Способ определения состава абсорбционных газов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u)866468 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (SS)e. Кл. (22) Заявлено 16 ° 08 ° 74 (21) 2052996/23-26 с присоединением заявки ¹ —(23) Приоритет—

G N 31/06

В 01 0 53/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 230981. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 230981 (53) УДК 543. 544 . 25;

:66.071.7(088.8) (72) Авт изобр (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА АБСОРБЦИОННЫХ

ГАЗОВ

Изобретение 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 капролактама.

В производстве нитрита аммония под давлением 5-7 ат степень использования связанного азота на образо10 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- 20 цесса и трудностью создания условий оптимальной степени окисленности нитрозного газа по мере его переработки и отвода реакционного тепла.

Не зная состава абсорбционного

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 окнсленности окислов азота и не учитывает углекислоты, аммиака и аэрозолей, влияющих на показатель количественного определения.

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 позволяет определить в газе один или два компонента, находящихся в свободном состоянии, а не сложные смеси компонентов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ onpe eaevzsc состава абсорбционных газов, суммы окислов азота, путем поглощения эквимолекулярного количества N0 и МО концентрированной серной кислоты (3 j.

866468

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 NO и СО2, не поглощается СО для, количественного ее определения. В серной кислоте разлагаются аэрозоли и нитриты, а также нельзя определить одновременно полный состав газа в производстве нитрита аммония.

Цель изобретения — обеспечение возможности отделения одного компонента от другого из сложндго состава газов в производстве нитрита аммония и повышения точности анализа.

Поставленная 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

0,1-1,8N раствором щелочи, преимущественно 0,5N 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 0„07-0,12N раствором серной кислоты, преимущественно 0,1N улавливанием избыточной окиси азота в эвакуированной колбе и определением количественного состава газа. Отличие предлагаемого способа заключается в новом режиме и последовательности стадии проведения анализа абсорбционных газов.

Предлагаемый способ количественного определения состава абсорбционных газов состоит из последовательности о проведения 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. такая среда, которая не позволяет определить количество аэрозолей, так как в кислой среде аэрозоль интуита аммония разлагается.

Таким образом, нельзя определить и точное количество газов, создающих кислую среду, так как часть их пойдет на реакцию разложения.

Следовательно, для определения количества аэрозолей и для того, чтобы они не мешали количественному определению других компонентов, их надо отделить. учитывая свойства таких аэрозолей, их можно количественно высадить только используя сдвоенный эффект отделения аэрозолей и коагулирования частиц (фильтрация через волокнистое вещество, коагулирование частиц) глубоким

$$

á5 перепадом давления (не менее 200 мм рт.ст.).

2. Поглощение раствором щелочи двуокиси углерода, эквивалентного количества окиси азота с двуокисью азота и аммиака.

3. Поглощение остаточного ЙН сла3 бым раствором серной кислоты.

Избыточный NHз допоглощается раствором серной кислоты концентрацией, не дающей образования нитронилсерной кислоты с оставшимися окислами азота.

4. Улавливание избыточной окиси азота в эвакуированной колбе.

Количественное поглощение оставшейся части окислов азота происходит в эвакуированной колбе без присутствия окислителя. Скорость поглощения должна составлять 60-80 мл/мин. Такая скорость обеспечивает количественное поглощение компонентов в поглотителях, т.е. продолжительность отбора пробы 20-25 мин.

5. Определение количественного состава газа.

В результате расшифровки состава газа предлагаемым способом в абсорбированной колонне была обнаружена эона, где в абсорбционных газах имеются пары азотной кислоты, которые влияют на разложение аэрозолей нитрата и нитрита аммония, т.е. на степень использования связанного азота.

Расшифровка состава газов достигается только при строгом соблюдении режима и стадий разделения компонентов.

Пример . Пробу хвостовых газов отбирают в установку, состоящую из аэроэольного фильтра, двух калиброванных склянок со щелочью и серной кислотой и эвакуированной колбы, заполненной 5 мл дистилированной воды для затвора при создании вакуума.

В аэроэольный фильтр с перепадом давления более 200 мм рт.ст., залолненный ватным тампоном и проткнутый иглой в расширенный объем, пропускают хвостовой газ в количестве до 2-х литров в течение 20-25 мин со скоростью 60-80 мл/мин.

Уловленные аэрозоли смывают дистиллированной водой в мерную колбу на 100 мл (раствор A) c последующим количественным определением аммиака, ионов нитрата и нитрита.

Определение аммиака. 10 мл раствора A переносят в колориметрический цилиндр, 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 ло стандартному.

866468

Определение нитрит-иона. 10 мл раствора A 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- )Q рируется по розовой окраске.

