PISONICS | 西安派声
PS7020 系列
超声波浓度计
声速法 · 一体式管段 · 无移动部件
尾气碱洗塔｜循环碱液残碱在线监测
—— 残碱与有效氯，是同一个进程量的两种叫法 ——
【关键测量参数：残碱 NaOH wt% ／ 有效氯 wt%】
这道工序在测什么 The Duty
氯气或含氯尾气进塔，被循环碱液吸收，反应式只有一条：
Cl₂ + 2 NaOH → NaOCl + NaCl + H₂O
新鲜碱一般按 20 % 左右配制进塔，循环吸收到残碱 5 % 上下切出，送次氯酸钠成品罐。切出那一刻，塔内液相里有三个溶质：没反应完的 NaOH、产物 NaOCl、副产 NaCl。
现场判据有两种写法。一种按残碱（保留 5 % 左右碱浓度），一种按有效氯——《氯碱工业污染物排放标准》编制说明描述废氯气／事故氯处理的烧碱吸收双塔时写的是：「塔底吸收碱液由碱液循环泵送回吸收塔循环吸收，当 NaClO 的有效氯含量达到 10 wt% 时，由次氯酸钠泵送工厂成品罐区」。
这两个不是两个判据。按上面那条反应式算，有效氯 10.0 wt% 对应的残碱正好是 6.7 wt%。它们是同一条反应路径上的同一个点，只是从产物一侧数还是从反应物一侧数的区别。这一点是整页的起点。
为什么一个声速量就够 One Scalar Is Enough
三个溶质不是各自独立变的。每消耗 2 mol NaOH 就恰好生成 1 mol NaOCl 和 1 mol NaCl —— 化学计量把它们锁在一条反应路径上。整条回路的组成因此是单参数族：只要知道反应进行到哪一步，三个浓度全都确定。一个标量就够定位。
按 100 g、20 % 新鲜碱起算，整条路径是这样走的：
| 反应进度 | 残碱 NaOH | NaOCl | NaCl | 有效氯 | 密度 | 声速（估算） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 新鲜碱 | 20.00 % | 0.00 % | 0.00 % | 0.00 % | 1.219 g/cm³ | 2097 m/s |
| 1/4 | 15.45 % | 3.59 % | 2.82 % | 3.42 % | 1.213 g/cm³ | 2020 m/s |
| 1/2 | 11.21 % | 6.95 % | 5.46 % | 6.62 % | 1.207 g/cm³ | 1949 m/s |
| 3/4 | 7.23 % | 10.09 % | 7.92 % | 9.61 % | 1.201 g/cm³ | 1882 m/s |
| 切出点 | 5.00 % | 11.85 % | 9.31 % | 11.29 % | 1.198 g/cm³ | 1844 m/s |
组成一栏是按反应式算的，精确；密度与声速两栏是按手册级「每 wt% 增量」做的一阶估算，放在这里只为比较两条路线的量级，不是标定值。
这和我们自己写的「不建议用于」怎么对上 Reading Our Own Exclusion List
PS7020 产品页的不建议用于里有一条：「三元及以上多组分体系（仅靠声速一个量无法唯一确定浓度）」。关键在后半句。排除的是无法唯一确定的情形，也就是各组分自由独立变动；被化学计量锁成一维的三元，声速与浓度仍是一一对应。
| 同样是「碱 + 次氯酸钠 + 氯化钠」 | 自由度 | 要几个独立量 | 选型 |
|---|---|---|---|
| 次钠生产塔（做产品） 氯与碱两路独立调，出料要同时卡有效氯和游离碱两个验收指标 | 二维 | 两个独立量 | PS7100 光谱法 |
| 尾气吸收塔（做安全余量） 氯负荷是工艺排出来的，回路只沿一条反应路径跑下去 | 一维 | 一个进程量 | PS7020 声速法 |
