條件。考慮到最大測量精度和測量范圍，優選確定這樣的條件在這種條件下，尿素水平低于在PDBA比色法中的測量極限，但是取決于所需測量精度或者測量范圍，可以確定的不是尿素水平低于在PDBA比色法中測量極限下的條件，而是那些依照PDBA比色法的尿素濃度低于特定水平的條件。
考慮到水解率和水解時間的降低，水解溫度優選為170℃或者更高，優選300℃或者更低。在超過300℃的時候，水解率沒有被明顯地提高。反應壓力優選在樣品溶液沒有沸騰的范圍內。例如，優選1-10MPaG(表壓)。尿素濃度和電導率之間的關系本發明還涉及一種測量方法，該方法利用了下面兩者之間的關系溶液中尿素水解前后電導率的變化，和水解產物的量。圖2顯示了尿素濃度和電導率之間的關系。此關系通過如下方法獲得制備多個具有不同尿素濃度的標準尿素水溶液；充分地水解每一個標準溶液；用PDBA比色法來證實水解后的尿素濃度低于PDBA比色法中的測量極限(1ppm)；在25℃水解以后，用電導計測量的每個含水溶液的電導率χ；和繪制對于每一個標準溶液的尿素濃度和電導率χ之間的關系。在構建圖2所示的關系中，在凈化水中含有99.4％純工業尿素(可以從三井化學制品公司商購)的溶液被用作標準尿素水溶液。尿素自身對電導率的影響忽略不計。
當電導率的測量溫度是25℃時，圖2中所示的關系適用，而且在確定尿素濃度時，建立校準曲線并不是必需的。當實際測量溫度不是25℃的時候，可以預先確定在實際測量溫度時的關系，或者作為備選，可以預先確定電導率χ的溫度依賴性，以便在將電導率的溫度校準在所需的溫度范圍內后，使用圖2中的關系確定尿素的濃度。在本發明中，可以使用上述的關系，通過下面兩種方法中的任何一種方法來確定尿素濃度。方法1水解將要測量的樣品溶液中的尿素；隨后測量水解溶液中的電導率χ；使用上面的尿素濃度—電導率之間的關系，從電導率χ來確定樣品溶液中的尿素濃度。方法2測量樣品溶液的電導率χ’；隨后水解將要測量的樣品溶液中的尿素；而后測量水解溶液中的電導率χ；使用上面的尿素濃度—電導率之間的關系，從電導率χ與χ’之間的差(χ-χ’)來確定樣品溶液中的尿素濃度。
在含尿素的樣品溶液中，當除尿素以外的影響電導率的物質的存在被忽略不計時，或者當測量目的是為了跟蹤濃度變化而不是為了準確確定絕對尿素濃度值的時候，最好使用方法1。
當樣品溶液含有影響電導率的物質如氨或者其它物質的時候，最好使用方法2來確定尿素濃度。當氨濃度和電導率之間的關系是已知的時候，而且含有尿素和氨的已知樣品和除了這些物質外的、影響電導率的物質存在的時候，可以使用方法2從電導率差(χ-χ’)和上面的尿素濃度—電導率的關系來確定尿素濃度，而從電導率χ’和氨濃度—電導率的關系來確定樣品溶液中的氨濃度。
圖3顯示了氨濃度和電導率之間的關系。通過以下方法獲得這種關系在25℃，使用電導計測量多個具有不同氨濃度的標準氨水溶液電導率，和繪制對于每一個標準氨水溶液的氨濃度和電導率之間的關系。在構建圖3所示的關系中，在凈化水中的25％的氨水溶液被用作標準氨水溶液。
當電導率的測量溫度是25℃時，圖3中所示的關系也適用，而且在實際確定時，建立校準曲線并不是必需的。當實際測量溫度不是25℃的時候，可以預先確定在實際測量溫度時的氨濃度-電導率關系，或者作為備選，可以預先確定氨水溶液的電導率的溫度依賴性，以便在將電導率的溫度校準在所需的溫度范圍內后，使用圖3中的關系確定氨的濃度。
在任何情況下，當樣品溶液含有除了尿素之外的這樣的物質時這些物質可能在水解前后改變了樣品溶液的電導率，尿素濃度的測量準確度將被劣化。因此，當這些物質的存在被忽略不計的時候，本發明特別有用。
如前所述，圖1顯示了實施本發明方法的裝置的典型構造。該裝置包括用于冷卻樣品溶液的冷卻工具3；用于加壓樣品溶液的加壓工具4；含有用來水解樣品溶液的加熱工具7的反應器5和反應容器8；用于冷卻被水解的樣品溶液的冷卻工具3；用于保持加壓狀態的壓力保持工具6例如自動閥；用于測量導電性的導電性測量儀/裝置(以下稱為傳感器)1和2例如電導計；和管道(導管)。對于傳感器1和2，選擇測量范圍適合于樣品溶液中尿素濃度的傳感器。例如，依照本發明，電導儀可以被用于測量0-5000ppm范圍內的尿素濃度。
