【水・油】導電率計の原理とバッチ系化学工場での使う場所

制御計装設計

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象としています。

この記事を読むと、プロセス導電率計のバッチ系化学工場での用途について知ることができます。

結論

導電率計は物質の電気抵抗を測定する。

水は電気を通し、油は電気を通さない。

分液操作の補助計器に使う。

はじめに

流量計・温度計・圧力計・液面計のプロセス4大計器以外にも

色々な計器を使います。

そのほとんどは分析計という位置づけです。

今回は導電率計について紹介します。

導電率とは

導電率とは言葉どおり、電気を通す度合いを示すものです。

中学の電気回路の勉強でオームの法則を学び、電気抵抗の存在を知りました。

高校の物理の勉強で、電気抵抗を構成する要素が、

導線の距離・断面積・抵抗率

で決まることを知りました。

この抵抗率の逆数が導電率。

電気を通しやすいから導電。電気を通しにくいから抵抗。

導電率の単位はS/mと言います。マニアックです。

体積固有抵抗

導電率という単語は、化学工場の運転時には耳にします。

導電率計という装置があるからです。

一方、プロセス屋や機械屋などもっと幅広く認識がある単語が体積固有抵抗

  • 導電率の逆数が体積固有抵抗
  • 体積固有抵抗はΩ・mの単位。S/mの逆数。
  • 値が高いほど電気を通しにくい静電気が溜まりやすい。

静電気というワードがでています。

このワードは化学工場では機械屋でも十分に考えないといけない分野。

10^-6 Ω・m以下導体
10^4~10^-4 Ω・m半導体
10^6 Ω・m以上絶縁体

大体の目安ですが、体積固有抵抗と導体や絶縁体の分類は上のとおり。

この中に半導体というワードも出ています。

導電率に絡んで、色々な分野に発展しますね。

導電率計の測定原理

導電率計は、電気抵抗を測定するだけですので、測定液に電気を通して抵抗を測定すればOK。

検出部のセルが特殊なのでしょう。

そこは知る必要はありません。

導電率が物質の濃度に依存するということが、原理的に抑えておいていい知識。

分液に使用

バッチ系化学工場では、導電率計は分液用に非常に多く使います。

分液はバッチ反応では非常に日常的に使います。

分液は水と油を分けるのが普通。

水は電気を通し、油は電気を通さないのが普通。

これを液面計の指示値や直視式液面計で監視するのが確実ですが、補助計器として重宝します。

分液で失敗すると、後処理が大変だからです。

油が製品で、水側に送ってしまって回収ができなくなると、単純に製品量が減ります。

その単位操作を人の手だけに頼るのはリスキー。

導電率計はその手助けになります。

最後に、水と油の体積固有抵抗を比較してみます。

海水10^-1
トルエン10^12

水の代表例として海水、油の代表例としてトルエンを選びました。

10^13倍という圧倒的に違う数字。

導電率計の精度が多少違っても、これなら確実に検知できます。

問題は中間層。

これがどういう値で検出されるかが、プロセスによって異なります。

そういう意味でも補助計器としてしか使えないのが現状でしょう。

もしくは計器で検出する分はロスとして割り切るか。

おわりに

導電率の原理自体はシンプルですが、電気抵抗に関わる話は、化学装置の色々な分野に及ぶのでかなり難しいです。

電気屋の方が電気抵抗に関する知識がなかったりするくらいですから。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

コメント

Translate »
タイトルとURLをコピーしました