所以这页和站内有效氯＋游离碱那页并不打架：那页要的是两个可以分别验收的数，这页要的是一个「还剩多少吸收余量」的进程数。
为什么密度法在这条回路上基本失灵 Why Density Goes Blind Here
同一条路径，两条测量路线的灵敏度差得很远——碱少了拉低密度，生成的次氯酸钠和氯化钠又把密度顶回来，两头几乎抵消；而声速对碱的响应远强于对两个产物的响应，抵不掉。
| 全程变化量 | 每 1 个百分点残碱 | 折算成残碱不确定度 | |
|---|---|---|---|
| 密度 | 仅 0.021 g/cm³ | 0.0014 g/cm³ | 按 1 ‰ 档 ±0.001 g/cm³ → ±0.73 个百分点 |
| 声速 | 约 253 m/s | 约 16.9 m/s | 按 ±1 m/s 稳定度 → ±0.06 个百分点 |
差约一个数量级。科氏力、音叉这类密度型仪表在这条回路上看不见变化——不是精度不够，是被测量本身几乎不变。所以选 PS7020 不是拿便宜的将就，声速法就是这条回路上对的方法。顺带一提，这也解释了为什么这页不推荐PS7200 / PS7400。
两个测点，两台表，材质不一样 Two Points, Two Meters
| 测点 | 介质 | 体系 | 接液材质 | 标定量程 |
|---|---|---|---|---|
| ① 配碱侧 补碱管，混合前 | NaOH + 水 | 二元 | 316L 不锈钢 | 15 ~ 20 % 窄量程 （法规点名的就是这个测点） |
| ② 塔内循环液 循环泵出口，补碱汇入点之前 | NaOH + NaOCl + NaCl | 一维反应路径 | 钛钯合金 / 双相钢 / C-276 见下方说明 | 残碱 20 % → 5 % 或等价地按有效氯 0 → 11 % |
材质这条别按标配下单。PS7020 标准接液件是 316L；切出点那液相是约 12 % 次氯酸钠叠加约 9 % 氯化钠，是含氯化物的强氧化性介质，316L 在这里是排除项——这一条业内没有分歧。配碱侧是纯碱液，316L 没问题。
剩下的候选就是 AQ 3062—2025 在 A.2.11 里点名的那三类抗氯离子应力腐蚀金属：钛钯合金、双相不锈钢、哈氏合金（或经氯离子渗透验证的 CPVC / PVDF）。询价单上写 C-276 的相当常见，那正是其中之一。我们不替你定，按这股液里还有什么定：余氯量、pH（次氯酸钠偏酸时腐蚀性显著上升）、氯离子浓度、温度，以及结构上有没有缝隙。还有一条别踩：标准 A.2.10 明令干燥氯气侧不应使用钛材或钛合金，所以湿氯／碱液侧谈钛，不等于这套装置上处处能用钛。把工况给我们，材质按工况核定后写进订货图纸——产品页上「特殊介质材质按工况核定」那句指的就是这个过程，不是一句免责。
预算只够一台时，先上 ② 。配碱侧的浓度通常是采购规格（槽车来料 20 % 液碱），进厂验收能卡住；循环液的余量没有第二个来源。
这不是选做题：GB 11984—2024 的强制要求 Not Optional: What GB 11984—2024 Requires
《化工企业氯气安全技术规范》GB 11984—2024，2024-11-28 发布、2025-08-01 实施，代替 GB 11984—2008，强制性国家标准，适用于生产和使用氯气的化工企业（标准注明：氯气包括液氯）。这套装置的在线监测不是工程选做项，条款原文如下。
| 条款 | 原文 | 对这页意味着什么 |
|---|---|---|
