[发明专利]耐压探测器

说明书

技术领域

本发明涉及用于监视加压的过程的探测器，以及用于监视在其中产生一种或多种有害物质的过程的方法。

背景技术

当了解生产过程的各个阶段中的起始物质、反应混合物或产物的瞬时成分及质量时，可有效地控制化学生产过程。在线光谱测量方法允许直接持续地监视运行的过程。由于通过光学探测器的分析在直接样本接触中非侵入地发生，并且无需精心取样或准备要分析的物质混合物即可操作，因而在此处，光学探测器具有特别的重要性。

对于光学探测器的可用性，接近被检测的物质或物质混合物是至关紧要的。按照惯例在密闭的反应容器和/或管道中进行化学过程。对用来分析的波长范围而言，这些反应容器和/或管道通常是不透明的。

因而为了使得能够追踪在反应器空间或连接的管道中的过程，有必要提供对使用的波长范围而言透明的窗。

由于过程中要分析物质的可能毒性，给这些窗赋予了关于不漏性的严格要求，特别是对于在高压下操作的过程。

为了在反应器中输入和输出电磁辐射，通常使用所谓的耦合线(coupling line)。这些线是柔软的线，其使得能够无需沿着某路径精确定位光学元件即可越过该路径传递电磁辐射。首先，已知来自电信领域的玻璃光纤缆线。在过程监视或在线分析中，所谓的波导耦合件或专用的卤化银或氟化银玻璃光导被用于中红外光谱范围(400-4000cm^-1)中的应用。在近红外光谱范围(NIR：4000-14000cm^-1)和紫外线/可见区(UV/Vis：200-700nm)的应用中，优选使用石英光导，其在此光谱范围中可提供低衰减。

出版物DE10230857A1描述了用于用压力监视进行在线分析的过程窗。在管道的两个相对的位置处形成两个窗，可穿过窗将电磁辐射输入管道并再次输出。各个窗设置在带螺纹的插入件中。带螺纹的插入件和管道之间以及窗和带螺纹的插入件之间的两个密封件分别确保将管道内部与外界隔离。带螺纹的插入件被拧进支持件中(测量单元主体)，支持件连接在管道上。带螺纹的插入件和窗之间与带螺纹的插入件和支持件之间都有第一和第二密封件之间的腔，这些腔通过孔彼此连接。通过带螺纹的插入件和支持件之间的密封件将腔与外界隔离。存在通过过程窗的管道内部与外界的双重密封。除了该双重保障之外，该装置使得能够监视泄漏。如果与管道内部接触的其中一个密封件失去了它的效果，则物质从加压的管道进入腔中。上升的压力可通过连接到腔上的压力传感器记录。

光学探测器的尺寸和几何形状以及包含在光学探测器中的光学元件并不允许分别窗上的双重密封，该窗呈DE10230857A1中公开的过程窗形式。此外通常已知光导和波导机械上可承载的强度比例如在根据DE10230857A1的过程窗中使用的石英玻璃或蓝宝石窗小得多。

因此，光导或波导的耐压密封也是更需要和/或更精心设计的。

在当前可商业获得的探测器中，光导或波导本身因此并不与过程空间隔离，但替代的是，从源将光输入，光经由第一耦合线穿过窗进入过程空间并且又穿过另一个窗或同一个窗输出，以便经由第二耦合线到达检测器，通过在窗和过程空间之间的密封件实现将过程空间与外界(耦合线位于外界中)的隔离。

这例如在专利说明书DE4414975C2中进行了公开。在所述专利说明书的图2中，通过密封件将耐压窗与外壳隔离。在该外壳中布置了光导，光导输入和输出穿过窗进入反应空间的光。作为在图2中的装置中的具体特征，通过粘结剂将光导附加地连接到外壳上。这些粘结结合旨在形成耐压屏障。然而，由于许多物质(例如溶剂或强氧化剂)溶解粘结剂或与粘结剂反应使得此屏障被破坏，因此此类附加的压力屏障通常并不可用。另外，粘结结合并不是确保关于压力密闭性、热稳定性和化学稳定性的过程相容密封的限定的连接。

在现有技术中描述的其它探测器包括了简易密封件，通过简易密封件过程空间通过窗与探测器光学器件隔离(例如见US-A-5185834、US-A-5170056、US-A-4835389、US-A4988195、US-A5051551、DE-A4038354)。在发生在压力下的过程中，存在窗破裂或在密封件处泄漏的风险，从而来自过程的物质可到达外界。除了损坏光学探测器的风险外，特别是在毒性物质的情况下，还存在危害人和环境的风险。

因而在所述现有技术的基础上，存在一种目标，以提供允许在线监视加压的过程并且具有安全预防(如果设置成与过程空间接触的密封件失效，其将有效地防止物质从过程空间进入环境中)的探测器。

发明内容

根据本发明，通过一种探测器实现该目标，该探测器至少包括：