Способ определения состава абсорбционных газов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -6 01 й 31/06 В 01 О 53/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА АБСОРБЦИОННЫХ ГАЗОВИзобретение относится к области химии, преимущественно к аналитической химии, и может быть использовано. при определении состава абсорбционных газов в производстве нитрита аммония, применяемого в качестве сырья при получении капролактамаВ производстве нитрита аммония под давлением 5-7 ат степень использования связанного азота на образо 10 ванне целевого продукта составляет 60-65. Высокие потери зависят от неполноты абсорбции окислов азота аммиачными растворами, разложения нитрита аммония в жидкой фазе в местах 15 локальных перегревов, наличия побочных процессов, ведущих к образованию нитрита аммония в жидкой фазе и образования и разложения аэрозолей,Потери обусловлены сложностью про цесса и трудностью создания условий оптимальной степени окисленности нитрозного газа по мере его переработки и отвода реакционного тепла.Не зная состава абсорбционного 25 Газа, нельзя оценить потери по указанным статьям и оптимизировать процесс.Известен способ определения соединений окислов азота в нитрозных 30 газах путем продувания анализируемым газом калиброванной колбы 1 .Однако этот способ не позволяет определить степень окнсленностиокислов азота и не учитывает углекислоты, аммиака и аэрозолей, влияющих на показатель количественногоопределения,Известны способы анализа газов,содержащих аэрозоли, путем фильтрования анализируемой пробы через специальные аэрозольные фильтры с применением поглотительных растворов.Для улавливания из газовой смеси кислых газов обычно применяют щелочь,а для аммиака - раствор кислоты, например серной 2 .Однако известный способ позволяетопределить в газе один или два компонента, находящихся в свободном состоянии, а не сложные смеси компонентов.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ определения состава абсорбционных газов, суммы окислов азота, путем поглощения эквимолекулярного количества ИО и МО концентрированной серной кислоты 33.Однако этот способ не позволяет раздельно определять окислы азота и пары азотной кислоты, очень затруднительно количественное определение аммиака из-за разбавления серной кислоты, требуется дальнейшее разделение ЙО и СО 2, не поглощается СО для,5 количественного ее определения, В серной кислоте разлагаются аэрозоли и нитриты, а также нельзя определить одновременно полный состав газа в производстве нитрита аммония. 10Цель изобретения - обеспечение возможности отделения одного компонента от другого из сложндго состава газов в производстве нитрита аммония и повышения точности анализа. 15Поставленная цель достигается тем, что абсорбционный газ пропускают через разделительную колонку со скоростью 60-80 мл/мин в течение 20-25 мин при перепаде давления более 200 мм рт.ст., вследствие редуцирования аэрозолей улавливают коагулированные частицы с последующим поглощением 0,1-1,0 М раствором щелочи, преимущественно 0,5 М двуокиси углерода, эквимолекулярного количества окиси азота с двуокисью азота и аммиака 0,1"1,0 Н раствором щелочи, преимущественно 0,5 Н, а остаточное количество аммиака 007-0,12 й раствором серной кислоты, преимущественно 0,1 й 30 улавливанием избыточной окиси азота в эвакуированной колбе и определением количественного состава газа. Отличие предлагаемого способа заключается в новом режиме и последователь ности стадии проведения анализа абсорбционных газов.Предлагаемый способ количественного определения состава абсорбционных газов состоит из последовательности 40опроведения операций:1. Улавливание аэрозолей. При отборе пробы в эвакуированную колбу без разделения кислых компонентов на составные части в пробоотборной колбе получается кислый раствор, т,е. 45 такая среда, которая не позволяет определить количество аэрозолей, так как в кислой среде аэрозоль интуита аммония разлагается.50Таким образом, нельзя определитьи точное количество газов, создающихкислую среду, так как часть их пойдетна реакцию разложения,Следовательно, для определения 55количества аэрозолей и для того, чтобы они не мешали количественному оп"ределению других компонентов, их надо отделить,учитывая свойства таких аэрозолей, 49их можно количественно высадить только,используя сдвоенный эффект отделенияаэрозолей и коагулирования частиц(фильтрация через волокнистое вещес"тво, коагулирование частиц) глубоким 65 перепадом давления (не менее 200 ммрт.