在圖1中，單個的冷卻工具3被用在傳感器1和傳感器2的上游，但是也可以使用各自的冷卻工具。當樣品溶液的溫度低于測量溫度范圍的時候，可以用加溫/加熱工具來替代傳感器1上的冷卻工具3。當要被測量電導率的溶液的溫度處在傳感器的測量溫度范圍內的時候，傳感器上游的冷卻工具或者加溫/加熱工具并不是必需的。
首先，從這樣一條管道或者這樣一個儲罐中，經由管道31來獲取樣品溶液在所述管道中，流動著將要被測量其尿素濃度的溶液；在所述的儲罐中，溶液(未顯示)存儲在例如冷凝液加工設備中。樣品溶液被引入到冷卻工具3中，冷卻到傳感器1的測量溫度范圍內，例如20℃-60℃。當樣品溶液的溫度低于傳感器1的測量溫度范圍的時候，使用加溫/加熱工具替代冷卻工具3以將樣品溶液的溫度調節到傳感器1的測量溫度范圍內。
用傳感器1來確定被調溫的樣品溶液的電導率。該測量給出了這樣的電導率，此電導率相應于可以改變樣品溶液中電導率的物質例如氨的總量。在經過傳感器1后，使用加壓工具4例如泵，對該樣品溶液進行加壓，優選1-10MPaG，而后將樣品溶液提供給可以裝備有加熱工具的反應器5。
當樣品溶液中不含有能夠改變電導率的物質的時候，或者，即使存在，這些物質在確定尿素濃度的時也被忽略不計的時候，傳感器1可以被省略并且可以使用加壓工具4例如泵，將樣品溶液直接加壓并提供給反應器5。這種構造適用于方法1中使用的裝置。
加熱工具可以包括使用電或者加熱介質例如蒸汽的加熱器。加壓工具4優選是計量泵，因為它可以便捷地控制水解時間。冷卻工具可以包括使用水或者其它液體冷卻液的冷卻器。或者，可以將空氣冷卻的熱交換器用作冷卻工具。
在反應容器8中，加壓工具、加熱工具、和下面描述的壓力保持工具被用來實現水解條件，所述的這些水解條件是由上述的、用于確定尿素水解條件的方法所確定的。這樣，樣品溶液中的尿素被分解成氨和二氧化碳(以下稱為“水解產物”)。
通過冷卻工具3，將含有水解產物的樣品溶液冷卻到傳感器2的測量溫度范圍，使用壓力保持工具6來將其壓力調節到該傳感器的測量壓力范圍，并且使用傳感器2隨后確定電導率。樣品溶液中的尿素濃度來自傳感器1和傳感器2之間的電導率值的差(χ-χ’)和上述的關系。
例如，當已知樣品溶液中不含有能夠改變電導率的物質并且傳感器1被省略的時候，樣品溶液中的尿素濃度可以從傳感器2的電導率和上述的關系中得以確定。
在圖1中，合適地，可以在加壓工具4和反應容器8之間安置一個預加熱樣品溶液的預加熱器。使用包含加熱工具和反應容器的反應器并不是必需的，可以使用位于反應容器上游的加熱工具來加熱樣品溶液，并且隨后將其引入反應容器并且將其水解一段所需的駐留時間。
優選在一個封閉的系統中對樣品溶液進行處理，以避免在將含水溶液取樣為樣品溶液和電導率確定結束期間樣品溶液被暴露于空氣中。如果樣品溶液被暴露于空氣中，那么在空氣中影響電導率的物質可能會溶解在樣品溶液中，從而改變樣品溶液的電導率，并且可能導致測量錯誤。
本發明的裝置優選裝備有相應于被確定的電導率值的輸出信號21和22(即電信號)的信號輸出工具，因為這些信號可以被發送到一個被對照工具利用的對照工具例如DCS11。通過使用這個信號輸出工具和對照工具例如DCS，自動確定尿素濃度是可能的，在所述的DCS中，尿素濃度和電導率之間的關系已經被作為函數輸入。同樣，當對照工具存儲了相應于氨濃度和電導率之間的函數的時候，可以自動確定氨的濃度。
例如，當冷凝液被用作鍋爐給水的時候，可以使用下面的程序。具體地，從冷凝液中連續地對樣品溶液取樣，將該樣品溶液連續地水解，連續地確定水解后的電導率χ(如果必要，和水解前的電導率χ’)，而后將相應于電導率χ和，如果必要，χ’的電信號連續地發送到DCS。尿素濃度和電導率之間的關系早已被作為函數輸入的該DCS，將收到的電信號轉變成電導率值，而后將電導率轉換成尿素濃度，以顯示并且記錄冷凝液中的尿素濃度。而后控制該DCS，使其在尿素濃度處于指定范圍內時將冷凝液提供給鍋爐，并且當尿素濃度高于指定范圍時停止將冷凝液提供給鍋爐。
