可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可以控制腐蝕實(shí)驗(yàn)中溶液離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，適用于腐蝕模擬研究，特別是長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)研究中的離子濃度控制，屬于模擬實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)中一般通過(guò)控制水溶液中的Fe2+濃度到一定范圍(如小于1ppm)以間接地說(shuō)明碳鋼或不銹鋼等材料的裝置或管道的腐蝕速率被控制到要求的范圍。若溶液中的Fe2+濃度超過(guò)被要求的范圍，現(xiàn)場(chǎng)操作人員一般需要采取調(diào)整工藝參數(shù)或腐蝕控制措施。實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)一般只控制實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)溶液成份，溫度、壓力及PH值等實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于碳鋼或不銹鋼等材料的腐蝕，實(shí)驗(yàn)溶液中Fe2+濃度隨實(shí)驗(yàn)時(shí)間而變化。如不控制實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液成份，在有些實(shí)驗(yàn)條件下溶液中Fe2+濃度遠(yuǎn)超過(guò)工業(yè)中對(duì)Fe2+的控制要求，因此，這類(lèi)模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)際上并不能正確模擬工況條件下金屬的腐蝕行為?？刂茖?shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液離子濃度成了準(zhǔn)確模擬工況條件下金屬腐蝕行為的關(guān)鍵。
[0003]專(zhuān)利號(hào)201110268926.5公開(kāi)了一種降低含鈣溶液中鈣離子濃度的方法，該方法將鈣溶液與鈣結(jié)合劑進(jìn)行第一接觸，并將第一接觸所得產(chǎn)物與鈣分離劑進(jìn)行第二接觸，使得第一接觸所得溶液中鈣離子含量降低至0.02g/L以下，第二接觸所得溶液中鈣離子含量降低至0.008g/L以下，其中鈣分離劑只要能夠促進(jìn)沉淀物聚集即可。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)解決方案是:
[0006]—種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，包括密封反應(yīng)容器、溶液循環(huán)管道和離子交換樹(shù)脂裝填管，密封反應(yīng)容器外接溶液循環(huán)管道，溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端連接在密封反應(yīng)容器的一端，溶液循環(huán)管道的出口端連接在密封反應(yīng)容器的另一端，在溶液循環(huán)管道上設(shè)置有循環(huán)栗，所述離子交換樹(shù)脂裝填管串接在溶液循環(huán)管道上，在溶液循環(huán)管道上對(duì)應(yīng)離子交換樹(shù)脂裝填管的兩端處設(shè)置有第一截止閥和第二截止閥，在密封反應(yīng)容器上設(shè)置有實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口、出氣口、工作試樣、參比電極和輔助電極。
[0007]優(yōu)選的，所述密封反應(yīng)容器上還設(shè)置有用以降低實(shí)驗(yàn)過(guò)程溶液揮發(fā)的冷凝管。
[0008]優(yōu)選的，所述密封反應(yīng)容器上還設(shè)置有用以測(cè)量溶液pH值的pH電極。
[0009]優(yōu)選的，所述密封反應(yīng)容器包括容器本體和蓋體，在容器本體和蓋體之間設(shè)置有密封環(huán);在蓋體上對(duì)應(yīng)設(shè)置溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端、出口端、實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口、出氣口、工作試樣、參比電極和輔助電極的位置處設(shè)置開(kāi)孔，在開(kāi)孔內(nèi)塞入橡皮塞，在橡皮塞上設(shè)置與溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端、出口端、實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口、出氣口、工作試樣、參比電極和輔助電極相適配的插孔。
[0010]優(yōu)選的，所述離子交換樹(shù)脂裝填管包括管體、固定件和密封件，在管體內(nèi)裝填有離子交換樹(shù)脂，在管體的兩端設(shè)置有內(nèi)螺紋，在固定件上設(shè)置有外螺紋，管體的兩端與固定件螺紋連接，密封件與固定件連接，密封件的一端連通管體，密封件的另一端接入溶液循環(huán)管道，在密封件內(nèi)設(shè)置有濾網(wǎng)。
[0011]優(yōu)選的，在密封件上還設(shè)置有O型圈。
[0012]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是:
