Способ определения концентрации аммиака

)5 601 Й 27 Я оп 1 егепсе 1 зтгу апа Еа 25 ии а(57) Изобму прлбнение в ЕДЕЛЕНИЯ К НЦЕНТ тическа и приме нности ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) АЬзФгасе Рарегв оЬ РпЬигц Сапб Ехрозйоп оп Апаупса СЬегпаррПеб зрестгозсору, пео ОгеапзРеЬг, - 1 гпагсЬ, 1985.Гадовской К.И, и др. Техничесллз. М.: Высшая шкала, 1967, с. 38 СОБ ОПРУМИАКАретение относится к аналростроению и может найхимической промышл Изобретение относится к контрогно состава многокомпонентных производственных растворов, в частности дистиллерной жидкости содового производства, и может найти применение в химической промышленности, например в производстве соды аммиачным методом,Иззестен способ определения концентрации аммиака в растворах, включающий отгонку аммиака из раствора с последующим спектрофатометрическим анализом,Даннылг способ отличается сложностью и недостаточной точностью определения концентрации аммиака,Известен также способ определения концентрации аммиака, включающий смешение анализируемого раствора с раствором йаОН и пропускание полученной смеси над мембраной, проницаемой для газообразного аммиака. Проникающий через мембрану газообразный аммиак поглощается деианизированной водой, Измеряют злектрапронапример в производстве соды аммиачнымметодом. Цель изобретения - повышение , надежности и быстродействия способа. При самоиспарении раствора аммиак десорбируют в газовую Фазу, очищают парогазовую фазу от брызг раствора, охлаждают, измеряют злектропроводность полученного водо- аммиачного раствора и концснтрацию аммиака определяют по ормуле С = =(0,11413 - 0,1 1 ЗЩ - 3148)г )10 а, малыл, где к - электропроводность водо- аммиачного раствора, смlм; а - константа, при атмосферном давлении равная 3,444, а в случае изменения давления, при котором идет процесс самоиспарения, определяемая па формуле а = 4,057 - 0,613 Р, 1 ил воднасть полученного таким образом водоаммиачного раствора кон 1 уктометром.Однако способ не пригоден для контроля концентрации аммиака в дистеллерной .жидкости иэ-эа низкой надежности, связанной с возможностью засорения мембраныосадкообаазующими веществами и твердыми прлмесями, присутствующими в дистиллерной жидкости,Наиболее близким к предлагаемому является сг.особ определения концентрацииаммиака в многокомпонентном растворе,включаюший периодический отбор проб,раствора, десорбцию аммиака иэ анализируемого раствора в парогазовую фазу присамоиспарении. очистку парогазовой фазыат брызг раствора., охлаждение парогазовойфазы с образованием конденсата, абсорбирование газообразного аммиака конденсатом и определение концентрации аммиакав образовавшемся водоаммиачнам растворе.Недостатками дзннОГО способа являются низкое быстродействие, периодичность, низкая надежность, низкая производительность (2-3 пробы в 1 ч) В связи с необходимостью практически полной отгонки 5 аммиака из анализируемого раствора, СпоСоб не пригоден для использования В автоматическом приборе, непрерывно контролирующем концентрацию аммиака,Целью изобретения является повыше ние быстродействия и надежности способа,ПостаВленная цель дОстиГается сОГласно способу определения концентрации аммиака В мнОГОкомпонентном растВОре, включающему десорбцию аммиака В газо вую фазу при самоиспарении раствора, очиСтку пзрОГззОВОЙ фазы От брызГ раствора, охлаждение с образованием конденсата, абсорбирование газообразного аммиака конденсатом и определение концентрации 20 аммиака В образовавшемся водоаммиачном растворе, измерение электропроводности одоаммиачного раствора и определение концентрации аммиака по формуле0,11413-0,1 У 21 оз 25 с -моль/л, (1) Где к - электропроводность ВЬдоаммиачноГо раствора, см/м; 30з - константа, при атмосферном давлении равная 3,444, а в случае изменения давления, при котором идет процесссамоиспзрения, определяемая по формулез = 4,057-0,613 Р. 35Отличительными признаками способаявляются следующие признаки; измерениеэлектропроводности водоаммиачного раствора; определение концентрации аммиакапо формуле 403с -0,1141 З - О,1 /2цамоль/л,Благодаря определению концентрацииаммиака в зависимости от электропроводности Водоаммиачного раствора процессизмерения переносится из сложного многокомпонентного раствора; содержащеготвеодые и осадкообразующие примеси, находящиеся при высокой температуре и давлении,отлич а ющемсяотатмосферного,впростой двухкомпонентной водоаммиачный раствор при температуре, близкой ккомнатной, что является предпосылкой повышения надежности и быстродействия устройства, в котооом реализуется способ.