| 6.1.3 d) 液氯储罐 事故氯吸收装置 | 循环吸收液氢氧化钠浓度为 15 %～20 %，且出塔时温度不大于 45 ℃。设置循环吸收液氢氧化钠浓度和温度在线监测设施，定期进行分析检测，氢氧化钠浓度低于 5 % 前及时置换或更新。 | 本页整篇讲的就是这台在线监测设施。20 % 起、5 % 换，是标准写的口径，不是我们编的 |
| 5.2.3 电解装置 | 电解装置满负荷运行出现异常情况或紧急停车时，事故氯吸收装置吸收时间不低于 30 min，氢氧化钠浓度应采用在线监控，尾气排放口设置氯气探测器。 | 电解侧同样强制在线监控 |
| 5.2.3 装置划分 | 电解装置的事故氯吸收装置、氯气压缩机含氯密封气吸收装置，不应与生产次氯酸钠装置合并。 | 标准自己把「事故吸收塔」和「次钠生产装置」分开——这正是本页一维／二维之分的由来，不是我们为了卖便宜那台编的说法 |
| 6.1.3 a) c) g) | 独立设置并采用二级吸收工艺；具备 24 h 连续运行能力，碱液循环吸收罐具备切换、备用和配液的条件；循环泵、事故氯风机设置备用设备，用电负荷为一级负荷中特别重要的负荷。 | 这套装置按「必须一直能用」设计，仪表也得按这个可用性配 |
| 5.1.1 a) b) | 液氯系统应设置三氯化氮排放设施和处理设施；排放频率由排出物中三氯化氮含量小于 0.5 %（质量分数）的指标确定；处理设施内氢氧化钠浓度为 5 %～20 %。 | 同一厂区里另一个碱浓度测点，量程与循环液相近 |
有三件事正好落在本页已经写好的做法上，值得逐条对：
① 在线监测浓度「和温度」——温度不是可选的补偿项，是标准并列要求的第二个量；本页说「温度必须补偿」，标准说得更硬。
② 「定期进行分析检测」——标准要求在线仪表之外还要定期化验。也就是本页写的班次滴定复标。那不是我们保守，是强制的。
③ 「低于 5 % 前及时置换或更新」——是「前」，不是「到」。标准本身就要求留余量。本页建议报警设在名义 8 % 残碱，正是为这个「前」字留的。
适用边界要说清楚，别扩大解释。6.1.3 管的是液氯储罐的事故氯吸收装置，5.2.3 管的是电解装置的。只吸收工艺正常排出气、完全不承担事故氯功能的纯工艺尾气塔，不直接落在这两条里。但多数精细化工厂这座塔是兼着的——按 4.10，液氯储罐厂房、瓶库、充装场所和气化间的氯气捕集设施要与事故氯吸收装置相连接。兼着，就按 6.1.3 走；纯工艺塔不强制，但工程逻辑一样，下面几节写的余量与复标同样适用。
标度怎么建 Building the Scale
- 不能套手册二元碱表。手册给的是 NaOH-水体系，这条回路走的是反应路径，两条曲线在同一个残碱值上的声速不一样。
- 用客户自己回路的滴定数据建。取样点与探头同一管段、同一时刻，记录「取样时间 + 滴定残碱 + 当时声速 + 当时温度」四元组。
- 覆盖整条路径。从新鲜碱一直取到切出，至少 5 个浓度点 × 3 个温度点——这也是 PS7020 精度档位表里对 0.5 ‰ 档的要求口径。
- 气相若含 HCl，按实际混气标。HCl 也吃碱但不产次氯酸钠，走的是另一条斜率的路径（见下一节）。精细化工的氯化尾气常是 Cl₂ + HCl 混合，比例稳定就按实际比例标，不稳定要按下一节留余量。
- 把声速原始量单独引一路出来。PS7020 可以把声速独立映射到任意一路 4–20 mA。这一路上 DCS，滴定复标时直接拿它对，比事后翻浓度曲线有用得多。
会把读数带偏的三件事 Three Ways It Drifts Off the Path
标度只在「回路沿那条反应路径跑」时成立。下面三种情形让它离开路径，而且——这一点必须先说——三种全都往同一个方向偏：
| 情形 | 怎么发生 | 量级（估算） | 方向 |
|---|---|---|---|
| 失水 | 吸收放热 + 大气量夹带水汽，水少了，三个组分同比例变浓 | 失水 5 % → 残碱读数虚高约 0.8 个百分点 | 偏危险 |
