SensoTech公司的超聲波濃度計應用-氣體洗滌器
1. 背景
氣體洗滌器是一種工藝工程設備，其中氣流與液體流接觸以接收液體中的氣流組分。氣流的通過組分可以是固體，液體或氣體物質。作為洗滌液，可以使用水等純溶劑，也可以使用石灰乳（煙道氣脫硫）等懸浮液。氣體洗滌器可以同時用于除塵和分離有害氣體。通常，它們后面必須跟一個液滴分離器。
在許多設計中，氣體洗滌器分為六個區域。從下到上，有以下任務：
（1）在氣體洗滌器的底部，洗滌液收集并被送回洗滌器循環或取出，
（2）在氣體入口中，氣體被釋放并且通過合適的流動引導（例如通過內部構件）實現內部空間的均勻進入，
（3）在接觸部分中，浸出氣流中需洗滌的部分，
（4）在洗滌液生命周期中，洗滌液被廢棄和分配，
（5）夾帶的洗滌液組分在液滴分離器中分離
（6）在凈化氣流的頭部離開氣體洗滌器。（維基百科）
在氣流的凈化中，重點是防止洗滌液劑量低或過量。使用LiquiSonic®在線液體濃度分析儀,可防止氣體清潔度不足，并且在過量使用的情況下，防止更高的材料使用或其他相關成本。通過直接在工藝中進行連續測量，可確保最佳的濃度管理。
常見的氣體洗滌器在工業中的應用有：氯氣洗滌，合成氣干燥，光氣洗滌，硫氧化物洗滌，氮氧化物洗滌，碳氧化物洗滌，Benfield工藝等。
1.1 氯氣干燥和合成氣干燥
氯氣是世界上最重要和最具生產能力的化學品之一。它通過氯堿電解在工業上生產。用于電解的原料是氯化鈉的水溶液。產生氫氣和氫氧化物溶液作為副產物。LiquiSonic®應用的一個領域是下游工藝中的氯氣干燥。需要從其水組分中除去氯氣，以避免形成氯水合物，減少在濕含量超過30ppm時對設備的腐蝕行為。
Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaOCl + H2O
脫水階段通常在吸收塔（洗滌器）中進行，其中氯氣的剩余濕度由高濃度硫酸捕獲。高濃度硫酸可用作干燥劑，因其具有吸濕性（H2SO4+H2O）。
潮濕的氯氣在干燥過程中會通過幾個洗滌器，H2SO4的濃度隨洗滌器的順序相應增加。濃度越高，干燥效率越高。高濃度H2SO4（90-96％）在尾端洗滌器中，因為H2O在氯氣中含量已降至<30ppm。通過除去氯氣中的水組分，硫酸在洗滌器中被稀釋。被稀釋的硫酸被運送至前一含較低硫酸濃度的洗滌器重復利用。此工藝的有效性決定性地影響了氣體的生產率和質量。因此，精確測量硫酸濃度非常重要。
1.2 光氣洗滌
生產聚氨脂類需要將兩種不同的單體（多異氰酸脂以及多元醇）連接。在此加聚反應中還會加入聚醚多元醇和甲苯-2.4-二異氰酸酯（TDI）。生產過程可以被分為3個部分：
聚醚多元醇的生產
甲苯二異氰酸酯的生產
加聚反應
甲苯二異氰酸酯（TDI）由甲苯二胺（TDA）光氣化生成。由于光氣是一種極其危險的有毒物質，在工業上只能被應用在嚴格密封和封閉的生產循環中，未被消耗的光氣必須被吸收。在洗滌塔中氣體遇燒堿發生中和反應生成氯化鈉（NaCl）和碳酸鈉（Na2CO3）。
COCl2 + 4NaOH -> 2NaCl + Na2CO3 + 2H2O
在洗滌器中，循環洗滌液（NaOH）必須保持在最大吸收范圍內。為了保證光氣在洗滌塔中有效的吸收，必須要監控NaOH、NaCl以及Na2CO3的濃度。當NaOH濃度變低，必須重新加樣。當鹽濃度變高，需要將鹽從循環中去除，否則在系統中會形成結晶。
典型測量范圍：NaOH濃度：5-20 wt% Na2CO3/NaCl濃度：5-30 wt% 溫度：30-60°C