ст.),2. Поглощение раствором щелочидвуокиси углерода, эквивалентногоколичества окиси азота с двуокисьюазота и аммиака.3. Поглощение остаточного ЙН слабым раствором серной кислоты.3Избыточный ЙНз допоглощается раствором серной кислоты концентрацией,не дающей образования нитронилсернойкислоты с оставшимися окислами азота.4. Улавливание избыточной окисиазота в эвакуированной колбе.Количественное поглощение оставшейся части окислов азота происходитв эвакуированной колбе без присутствия окислителя. Скорость поглощениядолжна составлять 60-80 мл/мин. Такая скорость обеспечивает количественное поглощение компонентов впоглотителях, т.е. продолжительностьотбора пробы 20-25 мин.5. Определение количественного состава газа.В результате расшифровки составагаза предлагаемым способом в абсорбированной колонне была обнаружена эона, где в абсорбционных газах имеются пары азотной кислоты, которыевлияют на разложение аэрозолей нитрата и нитрита аммония, т.е, настепень использования связанного азота.Расшифровка состава газов достигается только при строгом соблюдениирежима и стадий разделения компонентов.П р и м е р . Пробу хвостовых газов отбирают в установку, состоящуюиз аэроэольного фильтра, двух калиброванных склянок со щелочью и сернойкислотой и эвакуированной колбы, заполненной 5 мл дистилированной водыдля затвора при создании вакуума.В аэроэольный Фильтр с перепадомдавления более 200 мм рт.ст., заполненный ватным тампоном и проткнутыйиглой в расширенный объем, пропускаютхвостовой газ в количестве до 2-хлитров в течение 20-25 мин со скоростью 60-80 мл/мин.Уловленные аэрозоли смывают дистиллированной водой в мерную колбуна 100 мл (раствор А) с последующимколичественным определением аммиака,ионов нитрата и нитрита.Определение аммиака. 10 мл раствора А переносят в колориметрическийцилиндр, прибавляют 1 мл 50 сегнетовой соли, 1 мл реактива Несслера,доводят объем до 100 мл водопроводной водой.В таком же порядке делают эталонную пробу аммиака, взяв вместо пробы 1 мл стандартного раствора аммиака (0,1 мг/мл) и 10 мл дистиллированной воды. Колориметрируется рабочий раствор по стандартному.Определение нитрит-иона. 10 мл раствора А переносят н колориметрический цилиндр, добавляют 2 мл смеси: оС-нафтиламин и 1-ный раствор сульфаниловой кислоты в отношении 1:1 и доводят объем дистиллированной водой до 100 мл.Приготавливают эталон на нитрит ион, для чего берут 1 мл стандартного раствора с содержанием нитрит-иона 0,1 мг/мл. Рабочий раствор колоримет рируется по розовой окраске.Определение нитрат-иона. В фарфоровую чашку наливают 10 мл раствора А, упаривают на водяной бане досуха и добавляют 3 капли 10-ной салициловой кислоты, 0,5 мл серной кислоты д - 184, хорошо растирают осадок палочкой. Затем добавляют 5 мл дистиллированной воды,. раствор перемешивают, добавляют 3 мл 30-ной йаОН. 20Весь растнор переносят н калориметрический цилиндр и разбавляют дистиллированной водой до 100 мл. Таким же образом приготавливают эталон на нитрат-ион, Вместо анализируемого 25 раствора берут 1 мл стандартного раствора с содержанием нитрат-иона 0,1 мг/мл. Калориметрируют по желтой окраске.Хвостовой газ из аэрозольного 30 фильтра проходит калиброванную поглотительную склянку, заполненную ще.лочью. Из поглотительной склянки 0,5 М щелочь н количестве 50 мл переводят в мерную колбу на 100 мл и доводят дистиллированной водой до метки (раствор Б) и из этой пробы ведут определение содержания СОМН МОс МО2 в виде нитрат-ионов и нитрит-ионов.Определение содержания нитритов. В коническую колбу набирают 50 мл 40 дистиллированной ноды, прибавляют 30 мл 20-ной серной кислоты и 20 мл 0,1 МКЙО 4, затем добавляют 25 мл испытуемого раствора. Раствор Б охлаждают, добавляют 20 мл 0,1 МГе 504 45 (до обесцвечинания) и пробу дотитровывают 0,1 МКНО. Делают холостое определение.