| CO₂ 吃碱 | 引风机带入空气，2 NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O，吃掉碱却不产生次氯酸钠 | 每被吃掉 1 个百分点碱，仪表只报掉约 0.2 个百分点，少报约八成 | 偏危险 |
| 气相含 HCl | HCl + NaOH → NaCl + H₂O，同样吃碱不产次氯酸钠，路径斜率只有纯 Cl₂ 的约 82 % | 若按纯 Cl₂ 标而实际混入 HCl，全程最多偏 2.6 个百分点 | 偏危险 |
三种偏差都表现为「读数上的碱比实际多」——也就是看着还能吸，其实已经快穿透了。碱洗塔是安全设施，这个方向的误差代价不对称：少读碱只是多耗一点碱液，多读碱是氯气出塔。所以下面这套用法不是保守，是必需的。
因此这台表要这样用 How to Operate It
- 报警留余量——切出报警设在名义 8 % 残碱 而不是 5 %。多耗的那点碱液，比一次氯气穿透便宜得多，也比 PS7100 的差价便宜。
- 保留班次滴定——仪表干的是连续趋势和早期预警，不是绝对定值。每班一次滴定复标，顺便把上面三种偏差抓出来。
- 声速原始量同时上 DCS——读数突变时先看声速：声速跳变多半是进气或进水，不是浓度真的变了。
- 温度必须补偿——产品页原话是「声速随温度的变化常大于随浓度的变化」。按这条回路估，1 ℃ 未补偿约等于 0.1 个百分点残碱，温度测点要贴近声路。
- 批次切换后重新起点——换批、补大量水、长期停用后重新投运，都相当于回到路径起点，起点不对，整条标度平移。
安装 Installation
- 装在循环泵出口的满管垂直段。不要装塔底回流管、不要装泵吸入口——「含气工况（气泡使声速骤降并造成读数跳变）」在 PS7020 自己的不建议用于里，而吸收塔回流线正是夹带气泡的地方。
- 补碱汇入点的下游侧不要装 ②。② 要看的是循环液本身，混了新鲜碱就读不出回路的真实余量。
- 取样阀与探头同一管段。标度靠滴定建，取样口离探头越远，建出来的标度越松。
- 温度测点贴近声路，理由见上一节。
- 事故备用塔要考虑长期静置。长期不跑的塔，液相会慢慢吸 CO₂，投用前应按滴定复位一次。
一份真实询价单，逐条对照 Against a Real Enquiry
下面按一份真实到手的询价单逐条对。对得上的直接写 ✓；对不上的三条写在表后，不藏着——询价阶段瞒下来的差异，到验收阶段只会变成更贵的争议。
| 询价单写的 | PS7020 | |
|---|---|---|
| 介质：NaOH + 次氯酸钠溶液 | 本页整篇讲的就是这股液 | ✓ |
| 温度 0 ~ 80 ℃ | 标准型 −20 ~ +80 ℃；更高选高温型 −20 ~ +120 ℃ | ✓ |
| 工作压力 PN16 | ≤ 2.0 MPa | ✓ |
| 连接方式：法兰连接 DN50 | 管段式标准口径 DN25 / DN50 | ✓ |
| 防爆 Ex d IIB T6 Gb | Ex d IIC T6 Gb（可选）——IIC 覆盖 IIB，等级更高不是问题 | ✓ |
| 信号 4 ~ 20 mA，24 V 供电 | 4–20 mA × 2 路，NAMUR NE43；DC24V 为标配供电规格之一 | ✓ |
| 接液材质 哈氏合金 C-276，密封 FFKM | 特殊介质材质按工况核定，见上一节；密封按介质选型 | 按单核定 |
| 测量量程 0 ~ 50 % | 按实液标定确定。但量程越宽，可承诺的精度档越低——0.5 ‰ 档要求浓度跨度 ≤ 10 个百分点，0 ~ 50 % 这种宽量程只能按 5 ‰ 档谈 | ⚠ |