當利用除了χ以外的χ’的時候，優選考慮樣品溶液通過傳感器1到達傳感器2時的時間延遲。具體地，當時間延遲是Δt的時候，用傳感器1來確定在時間t的電導率χ’(t)，而且在水解后，當樣品溶液在時間(t+Δt)到達傳感器2的時候，確定電導率χ(t+Δt)，優選將χ’(t)存儲在DCS中來計算導電性的差{χ(t+Δt)-χ’(t)}，使用該差值和上述的關系來確定樣品溶液中的尿素濃度。當冷凝液中的尿素濃度的變化在測量時間過程中不明顯時，簡單地從導電性差{χ(t)-χ’(t)}來確定尿素濃度而忽略時間延遲，在實際上是可以接受的。可以從流動在尿素-濃度測量裝置中的測試樣品的流動率和例如從傳感器1到傳感器2的管道的體積，來計算時間延遲。
電信號21和22可以是范圍為例如4mA-20mA的電流，或者范圍為例如1V-5V的電壓。使用這樣的傳感器是便利和優選的該傳感器帶有嵌入電路和終端來調節并連接電信號，其目的是測量電導率和將相應的電信號發送給對照工具。為了將這些信號發送給DCS，可以使用通常被用于測量儀表領域的變送器，放大器或者模擬-數字/數字-模擬轉換器。
通過比色計(分光光度計)來測量水解后溶液中的尿素濃度，該比色計的校準曲線已經按照裝置說明書被建立。使用購自日立公司的、具有波長430nm和比色皿長度50mm的分光光度計(商標名稱HITACHI-U1000分光光度計)并且把通過將PDBA成色物質加入凈化的水而制備的溶液作為對照，在添加了PDBA成色物質10分鐘后用PDBA比色計進行測量。
測量的結果顯示在表1中。從測量的結果看，在尿素濃度低于PDBA比色法測量極限的條件的組合中，下面的條件組合被選作水解條件，溫度220℃，壓力2.5MPaG，水解時間10分鐘。
表1
實施例1在圖1所示的裝置中，傳感器1和2是來自HORIBA公司的電導計(型號TD-920)。冷卻工具3是使用水的冷卻器。加壓工具4是來自NipponSeimitsu Kagaku公司(型號NR-S-702)的計量泵。反應器5中的加熱工具是電加熱器，和一個被放置在反應器中的、作為反應容器8的卷曲的不銹鋼管。儀器中的所有導管都是由不銹鋼制成。壓力保持工具6是可以商購的壓力調節器，其可以被用于含氨溶液。
在本裝置中，在尿素生產過程中，一部分含氨溶液和來自冷凝液設備的尿素，通過管道31以10mL/分鐘的速度被提供到冷凝器。樣品溶液被冷卻到25℃并且隨后用傳感器1確定電導率χ’。該溶液隨后被引入到反應器中，同時使用計量泵將其加壓到2.5MpaG。使用電加熱器將溶液加熱到220℃，并且水解10分鐘。溶液中的尿素被水解到在PDBA比色法測量極限以下的水平。含有從反應器中排出的水解產物的溶液被重新引入到將被冷卻到25℃的冷卻器中。用壓力保持工具來調節傳感器2的測量壓力范圍，隨后確定電導率χ。
電導率從傳感器1和傳感器2中獲得，計算來自傳感器1和2之間的電導率差。而后，從圖2和3中所示的關系中，確定樣品溶液中氨和尿素的濃度。
氨和尿素的濃度分別是10ppm和12ppm。為了確證，通過靛酚的方法測定上述溶液的氨濃度并且用PDBA比色法測定其尿素濃度。
這些確證測量結果顯示在表2中。如表2所示，在依照本發明的測量結果和那些用于確證的結果之間，存在著良好的一致性，說明本發明的測量方法和裝置是有效的。
通過使用可以商購自日立公司的、具有測量波長640nm和比色皿長度10mm的分光光度計(型號HITACHI-U1000)，將空白測試液(通過將苯酚-硝普酸鈉和次氯酸鈉添加到凈化水而制備)用作對照，實施使用靛酚方法的氨濃度的測量。參考實施例1對除了氨以外、不含其它可能影響電導率物質的含氨水溶液，使用實施例1中所述的傳感器1來確定其電導率χ’。結果，測定的氨濃度為10ppm。為了確證，用靛酚方法來測量上述溶液的氨濃度。這些測量結果顯示在表2中。如表2所示，對于氨濃度而言，在依照本發明的測量結果和那些用于確證的結果之間同樣存在著良好的一致性。