На чертеже схематично представленафункциональная схема устройства для осу-ществления предлагаемого способа,Устройство содержит пробоотборник 1, установленный в газовом пространстве перВого испарителя 2 элемента дистилляции. Пробоотборник снабжен фильтром 3 для предотвращения брызгоукоса. К пробоот- борнику подключен холодильник-абсорбер 4, его вьход соединен с датчиком кондуктометра 5, Холодильник-адсорбер 4 имеет патрубки б для подвода охлаждающей воды. На испарителе 2 установлен датчик 8 давления, Выход которого через преобразователь 9 подключен к электронному блоку 7 кондуктометра. В датчике кондуктометра 5 имеется термочувствительный элемент (не показано), служащий для температурной коррекции показаний кондуктометра.Способ осуществляют следующим образом,Многокомпонентный раствор - дистиллерная жидкость с выхода дистилляционной колонны (не показано) поступает в первый испаритель 2 дистилляции, Давление в испарителе поддерживают более низким, чем давление в дистилляционной колонне. Дистиллерная жидкость при поступлении В исдаритель вскипает, происходйт десорбция аммиака в газовую фазу, Между парогазоВой фазой и дистиллерной жидкостью устанавливается равновесие, определяемое температурой и давлением в испарителе,В связи с тем, что в парогазовую фазу переходит в результате вскипания дистиллерной жидкости около 1,4 общего ее объема, концентрация аммиака в жидкости при этом практически не меняется. Равновесие, устанавллвающееся в испзрителе, определяется х-у - диаграммами системы МНз - Н 20 или соответствующими водоаммиачными таблицами.Зависимость концентрации аммиака в парогазовой фазе от концентрации аммиака в дистиллерной жидкости при неизменном давлении имеет видС 1=Ь с, Р)где с - концентрация ИНз в дистиллерной жидкости;С 1 - концентрацля МНз в парогазовой фазеЬ = 16,5-2,5 Р, Р - давление в испарителе.В пробоотборном устройстве парогазовую фазу очищают о.г брызг дистиллерной жидкости при помощи фильтра 3 и далее охлаждают в холодильнике-абсорбере 4, В процессе охлаждения создаются условия для полнол конденсации паров Н 20 и практически полной абсорбции образовавшимся конденсатом аммиака, находящегося в газовой фазе. Это достигается соответствуюшим выбором Величины охлаждающей45 50 поверхности холодильника-абсорбера в зависимости от количества отбираемого иэ испарителя пара. Проведенными экспериментами установлено, что при диаметре пробсотборного устройства 0,01 м и скорости газа в нем до 5 м/с предельная величина активной поверхности холодильника-абсорбера, обеспечивающая конденсацию всего отбираемого пара и абсорбцию всего аммиака образовавшемся конденсатом, должна быть не менее 0,1 м, что тех 2 нически вполне реализуемо в приемлемых для прибора габаритах,Это. объясняется тем, что аммиак является очень хорошо растворимым газом, а скорость уменьшения парциального давления паров воды в процессе охлаждения газопаровой фазы превышает скорость уменьшения парциального давления МНз, что способствует повышению движущей силы абсорбции со снижением температуры.Масса конденсата, получаемого при указанных выше условиях отбора в 1 с составит ориентировочно 1,2 10 кг.При внутреннем объеме датчика кондуктометра, равном 510 м, быстродейст.вие прибора составит несколько минут (4-5). Затем измеояют электропроводность образовавшегося в холодильнике-абсорбере водоаммиачнаго раствора с помощью кондуктометра,Удельная электропроводность раствора равнак=Л С, (3) где к - удельная электропроводность в см/м;,Л - эквивалентная электропроводсм мность МНОНмольС - молярная концентрация МН 4 ОН,. моль/л.