| 防水等级 IP66 | PS7020 是 IP65 | ✗ |
| 配置：超声 24 V 自动清洗 | 标准型不带 | ✗ |
| 名称：超声波双参数浓度计 | PS7020 是单参数（声速） | ✗ |
IP66 vs IP65——差一级，IP66 要求能扛强喷水。塔区户外、冲洗频繁的场合按 IP66 提是合理的。这一条要么按订货加防护等级，要么如实说明差异由用户判断，不能默认糊过去。
「超声自动清洗」——这条通常是照着折光仪或光谱仪的模板写的：那类仪表有光学窗口，结垢直接改读数，所以要配超声清洗或高压冲洗。声速法取的是信号的到达时刻而不是幅值，产品页原话是「对探头面结垢、耦合老化、增益漂移这类幅值类劣化不敏感」，所以这台表本身不靠清洗维持读数。如果现场确实担心结晶挂壁堵管，那该谈的是管段结构与流速，不是加一个清洗器。
「双参数」——这三个字决定了整个方案。它在市场上不是一个有统一定义的品类，背后至少三条不同的技术路线，对应三种不同的需求。如果你要的只是「还剩多少吸收余量」一个进程量，本页这条路线最省；如果出料要当产品卖、要同时卡游离碱和有效氯两个验收指标，那是二维问题，本页的方法做不到。这一条单独写了一页：「超声波双参数浓度计」到底指什么：三条路线与选型，里面也写了我们目前有什么、没有什么。
规格摘要 Specification
| 项目 | 指标 |
|---|---|
| 测量原理 | 超声声速法（传播时间 ÷ 固定声程） |
| 声速有效范围 | 400 ~ 3500 m/s；超范围置故障位 |
| 声速显示分辨率 | 0.01 m/s |
| 主变量输出 | 质量浓度、体积浓度、密度、波美度、固含量，单位可选 |
| 诊断量输出 | 声速、探头温度、接收信号能量、信号质量、故障状态字 |
| 测量精度 | 0.5 ‰ / 1 ‰ / 5 ‰ 三档，对应密度 ±0.0005 / ±0.001 / ±0.005 g/cm³；档位是标定条件的函数 |
| 介质温度 | 标准型 −20 ~ +80 ℃；高温型 −20 ~ +120 ℃（订货时指定）。 塔内循环液吸收放热，实际询价常见 0 ~ 80 ℃，按真实工况选档 |
| 工作压力 | ≤ 2.0 MPa |
| 接液材质 | 316L 不锈钢；本工况循环液侧按钛材核定 |
| 标准口径 | 管段式 DN25 / DN50；其余口径按订货核定 |
| 模拟输出 | 4–20 mA × 2 路，NAMUR NE43；每路可独立配置输出量 |
| 数字通讯 | RS485 Modbus-RTU；HART 5 从站 |
| 防护 / 防爆 | IP65；Ex d IIC T6 Gb（可选，订货时指定） |
完整参数以《PS7020 技术规格书》为准，另见 PS7020 产品页。
选型前请确认 Before We Quote
- 气相组成：纯 Cl₂，还是含 HCl / CO₂ / 有机物？比例稳不稳定？
- 新鲜碱来料浓度，是否固定（20 % 槽车？32 % 稀释？回收碱？）
- 这座塔是连续运行还是事故备用（事故塔长期静置，CO₂ 问题更重）
- 有无循环冷却，温度波动范围多大
- 切出判据现在按残碱还是按有效氯，阈值多少
- 循环管口径、材质、压力，泵出口有没有可用的垂直满管段
- 能否提供一组「取样时间 + 滴定残碱 + 当时温度」的历史数据——有这个，我们能先把标度的可行性算出来再报价
关于这页的性质：这是方法与选型说明，不是案例。PS7020 在这道工序上还没有可以公开引用的投运业绩，所以页面里没有装机台数、节省比例、回收期，这些数字我们不编。组成表是按反应式算的，声速与密度是一阶估算用来比量级，真正的标度只能用你自己回路的滴定数据做。把工况给我们，换回一个你能自己核对的选型意见。