[0013]現(xiàn)有技術(shù)在腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不控制離子的濃度，實(shí)驗(yàn)中由于金屬的腐蝕，實(shí)驗(yàn)溶液中金屬離子濃度不斷積累，可能超過(guò)工業(yè)界對(duì)溶液中金屬離子濃度的控制要求，金屬的腐蝕行為與工業(yè)界金屬管道與設(shè)備的腐蝕行為不同，可能導(dǎo)致腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種可控制溶液離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置通過(guò)一個(gè)栗將實(shí)驗(yàn)溶液栗出反應(yīng)容器，溶液經(jīng)過(guò)裝離子交換樹(shù)脂的管路后返回反應(yīng)容器，通過(guò)監(jiān)測(cè)溶液中金屬離子濃度來(lái)控制栗的轉(zhuǎn)速和溶液與離子交換樹(shù)脂的時(shí)間，使金屬離子的濃度控制在要求范圍，能準(zhǔn)確模擬工業(yè)界的腐蝕過(guò)程。若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是需要控制陰離子的濃度到一定的范圍，也可以采用上述裝置。
【附圖說(shuō)明】

[0014]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0015]圖1為本實(shí)用新型可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為離子交換樹(shù)脂裝填管的管體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為離子交換樹(shù)脂裝填管的密封件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為離子交換樹(shù)脂裝填管的固定件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為離子交換樹(shù)脂裝填管的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置通過(guò)一個(gè)栗將實(shí)驗(yàn)溶液栗出反應(yīng)容器，溶液經(jīng)過(guò)裝離子交換樹(shù)脂的管路后返回反應(yīng)容器，通過(guò)監(jiān)測(cè)溶液中金屬離子濃度來(lái)控制栗的轉(zhuǎn)速和溶液與離子交換樹(shù)脂的接觸時(shí)間。若實(shí)驗(yàn)溫度與外界環(huán)境溫度相差較大，需對(duì)裝離子交換樹(shù)脂的離子交換樹(shù)脂裝填管進(jìn)行保溫處理。為了充分利用管路中的離子交換樹(shù)脂，可以通過(guò)栗的反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置處于密閉環(huán)路系統(tǒng)，溶液循環(huán)使用。將該實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用到腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可控制溶液中的離子濃度到要求的范圍，更好的模擬工況條件下金屬的腐蝕環(huán)境，特別適用于長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)。
[0021]如圖所示，一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，包括密封反應(yīng)容器1、溶液循環(huán)管道和離子交換樹(shù)脂裝填管5，密封反應(yīng)容器I外接溶液循環(huán)管道，溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端2連接在密封反應(yīng)容器的一端，溶液循環(huán)管道的出口端3連接在密封反應(yīng)容器的另一端。在溶液循環(huán)管道上設(shè)置有循環(huán)栗4，所述離子交換樹(shù)脂裝填管5串接在溶液循環(huán)管道上，在溶液循環(huán)管道上對(duì)應(yīng)離子交換樹(shù)脂裝填管5的兩端處設(shè)置有第一截止閥3和第二截止閥6。在密封反應(yīng)容器I上設(shè)置有實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口 7、出氣口 14、工作試樣10、參比電極8和輔助電極11。
[0022]作為對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，所述密封反應(yīng)容器I上還設(shè)置有用以降低實(shí)驗(yàn)過(guò)程溶液揮發(fā)的冷凝管9，以及用以測(cè)量溶液pH值的pH電極12。
[0023]上述密封反應(yīng)容器I包括容器本體和蓋體，在容器本體和蓋體之間設(shè)置有密封環(huán)，保證容器本體與蓋體之間的密封。在蓋體上對(duì)應(yīng)設(shè)置溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端、出口端、實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口、出氣口、工作試樣、參比電極和輔助電極的位置處設(shè)置開(kāi)孔，在開(kāi)孔內(nèi)塞入橡皮塞，在橡皮塞上設(shè)置與溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端、出口端、實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口、出氣口、工作試樣、參比電極和輔助電極相適配的插孔，通過(guò)橡皮塞的彈性保持這些接口的密封。離子交換樹(shù)脂裝填管5包括管體15、固定件18和密封件17，在管體15內(nèi)裝填有離子交換樹(shù)脂，在管體的兩端設(shè)置有內(nèi)螺紋，在固定件上設(shè)置有外螺紋，管體的兩端與固定件螺紋連接。密封件17與固定件18連接，密封件的一端連通管體，密封件的另一端接入溶液循環(huán)管道，在密封件內(nèi)設(shè)置有濾網(wǎng)，在密封件上還設(shè)置有O型圈16。