В диапазоне концентраций от 0,01 до 0,2 моль/л эквивалентная электропровод- ность может быть аппроксимирована следующим выражением;Л= 0,11413 - - 7,87 10 4)Си тогда выражение для удельной электропроводности принимает следующий вид; к= -. - 7,8710 з) Ьс, (5)6,11413/Бсгде Ь -16,5-2,5 Р; Р - давление, при котором происходит самоиспарение дистиллерной жидкости. Из этого выражения определяется концентрация аммиака в дистиллерной жидкости в зависимости от электропровод- ности, полученного описанным способом конденсата 5 10 15 20 25 30 35 40,-о-ц.аамольл, (б)Здесь а = 4,057 - 0,613 Р; при Р = 1 ат; аяьляется константой, равной 3,444,Таким образом, в случае, если давлениев испарителе изменяется, дополнительноизмеряют его изменения датчиком 8, полученный от датчика сигнал преобразуют вфункциональном преобразователе 9 и подают в качестве корректирующего в электронный блок кондуктометра 7,П р и м е р 1. Осуществляют десорбциюаммиака из кипящего многокомпонентногораствора (находящегося под постояннымдавлением 1 ат), в результате чего концентрация аммиака в парогазовой фазе над кипящим раствором в смесителеустанавливается равной 0,07 моль/л. Далеепарогазовую фазу очищают от брызг кипящего раствора, Содержание солей в парогазовой фазе устанавливается не выше 40 хх 10 моль/л, Парогазовую фазу, находящуюся при температуре 104 С, охлаждают вхолодильнике-абсорбере до температуры20-25 С. Пар конденсируется и одновременно абсорбирует газообразный аммиак.Малярная доля потерь аммиака за счет неполноты абсорбции на выходе холодильника-абсорбера не превышает долейпроцента и ею можно пренебречь. Измеряют кондуктометром электропроводность водоаммиачн ого раствора на выходехолодильника-абсорбера, которая равная29,6 10 См/м. Определяют концентрациюИНз в дистиллерной жидкости по формуле(6), она равна 0,005 моль/л,Для контроля отбирают пробу дистиллерной жидкости и анализируют химическим путем, при этом концентрация МНз вдистиллерной жидкости также составляет.0,005 моль/л. П р и м е р 2. Давление, при котором кипит дистиллерная жидкость, увеличилось до 1,2 ат. Концентрация ИНз в парогазовой фазе в результате десорбции в соответствии с формулой (2) уменьшается до 0,0675 моль/л. Электропроводность конденсата на выходе холодильника-абсорбера также уменьшается до 29,12 10 з См/м, одновременно уменьшится коэффициент а с 3,44 Фдо 3,3214, концентрация ИНз, вычисленная по формуле (6), будет также равна 0,005 моль/л. Контрольная проба дистиллерной жидкости, осуществляемая химическим путем, показала, что концентрация ЙНз в дистиллерной жидкости составляет 0,005 моль/л.Составитель О. Маркеловедактор Ю. Середа Техред КМоргентал Корректор М, Дем Подписноеениям и откоытиям при ГКНТ ССкая наб 4 Й аказ 4539 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, Рауанно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,.Гагарина, 101 роиз В примерах время, затраченное на анализ, составило 3-4 мин, в то время как обычный химический анализ осуществляют в течение 20 мин.Таким образом, предлагаемый способ по сравнению со способом-прототипом характеризуется повышением быстродействия в 5 раз и повышением надекности,Формула изобретения Способ определения концентрации аммиака в многокомпонентном раствора, включающий десорбци(о аммиака в газовую Фазу при самоиспарении раствора, очистку парогазовой фазы от брызг раствора, охлаждение с образованием конденсата и одновременное абсорби рова ние им ГазообразноГО аммиака из парогазовой фазы, Определение коентрации аммиака В образовавшемся водоаммиачном растворе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстрод 8 йствия и надежности способа, измеряют давление Р при самоис парении раствора, концентраци(о аммиакав водоаммиачном растворе измергпот кондуктометрическим методом, а концентраци 1 о аммиака в многокомпонентно 5 л растворе С определяют по Формуле(лоль/л,Гд 8 к злектропроводность Водоаммиач ного раствора, см/м;а - коистантэ, Определяемая по формул 8а = 4,О 57 - 0,613 Р.