Определение содержания двуокиси углерода. В коническую колбу отбирают 25 мл испытуемого раствора Б, прибавляют 15 мл 10-ного раствора хлористого бария. Избыток щелочи по фенолфталеину титруют сначала 0,5 НС 1, а перед концом титрования 0,1 й НС 1, После нейтрализации избытка щелочи эту же пробу титруют по метилоранжу 0,1 й НС 1, Делают холостое определение. Для этого исследуемый раствор заменяют 12,5 мл 0,5 М йаОН, которую берут для заполнения поглотителя. бООпределение содержания аммиака.25 мл исследуемого раствора Б переносят в колориметрический цилиндр, прибавляют 1 мл 50 сегнетовой соли, 1 мл реактива Кеслера, доводят объ- б 5ем до 100 мл водопроводной водой. В таком же порядке делают эталонную пробу МН, вэян вместо иробы 1 мл стандартйОго раствора МН 3 (0,1 мг/мл) и 10 мл дистиллированной воды. Колориметрируется рабочий раствор по стандарту.Определение содержания нитрат- иона. 25 мл исследуемого раствора Б переносят в Фарфоровую чашку, упаривают в водяной бане досуха, добавляют 3 капли 10-ной салицилоной кислоты, 1 мл серной кислоты д - 1,84 хорошо растирают осадок палочкой. Затем добавляют 5 мл дистиллированной воды, раствор перемешивают, добавляют 3 мл 30-ной йаОН.Весь раствор переносят в колориметрический цилиндр и разбавляют дистиллированной водой до 100 мл. Таким же образом готовят эталон на нитрат-ион.Вместо анализируемого раствора берут 1 мл с"андартного раствора с содержанием нитрат-иона 0,1 мг/мл.Калориметрируется по желтой окраске.Пройдя поглотительную склянку со щелочью, газ проходит поглотительную склянку с серной кислотой.Анализ раствора кислоты, 50 мл 0,1 М серной кислоты из поглотительной склянки количественно переносят в коническую колбу и титруют 0,1 М МаОН. Делают холостое определение.Анализ газа в знакуиронанной колбе, В эвакуированную колбу засасывают 3-ную перекись водорода. При энергичном встряхивании происходит поглощение окислов азота. Содержимое колбы титруют по метилоранжу.Процентное содержание абсорбцион-, ных газов расчитывают по формулам"О=У 1 %оВторая половйна объема окислов азота соответствует количеству йО о оо ИН 1 оо-т-2 о о 15 у, 1 оо - ,г- Ч,-Чо где У Тираж 910 ВНИИПИ Заказ 8067/67 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.проектная,4 ЙОа.фlоОкисленность сф Нс Сй1001 ОООщело " мг л;ИХ О УЯ Но С Юо 4000в щелочи О йньФ) О у мгл;Х2. ис с йоо аооэрозоли НН - йммгл;ЙОг- мг лЬо С й 1 оо ооооНО Ч,с С йо 100 1000И 10 УХ1.мг/л,объем отобранной пробыгаза при нормальных условиях;У - объем эвакуированнойколбы;Рначальный вакуум;Р- конечный вакуум;У - объем воздуха над 0,5 йораствором при нормальных условиях;У объем поглотительнойсклянки со щелочью;объем воздуха над0,1 йН 04 при нормальных условиях;У - объем поглотительнойсклянки с кислотой;У - объем отобранной пробыггаза с учетом поглощенных компонентов,У объем окислов азота,пойофйо глощенный в растворе щелочи;,2 - количество мл окислов,соответствующие й млО, 1 й КМнОУ - объем СО , поглощенногоораствором щелочи;5 1,12 - количество мл СО 2, эквийвалентное 1 мл О, 1 йНС 1;У - объем окислов азота,найденный в эвакуированнойколбе;10У объем аммиака, найденЙНный в растворе сернойкислоты;Ь - высота слоя стандартного раствора;концентрация стандартнойнго раствора;Н - высота слоя анализируемого раствора;концентрация стандартйОаного раствора,20 Сл - концентрация стандартоного раствора.Количественное определение абсорбционных нитрозных .газов по высоте колонны и хвостовых газов, позволяетподдерживать оптимальный температурный режим работы абсорбционной установки, а также оптимальную степеньокисленности газа, что дает возможность регулировать подачу кислородавоздуха по всей высоте колонны.Формула изобретенияСпособ определения состава абсорбционных газов путем поглощения эквимолекулярного количества газов растворами неорганических поглотителей,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью обеспечения возможности отделения одного компонента от другогоиз сложного состава газов в производстве нитрита аммония и повышения40 точности анализа, абслрбционный газпропускают через разделительную установку со скоростью 60-80 мл/мин дляулавливания аэрозолей, с последующимпоглощением двуокиси углерода, экви 45 молекулярного количества окиси азотас двуокисью азота и аммиака 0,1-1,0 йраствором щелочи, а остаточное количестно аммиака поглощают 0,07-0,12 йраствором серной кислоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Попович А.Ф. Контроль производства азотной кислоты, нитритов иаммиачных солей. М.-Л., Государственное химико-технологическое изда 55 тельство, 1934.2, Быховская М.С. Методы определения вредных веществ в воздухе, М-60 химический анализ производственныхсточных вод. М., Госхимиздат , 1963.