智能光谱仪在乙二醇冷却循环系统的应用

乙二醇的含量是冷却循环系统中的关键指标,但乙二醇含量受其它酸性衍生物(如乙二酸)的影响,无法定量,一直是行业痛点。

乙二醇无色、无味,挥发性弱,腐蚀性低,容易与水混合,是最常用的一种有机溶剂冷媒。现实应用中,先通过制冷设备与乙二醇水溶液换热,即把乙二醇水溶液温度降低,再让低温度的乙二醇水溶液跟其他所要冷却的介质换热,从而达到降温的目的。乙二醇冷媒已广泛应用在医药、化工、冷库等冷却循环系统中。

目前企业多采用手持式冰点测定仪(折射率法)人工定期测定载冷剂的冰点,因制冷循环运行过程中乙二醇被氧化,生成酸性的乙二醇衍生物,如乙二酸、乙醛酸、乙醇酸等,影响冰点测定仪的准确测量。另外,人工定期测量存在一定滞后性,影响制冷循环系统的效率。新载冷剂与被氧化的载冷剂分别见图1、图2。

鉴于此,国工智能采用全智能光谱仪对载冷剂采集图谱,利用物质对不同波长辐射的吸收特性,产生强度分布曲线。另外,物质特性不同、含量不同,对各个波段的吸收特性不同,不同波长对应的光强度也随之变化。光谱仪对不同乙二醇含量的载冷剂采集图谱如图3所示,躁信比与相关性如图4所示。

图3.不同乙二醇含量的载冷剂光谱图

图4.不同波动下载冷剂图谱的躁信比与相关性

吸收强度图谱,横轴为波长通道,纵轴为当前物料各波长通道的光吸收强度。

软件系统通过对乙二醇含量录入的标定值与光谱强度进行综合分析,会得出噪信比图以及相关性图。其中噪信比图表示每个波长通道上光谱数据噪声与有效信息的比值,在实际应用中,此值越小越好。相关性图表示所有样品,在每个波长通道上吸收强度与指标标定值的线性或者非线性关系是否良好,直接反应出其检测的可行性,在实际应用中,此值越大越好。

由图4可知,乙二醇含量在紫外-可见光区域(波长250-800nm)的相关性较高,为0.99,躁信比低于0.2%。通过检查该波段的落点图,发现有较好的线性关系,落点图如下图所示:

图5.乙二醇含量9通道落点图

由此可见,智能光谱仪可实现对载冷剂乙二醇含量的监测,检测结果不受其他成分干扰。实际生产中,智能光谱仪安装于主管管道旁通,采用法兰连接(见图6),实时监测乙二醇含量(见图7)。另外,智能光谱仪检测乙二醇含量低于设定限值后,与DCS系统联动,自动添加乙二醇,提高制冷效率,加快生产节拍,降本增效。