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案例頻道化工企業(yè)一向是高污染源之一，因為黑化主要產(chǎn)品是硝酸氨等產(chǎn)品，原來在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氮的氧化物會極大的污染周邊環(huán)境。2008年，國外一個企業(yè)通過拍賣方式購得減排配額，對黑化股份的生產(chǎn)線進行改造。此項目已經(jīng)經(jīng)過聯(lián)合國立項，現(xiàn)已經(jīng)進入實施階段。聯(lián)合國要求對改造前后的污染物進行在線實時定量檢測，以確保改造能達到預(yù)期的效果。其中一個重要指標就是實時在線檢測純硝酸的產(chǎn)量。
因為工業(yè)硝酸中濃度不固定，而且對于不同濃度的產(chǎn)品有不同的密度，其密度和濃度的關(guān)系不是線性關(guān)系，而且還隨溫度的變化而變化。因此現(xiàn)在市面上并沒有一種儀器能在線實時檢測硝酸溶液中的純硝酸的產(chǎn)量。
我們也知道，通過質(zhì)量流量計能在線檢測其體積流量，質(zhì)量流量、溫度、壓力以及累計流量。但是工業(yè)硝酸溶液中還含有大量的水，所以它累計的只是溶液的累計量，而不是100％純硝酸的量。而且因為其密度和濃度不是一個恒定的值，其數(shù)據(jù)是一個實時變化的數(shù)值，所以采用質(zhì)量流量*濃度并進行累計得到結(jié)果并不是其累計質(zhì)量。
根據(jù)用戶的需求和現(xiàn)有的檢測手段，我們認為通過紫金橋軟件可以實現(xiàn)在線實時檢測純硝酸的產(chǎn)量。其原理如下：
首先用質(zhì)量流量計檢測硝酸的密度，質(zhì)量流量、溫度，然后利用上述物理量進行轉(zhuǎn)換計算，其具體公式是：
首先對檢測的密度通過溫度補償，把硝酸密度轉(zhuǎn)換成20攝氏度條件下的密度，然后通過分段線性化把密度轉(zhuǎn)換成濃度，用檢測的質(zhì)量流量×濃度，得到就是純硝酸的瞬時流量。然后利用紫金橋的累計點功能，對瞬時流量進行累計，得到的就是純硝酸的累計量。
首先我們看一下溫度對密度的影響關(guān)系：
密度對溫度的補償：取60度的密度為1.44（估算），20度的密度為1.513（查表），從上圖可以看出，溫度對硝酸的密度的影響是線性關(guān)系，所以其密度的補償公式是：補償密度 = 測量密度 +0.001825*(溫度-20);補償系數(shù)計算方式是：(1.44 - 1.513)/(60-20) = -0.001825
通過密度查表換算得到濃度，經(jīng)過分析得知，濃度和密度在小區(qū)間范圍內(nèi)成線性關(guān)系，如果在上表范圍之內(nèi)沒有的密度值，取最近的兩點做為線性化計算的端點。如：
測量密度為1.256，對應(yīng)的上表沒有數(shù)據(jù)，最近的數(shù)據(jù)是1.253和1.259，相對應(yīng)的濃度是41%和42%，按照線性化公式計算，濃度應(yīng)該是：(0.42-0.41)*(1.256-1.253)/(1.259-1.253)+ 0.41 = 0.415
下圖是采用紫金橋軟件的分段線性化表：
注：以上數(shù)據(jù)來源：化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊無機卷。青島化工學(xué)院全國圖算學(xué)培訓(xùn)中心組織編寫劉光啟馬連湘劉杰主編。化學(xué)工業(yè)出版社。2002年4月第1版
誤差分析：本算法本身存在誤差：
1，溫度對密度的影響轉(zhuǎn)換采用的是溫度對無水硝酸影響，如果不是無水硝酸，其轉(zhuǎn)換公司可能存在不一致的地方，因為未見相關(guān)資料，所以不知道其誤差影響有多大，60攝氏度的無水硝酸密度是通過圖觀察得出，存在一定誤差。
2，溫度和濃度的轉(zhuǎn)換是通過分段線性化轉(zhuǎn)換的，雖然我們采用了100段，但在實際的應(yīng)用中，和實際的值還會存在一定的誤差。
綜合以上，我們認為，本系統(tǒng)存在一定的理論誤差，需要經(jīng)過實際檢驗才能看是否測量準確。
我們把系統(tǒng)在現(xiàn)場試運行一段時間后，通過觀察我們得出和工藝的理論計算相比較，用紫金橋軟件測試出來的累計量和通過工藝計算的理論量基本相等，因此，該系統(tǒng)的理論誤差和測量誤差都是在可接受的范圍內(nèi)。
此項目已經(jīng)在現(xiàn)場正式投入運行，并且得到聯(lián)合國專家的認可。該項目主要用到了紫金橋的分段線性化和流量累計特殊功能來計算純硝酸累計量。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號