1.3 硫氧化物洗滌及氮氧化物洗滌
化學工業中，緊急通氣洗滌器（EVS）通常用來吸收有毒或環境有害氣體或蒸汽。除了具有傳統工藝洗氣塔功能，EVS還具備連續工藝及設備安全保證。即使在緊急情況下，也有足夠的在場洗滌液完成對有害及有毒氣體的化學吸收。緊急通氣洗滌器在化工過程中的典型應用有吸收排放物，如氯氣，溴氣，光氣，二氧化硫，氮化物，氫氟酸和氨氣。使用苛性鈉和苛性鉀溶液中和氣體。氣流流經洗滌液，在緊急情況下，可阻止有害或臨界氣體的釋放。
SO2 + 2NaOH + 1/2O2 -> Na2SO4 + H2O
2NO2 + 2NaOH -> NaNO3 + NaNO2 + H2O
洗滌液在緊急通氣洗滌器中循環，并持續的與將被清潔的氣流接觸。如果有毒或環境有害化學品也在氣流中，他們將被吸收。即使在標準操作（無緊急情況）時，某些組分，如CO2，會形成化學鍵，導致洗滌液NaOH的濃度減少。為了確保緊急情況下的有效吸收及洗滌液的經濟型濃度，需監控洗滌液NaOH和鹽（NaCl和Na2CO3）濃度。當NaOH濃度變低，須重新加樣。當鹽濃度變高，需將鹽從循環中去除，否則在系統中會形成結晶堵住噴嘴。
典型測量范圍：NaOH濃度：5-20 wt% Na2CO3/NaCl濃度：5-30 wt% 溫度：30-60°C
1.4 碳氧化物洗滌
胺洗滌是一種從天然氣捕獲CO2，H2S和其他酸性氣體的化學過程，是一種提高天然氣質量的工業過程。天然氣被逆流引導在吸收器中通過洗滌液體（微堿性的胺水溶液，主要是三胺），可可逆地化學吸收富集酸性氣體。由于叔甲基二乙醇胺（MDEA）對H2S和CO2的高選擇性，可用作吸收劑。在吸收器的上端，純化的天然氣逸出。被H2S和CO2污染的MDEA（富MDEA）在汽提塔中洗滌后轉移。在汽提過程中，洗滌液被添加，產生酸性氣體的解吸。再生的MDEA（寡MDEA）冷卻，過濾并引回吸收循環。氣體洗滌的目的是根據管道要求制備酸性天然氣用于進一步運輸，從而避免腐蝕損害。
CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O
化工巨頭巴斯夫BASF在德國有MDEA工廠，以及兩個附加的氣體凈化廠：氨和合成氣廠。作為成功合作的結果，BASF AG Ludwigshafen推薦使用LiquiSonic®分析儀進行MDEA濃度測量。
主要測量范圍：濃度范圍：20-45wt％ 溫度范圍：30-65℃
1.5 Benfield工藝
在許多工業設備中，污染的氣體會在工廠中累積，如氨合成或環氧乙烷工廠，出于質量原因必須清潔富含CO2的氣體。因此，化學工業中眾所周知的方法是本菲爾德合成氣洗滌器，其中氣流中的酸性組分（例如CO2）通過洗滌液吸收。
CO2 + K2CO3 + H2O -> 2KHCO3
此工藝使用熱碳酸鉀（K2CO3）溶液作為洗滌液。待清潔的氣體在高壓下通過吸收器中的K2CO3溶液在反應器中通過。洗滌溶液K2CO3富集CO2并且部分地與碳酸氫鉀KHCO3反應。凈化氣體在上端離開吸收器。吸收過程中的溫度范圍在100℃和110℃之間。解吸通過蒸汽和在壓力損失下進行，由此捕獲的CO2排放到洗滌液中。然后將再生的K2CO3反饋回吸收循環。
常用測量范圍：濃度范圍K2CO3：0-25wt％ 濃度范圍KHCO3：0-25wt％ 溫度范圍：80-110℃
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