JPH0635174Y2

JPH0635174Y2 - 電気伝導度測定用電極対

Info

Publication number: JPH0635174Y2
Application number: JP13683488U
Authority: JP
Inventors: 哲夫松本; 典子打田; 好治亀山; 雄二杉山
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1994-09-14
Anticipated expiration: 2003-10-20
Also published as: JPH0257055U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は，電気伝導度の極めて小さい液体，例えばテレ
フタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応で生
成するビス（β−ヒドロキシエチル）テレフタレート及
び／又はその低重合体（以下BHETという）の溶融液の電
気伝導度（この場合，エステル化反応率の代用特性とな
る。）を長時間安定して精度良く測定することのできる
簡易取付型の電気伝導度測定用電極対に関するものであ
る。

（従来技術）ポリエステル，特にポリエチレンテレフタレートは，優
れた機械的，化学的特性を有しており，衣料用，産業資
材用の繊維をはじめ，フィルム，ボトルその他の成形品
として広く利用されている。

ポリエチレンテレフタレートは，一般に，テレフタル酸
とエチレングリコールとのエステル化反応によって,BHE
Tを得，これを触媒存在下に高温，高減圧下に重縮合す
る方法で製造されている。

ところで，この方法でポリエステルを製造する場合，高
品質のポリエステルを得るためには，エステル化反応を
実施する際にエステル化反応率を制御する必要がある。

エステル化反応率は，反応物をサンプリングして酸価と
ケン化価とを測定することによって求めることができる
が，このような人手によって分析する方法では，プロセ
スの自動化に対応することができない。

この問題を解決する方法として，エステル化反応混合物
の電気伝導度を測定することによりエステル化反応率を
制御する方法（特開昭48−103537号）や，反応系の電気
伝導度を一定に維持しながらエステル化を行う方法（特
開昭52−19634号）が提案されている。

ところが,BHET溶融液のような電気伝導度の極めて小さ
い液体においては，ガラス製の実験装置では電気伝導度
を測定することが可能であっても，通常，鉄系金属で構
成されている実プラントでは，電気伝導度を精度良く測
定することが困難であった。

実プラントにおいてBHET溶融液の電気伝導度を精度良く
測定することができる電気伝導度測定装置として，接液
部以外の表面が電気伝導度１×10^-5モー/cm以下のセラ
ミック材料で被覆された電極と対電極との間に被測定液
の流路を形成し，電極と対電極との間に電圧を印加して
微小電流を測定するようにした装置が特開昭61−145441
号で提案されている。

しかしながら，この装置を既存のプロセスに適用しよう
とする場合，配管系の大幅な改造が必要となり，また，
定期修理時やトラブル発生時の保守が煩雑となり，結局
経済的負担が大きくなってしまうという問題があった。

（考案が解決しようとする課題）本考案は，実プラントにおいて,BHET溶融液のような電
気伝導度の極めて小さい液体の電気伝導度を運転開始当
初から長期間にわたって安定して精度良く測定すること
のできると共に，取付け，保守が極めて容易な小型のフ
ランジ取付型の電気伝導度測定用電極対を提供しようと
するものである。

（課題を解決するための手段）本考案は，上記の目的を達成するもので，その要旨は，
接液部以外の表面が電気伝導度１×10^-5モー/cm以下の
セラミック材料で被覆された電極と対電極との間に被測
定液の流路を形成し，電極と対電極との間に電圧を印加
して微小電流を測定するようにしたフランジ取付型の電
気伝導度測定用電極対において，電極と対電極とを被測
定液の流れ方向に平行かつ対面するように設置し，かつ
電極と対電極との間の距離ｌ（cm²）が0.1〜1.0,被測定
液の流路の断面積Ｓ（cm²）が１〜30となるようにした
ことを特徴とするフランジ取付型の電気伝導度測定用電
極対にある。

第１図は，本考案の電極対の一例を示す概略図〔（ロ）
は，（イ）のＡ−Ａ矢視図〕である。

1aは電極（陽極）,1bは対電極（陰極）,2（影点部）は
セラミック被覆部,3は被測定液の流路となる管,4a,4bは
セラミック材料製リング,5a,5bはグランドパッキン,6は
内面がセラミック材料で被覆されたグランド押さえ,7は
被測定液の流路,8は微小電流計,9は温度検出端を示す。