[0024]上述可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0025]a從實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口向密封反應(yīng)容器中通入實(shí)驗(yàn)氣體，排出密封反應(yīng)容器中的氧氣，氣體從出氣口排出。
[0026]b打開(kāi)循環(huán)栗、第一截止閥和第二截止閥，密封反應(yīng)容器中的溶液從溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端進(jìn)入溶液循環(huán)管道，在離子交換樹(shù)脂裝填管中溶液中的離子與離子交換樹(shù)脂中的離子交換，經(jīng)離子交換后的溶液通過(guò)溶液循環(huán)管道的出口端返回至密封反應(yīng)容器中。
[0027]上述溶液中待交換的離子為金屬離子。根據(jù)溶液中金屬離子的積累情況，調(diào)節(jié)循環(huán)栗的旋轉(zhuǎn)速度，以改變?nèi)芤号c離子交換樹(shù)脂的接觸時(shí)間，使金屬離子的濃度控制在要求范圍之內(nèi)。
[0028]為了增加離子交換樹(shù)脂的利用效率，上述循環(huán)栗正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)交替進(jìn)行。
[0029]將上述實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用到腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可控制溶液中的離子濃度到要求的范圍，更好的模擬工況條件下金屬的腐蝕環(huán)境，特別適用于長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)。
[0030]下面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更為具體的說(shuō)明:
[0031 ]實(shí)驗(yàn)前，從實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口 7通實(shí)驗(yàn)氣體排出密封反應(yīng)容器I中實(shí)驗(yàn)溶液的氧氣，氣體從出氣口 14排出。打開(kāi)循環(huán)栗4，第一截止閥3和第二截止閥6，使排出過(guò)氧氣的實(shí)驗(yàn)溶液從溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端2(順時(shí)針流動(dòng))進(jìn)入管路系統(tǒng)中，在管路系統(tǒng)中循環(huán)，從溶液循環(huán)管道的出口端13返回密封反應(yīng)容器I，通過(guò)不斷的循環(huán)實(shí)驗(yàn)溶液，排出管路系統(tǒng)的氧氣。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于工作試樣(碳鋼，不銹鋼等材料)的腐蝕，實(shí)驗(yàn)溶液中的Fe2+或其他金屬離子(其他金屬材料)不斷積累，濃度可能超出控制范圍。為了將Fe2+或其他金屬離子的濃度控制在一定的范圍，可在離子交換樹(shù)脂裝填管5中裝填陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(如鈉離子交換樹(shù)脂)，通過(guò)將實(shí)驗(yàn)溶液栗入管路系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)溶液中的Fe2+或其他金屬離子與離子交換樹(shù)脂中的陽(yáng)離子交換，可降低實(shí)驗(yàn)溶液中的Fe2+或其他金屬離子濃度。選擇陽(yáng)離子交換樹(shù)脂時(shí)應(yīng)考慮陽(yáng)離子不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)溶液的腐蝕性造成影響。可根據(jù)Fe2+或其他金屬離子的積累情況，調(diào)節(jié)循環(huán)栗4的旋轉(zhuǎn)速度，使Fe2+或其他金屬離子的濃度控制在要求范圍。根據(jù)栗的旋轉(zhuǎn)方向(如溶液沿順時(shí)針?lè)较蛟诠苈废到y(tǒng)內(nèi)流動(dòng))，在一段時(shí)間后，首先與溶液接觸的離子交換樹(shù)脂的活性降低，為了充分利用管路中的離子交換樹(shù)脂，可改變栗的旋轉(zhuǎn)方向(如使溶液沿逆時(shí)針?lè)较蛟诠苈废到y(tǒng)內(nèi)流動(dòng))。若實(shí)驗(yàn)溫度與外界環(huán)境溫度相差較大，需對(duì)離子交換樹(shù)脂裝填管進(jìn)行保溫處理。若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是需要控制陰離子的濃度到一定的范圍，可在離子交換樹(shù)脂裝填管5中裝陰離子交換樹(shù)脂。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若需更換離子交換樹(shù)脂裝填管中的離子交換樹(shù)脂，可關(guān)閉第一截止閥3和第二截止閥6以減少氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。