當來自尿素生產過程的冷凝液中的尿素濃度小于預設值的時候，來自尿素生產過程中的冷凝液被提供給混合管道，在混合管道中，其與來自另一生產過程中的冷凝液混合。另外，改變流動管道以中斷向混合管道的供應。預設值是5ppm。
如表2所示，當來自尿素生產過程的冷凝液中的尿素濃度是2.3ppm的時候，冷凝液被提供給混合管道；當尿素濃度是8.5ppm的時候，流動管道被自動地改變，以終止將冷凝液提供給混合管道；于是，當尿素濃度是3.3ppm的時候，流動管道被自動地改變，以將冷凝液提供給混合管道。
因此，已經證實，本發明的裝置和DCS可以測量冷凝液中的尿素濃度，并且可以自動判斷對于利用在所需的方法中的冷凝液來自動改變冷凝液的目的地，其結果是否是可以接受的。
表2
如上所述，本發明提供了用于確定尿素濃度的方法和裝備，其使用簡單的裝備構造，允許在含尿素的水溶液中準確并快速地確定尿素濃度，而不用在測量時稀釋樣品，并且允許連續地進行含尿素溶液的在線水質量管理。
根據上面的教導，本發明存在無數的變體和變型。因此應該理解，在附加的權利要求范圍內，本發明可以在除了本說明書中具體描述的之外實施。
權利要求
1.一種確定含尿素水溶液中的尿素濃度的方法，其包括在含水溶液中水解尿素；測量該含水溶液的電導率χ；和使用尿素濃度和電導率之間的關系，從電導率χ來確定含水溶液中的尿素濃度。
2.根據權利要求1的方法，其中對含水溶液的取樣、對含水溶液中尿素的水解、和對電導率χ的測量是連續進行的。
3.一種確定含尿素水溶液中的尿素濃度的方法，其包括測量含水溶液中的電導率χ’；在該含水溶液中水解尿素；測量該含水溶液的電導率χ；和使用尿素濃度和電導率之間的關系，從電導率χ和χ’之間的差來確定水溶液中的尿素濃度。
4.根據權利要求3的方法，其中對含水溶液的取樣、對電導率χ’的測量、對含水溶液中尿素的水解、和對電導率χ的測量是連續進行的。
5.根據權利要求1的方法，其中的水解包括加壓和加熱所述的含水溶液。
6.根據權利要求5的方法，其中的加熱方法是在含水溶液的溫度為170℃-300℃、所處壓力不會使該含水溶液沸騰的條件下進行的。
7.根據權利要求3的方法，其中的水解包括加壓和加熱所述的含水溶液。
8.根據權利要求7的方法，其中的加熱方法是在含水溶液的溫度為170℃-300℃、所處壓力不會使該含水溶液沸騰的條件下進行的。
9.一種確定含尿素水溶液中尿素濃度的裝置，其包含用于加壓含水溶液的加壓工具；用于加熱該被加壓含水溶液的加熱工具；用于含水溶液中尿素水解的反應容器；和用于測量從反應容器中排出的含水溶液的電導率的電導率測量工具。
10.一種確定含尿素水溶液中氨濃度的裝置，其包含用于測量含水溶液第一電導率的第一導電性測量工具；在使用第一測量工具測量了第一電導率之后，用于加壓含水溶液的加壓工具；用于加熱含水溶液的加熱工具；用于水解含水溶液中尿素的反應容器；和用于測量從反應容器中排出的含水溶液的第二電導率的第二導電性測量工具。
11.根據權利要求9的裝置，其還包含用于輸出相應于電導率的信號的信號輸出工具。
12.根據權利要求10的裝置，其還包含用于輸出信號的信號輸出工具，所述的信號相應于第一和第二電導率中的至少一個。
全文摘要
在含尿素水溶液中確定尿素濃度的方法，其包括在水溶液中水解尿素，測量該水溶液的電導率x，和使用尿素濃度和電導率之間的關系，從電導率x來測定水溶液中的尿素濃度。
文檔編號G01N31/00GK1439874SQ03105470
公開日2003年9月3日 申請日期2003年2月21日 優先權日2002年2月22日
發明者田尻義裕, 早淵卓彌, 寺本直弘, 小嶋保彥, 坂田英二, 森川晴行 申請人:東洋工程株式會社