リング4a,4bは電極及び対電極1a,1bと管３との電気絶縁
性を向上させるためのものであり，グランドパッキン5
a,5bは液体の漏れを防止するためのものである。

被測定液は，通常，流路７を矢印の方向に流される。

本考案の電極対において，電極及び対電極1a,1bの接液
部以外の表面は電気伝導度１×10^-5モー/cm以下（好ま
しくは使用温度において）のセラミック材料で被覆され
ていることが必要である。電気伝導度がこれより高い材
料では，電気絶縁性が低下し，精度が落ちるため好まし
くない。

このようなセラミック材料としては，次のようなものが
あるが，緻密質アルミナが好ましく用いられる。

緻密質アルミナ（Al₂O₃）フォルステライト（2MgO・SiO₂）ステアタイト（MgO・SiO₂）ジルコン（ZrO₂・SiO₂）スピネル（Al₂O₃・SiO₂）チタニア（TiO₂）窒化珪素（Si₃N₄）これらのセラミック材料は，電気絶縁性が良いだけでな
く，機械的強度，耐熱性，耐食性等も良好な優れた材料
である。

また，本考案の電極対において用いられる微小電流計
は，最大検出感度が10¹⁶Ω（1000V印加時）の絶縁抵抗
と10^-13Ａの微小電流を測定できるものであればよく，
例えばアドバンテスト社製のエレクトロメーター：型式
TR−8601が好適である。

本考案の電極対において，電気伝導度σ（モー/cm）は
次式で与えられる。

σ＝（I/V）×（l/S）〔Ｉは電流（Ａ）,Vは印加電圧（Ｖ）を示す。〕本考案においては,lの値を0.1〜1.0とすることが必要で
ある。理論的には,lの値はどのような値でもよいわけで
あるが，実プラントで，この値が大きすぎると電極部の
構造体が大きくなってしまい，本考案の目的に合致しな
いばかりでなく運転開始当初及び長時間運転後では，ス
ケール等の付着，堆積によるためか，この値が大きいと
Ｉが理論式から外れてくることが分かった。一方，この
値が小さすぎると圧損が大きくなって，被測定液が流路
を流れにくくなり，オンライン／リアルタイムで電気伝
導度を測定することができなくなる。

第２図は，σ及びＶを一定として，実測されたＩと値と
ｌの値との関係の一例を示すものであり，これから明ら
かなようにｌの値を0.1〜1.0とするとよいことが分か
る。

また，既存の実プラントの配管径（通常JIS規格で25〜1
50A程度のサイズ）中に簡単に取付けられるようにする
ためには，フランジ型であって，しかもＳの値が30以下
でなけらばならない。しかし,Sの値が１以上でないと微
小電流のため精度が劣るようになる。したがって,Sの値
が１〜30となるようにすることが必要である。

なお,l/Sの比が0.05/cm以下となるように設計しておく
ことが，シグナル／ノイズ比を高める上で望ましい。

電極と対電極との間に流す電流は，直流，交流のいずれ
でもよいが，分極作用の少ない交流を用いるのが好まし
い。

また、印加する電圧は，一義的ではないため可変とすべ
きではあるが，一般には５〜1000V,好ましくは10〜100V
が好適である。

なお，一般に液体の電気伝導度は温度の影響を強く受け
て，温度の上昇につれて増大するので，温度を一定に保
つことが望ましいが，現実には温度が変化するので，同
時に温度も測定して電気伝導度の温度による補正をする
のがよい。

また，気泡を生じにくくし，流量の影響を除去するた
め，電気伝導度測定時の圧力を，通常5kg/cm²G以上，好
ましくは10kg/cm²G程度で一定値とすることが望まし
い。

（使用例）次に本考案の電極対をテレフタル酸とエチレングリコー
ルとを常法により２段エステル化するに際し，第２段エ
ステル化反応槽におけるBHETの電気伝導度の測定に適用
し，エステル化反応率の制御を実施した具体例を示す。

例中，「部」は「重量部」を示し，エステル化反応率の
実測値（％）は，下記の方法で酸価及びケン化価を測定
して次式で算出した値である。

酸価の測定法約3gのサンプルを精秤し，ジメチルホルムアミド40ccに
還流下に溶解させ、冷却後,0.1規定のメタノール性水酸
化カリウム溶液で電位差滴定して求めた。