[0032]離子交換樹(shù)脂裝填管5兩端的結(jié)構(gòu)相同，由帶內(nèi)螺紋的管體15，0型圈16，密封件17和帶外螺紋的固定件18組成。為了避免離子交換樹(shù)脂在實(shí)驗(yàn)溶液循環(huán)過(guò)程進(jìn)入密封反應(yīng)容器1，在密封件17靠近O型圈16—側(cè)設(shè)置濾網(wǎng)，濾網(wǎng)通過(guò)O型圈16固定，O型圈16還起到密封帶外螺紋的固定件18的作用。濾網(wǎng)為多孔結(jié)構(gòu)，材質(zhì)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)溶液中不發(fā)生腐蝕。組裝離子交換樹(shù)脂裝填管5時(shí)，首先在密封件17上固定濾網(wǎng)，將密封件17裝入帶外螺紋的固定件18，然后將帶外螺紋的固定件18裝入帶內(nèi)螺紋的管體15，通過(guò)螺紋實(shí)現(xiàn)密封連接。密封件17的口徑較小一端與溶液循環(huán)管道連接。溶液循環(huán)管道的材質(zhì)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)溶液中不發(fā)生腐蝕。
[0033]實(shí)驗(yàn)溶液的pH值通過(guò)pH電極12測(cè)量，冷凝管9可降低實(shí)驗(yàn)過(guò)程溶液的揮發(fā)。參比電極8，工作試樣10和輔助電極11可組成電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)工作試樣10的腐蝕過(guò)程進(jìn)行測(cè)量。
[0034]顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括密封反應(yīng)容器、溶液循環(huán)管道和離子交換樹(shù)脂裝填管，密封反應(yīng)容器外接溶液循環(huán)管道，溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端連接在密封反應(yīng)容器的一端，溶液循環(huán)管道的出口端連接在密封反應(yīng)容器的另一端，在溶液循環(huán)管道上設(shè)置有循環(huán)栗，所述離子交換樹(shù)脂裝填管串接在溶液循環(huán)管道上，在溶液循環(huán)管道上對(duì)應(yīng)離子交換樹(shù)脂裝填管的兩端處設(shè)置有第一截止閥和第二截止閥，在密封反應(yīng)容器上設(shè)置有實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口、出氣口、工作試樣、參比電極和輔助電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述密封反應(yīng)容器上還設(shè)置有用以降低實(shí)驗(yàn)過(guò)程溶液揮發(fā)的冷凝管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述密封反應(yīng)容器上還設(shè)置有用以測(cè)量溶液PH值的pH電極。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述密封反應(yīng)容器包括容器本體和蓋體，在容器本體和蓋體之間設(shè)置有密封環(huán);在蓋體上對(duì)應(yīng)設(shè)置溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端、出口端、實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口、出氣口、工作試樣、參比電極和輔助電極的位置處設(shè)置開(kāi)孔，在開(kāi)孔內(nèi)塞入橡皮塞，在橡皮塞上設(shè)置與溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端、出口端、實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口、出氣口、工作試樣、參比電極和輔助電極相適配的插孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述離子交換樹(shù)脂裝填管包括管體、固定件和密封件，在管體內(nèi)裝填有離子交換樹(shù)脂，在管體的兩端設(shè)置有內(nèi)螺紋，在固定件上設(shè)置有外螺紋，管體的兩端與固定件螺紋連接，密封件與固定件連接，密封件的一端連通管體，密封件的另一端接入溶液循環(huán)管道，在密封件內(nèi)設(shè)置有濾網(wǎng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在密封件上還設(shè)置有O型圈。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可控制溶液中離子濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置包括密封反應(yīng)容器、溶液循環(huán)管道和離子交換樹(shù)脂裝填管，密封反應(yīng)容器外接溶液循環(huán)管道，溶液循環(huán)管道的進(jìn)口端連接在密封反應(yīng)容器的一端，溶液循環(huán)管道的出口端連接在密封反應(yīng)容器的另一端，在溶液循環(huán)管道上設(shè)置有循環(huán)泵，所述離子交換樹(shù)脂裝填管串接在溶液循環(huán)管道上，在溶液循環(huán)管道上對(duì)應(yīng)離子交換樹(shù)脂裝填管的兩端處設(shè)置有第一截止閥和第二截止閥，在密封反應(yīng)容器上設(shè)置有實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)氣口、出氣口、工作試樣、參比電極和輔助電極。本實(shí)用新型可使金屬離子的濃度控制在要求范圍，能準(zhǔn)確模擬工業(yè)界的腐蝕過(guò)程。
【IPC分類(lèi)】G05D11/00, G01N17/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205384210
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521113452
【發(fā)明人】蔣秀, 屈定榮, 劉小輝
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
【公開(kāi)日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日