ケン化価の測定法約0.5gのサンプルを精秤し，過剰の0.5規定エタノール
性水酸化カリウム溶液で20℃で１時間アルカリ加水分解
し，過剰の水酸化カリウムを0.5規定塩酸で逆滴定して
求めた。

使用例 BHETの存在する第１段及び第２段エステル化反応槽に，
第１段反応槽へはテレフタル酸とエチレングリコールと
のモル比1:1.6のスラリーを，第２段反応槽へは第１段
反応槽からのエステル化反応物を連続的に供給し，温度
250℃，圧力0.05kg/cm²G，平均滞留時間をそれぞれ約６
時間及び約２時間としてエステル化反応を行った。

第２段反応槽からのBHETを一部はこの反応槽へリサイク
ルし，残部は重縮合反応槽へ供給するようにし，第１段
反応槽から第２段反応槽への移送ライン（配管径:JIS 1
00A）及びリサイクルライン（配管径:JIS 50A））に本
考案の電気伝導度測定用電極対を組み込み，温度250
℃，流量４トン／時間，圧力10kg/cm²GでBHETの電気伝
導度を測定し，マイクロコンピュータで毎秒1024回のサ
ンプリング間隔で10分間の測定値の平均値をエステル化
反応率に換算し，制御因子として第１段反応槽へ供給す
るエチレングリコール／テレフタル酸のモル比及び第２
段反応槽へ供給するエチレングリコールの量（第２段反
応槽はエステル化反応率制御のため必要に応じてエチレ
ングリコールを供給するようになっている。）を操作
し，第１段反応槽出口のエステル化反応率が85％，第２
段反応槽出口のエステル化反応率が95％となるように，
それぞれ個別に制御した。

電気伝導度測定用電極対として，接液部以外の表面にア
ルミナを溶射コーティングした電気伝導度が１×10^-14
モー/cmの電極及び対電極を有し，第１表に示したｌの
値を有するものを使用した。

330日間運転した際の電気伝導度から換算したエステル
化反応率とエステル化反応率の実測値との平均値の差
（ｄ）及びその標準偏差（σｄ）を第１表に示す。（ｄ
≦0.1％，σｄ≦0.2％が良好。）なお，本考案の電極対は,330日間メンテナンスフリーで
良好に運転することができた。

また，上記使用例のNo.1及び７のケースにおける運転開
始当初１〜６日目及び運転開始から301〜306日目の電気
伝導度から換算したエステル化反応率（○）と実測され
たエステル化反応率（●）とを，第３図及び第４図に示
す。

これらの比較から分かるように，本考案の要件を満足す
るNo.1では，運転当初から長時間にわたって安定した電
気伝導度測定値（エステル化反応率）が得られたが，本
考案の要件を満足しないNo.7では，運転開始当初に電気
伝導度の測定値が経時的に低下する現象が見られるとと
もに，長期間運転すると実測値との乖離が大きくなっ
た。

（考案の効果）本考案によれば，実プラントにおいて,BHET溶融液のよ
うな電気伝導度の極めて低い液体の電気伝導度を運転開
始当初から長期間にわたって安定して精度良く測定する
ことができ，かつ取付け，保守が極めて容易な電気伝導
度測定用電極対が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の電極対の一例を示す概略図〔（ロ）は
（イ）のＡ−Ａ矢視図〕，第２図はσ及びＶを一定とし
て，実測されたＩの値とｌの値との関係の一例を示す
図，第３図及び第４図はそれぞれ使用例No.1及び７のケ
ースにおける運転開始当初１〜６日目〔各図（ａ）〕及
び運転開始開始から301〜306日目〔各図（ｂ）〕の電気
伝導度から換算したエステル化反応率（○）と実測され
たエステル化反応率（●）とを示す図である。 1a:電極,1b:対電極,2:セラミック被覆部,7:被測定の流
路,8:微小電流計。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】接液部以外の表面が電気伝導度１×10^-5モ
ー/cm以下のセラミック材料で被覆された電極と対電極
との間に被測定液の流路を形成し，電極と対電極との間
に電圧を印加して微小電流を測定するようにしたフラン
ジ取付型の電気伝導度測定用電極対において，電極と対
電極とを被測定液の流れ方向に平行かつ対面するように
設置し，かつ電極と対電極との間の距離ｌ（cm）が0.1
〜1.0,被測定液の流路断面積Ｓ（cm²）が１〜30となる
ようにしたことを特徴とするフランジ取付型の電気伝導
度測定用電極対。