Определение нитрат-иона. В фарфоровую чашку наливают 10 мл раствора

А, упаривают на водяной бане досуха и добавляют 3 капли 10Ъ-ной салициловой кислоты, 0,5 мл серной кислоты

4 — 1„84%, хорошо растирают осадок палочкой. Затем добавляют 5 мл дистиллированной воды,. раствор перемешивают, добавляют 3 мл ЗОВ-ной

NaOH. 20

Весь 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 щелочью. Из поглотительной склянки

0,5N 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 СО NH NO NÎ

2 в виде нитрат-ионов и нитрит-ионов.

Определение содержания нитритов.

В коническую колбу набирают 50 40 дистиллированной ноды, прибавляют

30 мл 20%-ной серной кислоты и 20 мл

0,1 NKH 04, затем добавляют 25 мл испытуемого раствора. Раствор Б охлаждают, добавляют 20 мл 0,1 NFeSO (до обесцвечинания) и пробу дотитровывают 0,1 ЙКН„04. Делают холостое определение.

Определение содержания двуокиси углерода. В коническую колбу отбирают 25 мл испытуемого раствора Б, прибавляют 15 мл 10Ъ-ного раствора хлористого бария. Избыток щелочи по фенолфталеину титруют сначала 0,5 HCI, а перед концом титрования 0,1й HCI, После нейтрализации избытка щелочи эту же пробу титруют по метилоранжу

0,1 и HCI. Делают холостое определение. Для этого исследуемый растнор заменяют 12,5 0,5 М йаОН, которую берут для заполнения поглотителя. бО

Определение содержания аммиака.

25 мл исследуемого раствора Б переносят в колориметрический цилиндр, прибавляют 1 мл 50% сегнетовой соли, 1 мл реактива Кеслера, доводят объ- á5 ем до 100 мл водопроводной водой. В таком же порядке делают эталонную пробу NH, вэян вместо иробы 1 мл стандартйОго раствора МН (0,1мг/мл) и 10 мл дистиллированной воды. Колориметрируется рабочий раствор по стандарту.

Определение содержания нитратиона. 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 d — 1,84%,. хорошо растирают осадок палочкой.

Затем добавляют 5 мл дистиллированной воды, раствор перемешивают, добавляют 3 мл ЗОЪ-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 c"àíäàðòíîãî 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

0,1N серной кислоты из поглотительной склянки количественно переносят в коническую колбу и титруют 0,1N NaOH.

Делают холостое определение.

Анализ газа в знакуиронанной колбе. В эвакуированную колбу засасывают

ЗВ-ную перекись водорода. При энергичном встряхивании происходит поглощение окислов азота. Содержимое колбы титруют по метилоранжу.

Процентное содержание абсорбцион-. ных газов расчитывают по формулам (27Ъ+Ф,) 7ЬО (Y -ео)2лР„„

О (27Ъ+Ь) 7ЬО

g g(Yg-то- ЕО} 273 Рс м .

Уо

1,42 (Y >>4-YXn) 00 (ос МО + 2

< Ы (енсе 4n) îî. со 2е МО О 448 ОН

866468

Oi fMO+NQ 300

/О о

Вторая половйна объема окислов азота соответствует количеству NO

Ч„о 0

NH> 100

Ч -Ч -Ч" о о

Ч 1оо

С4 -, fo

Ч -Чо

re eЧ

Р, Р,р

Уо

"г

Тираж 910

ВНИИПИ.- Заказ 8067/67

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.проектная,4

<0m o/o

Окисленность К- "яро@+ яр О / х 0

И.С„ 1ао.юоо а щелочи мг л

Их "0 (2

ИОС 100 4000 в щелочи И (О Y мг л х х

Ис С Н„<00. 0О О

Аэрозоли 14И мг(л; у, "0

NO = „мг(л;

Ис C N 4ОО. 1000

ИХ <0. Х< Ьс С но oî. 1ооо

"Оэ

Х L мг/л, объем отобранной пробы газа при нормальных условиях, Y — объем эвакуированной колбы; начальный вакуум; конечный вакуум; объем воздуха над 0,5N раствором при нормальных условиях;

Y объем поглотительной склянки со щелочью;

Y — объем воздуха над

0 1 NH $0 при нормаль2. 4 ных условиях;

Y„ — объем поглотительной склянки с кислотой; объем отобранной пробы газа с учетом поглощенных компонентов, Y объем окислов азота,поглощенный в растворе ще лочи; количество мл окислов, соответствующие N мл

0,1N КМ О, У вЂ” объем СО, поглощенного

02 раствором щелочи;

1,12 количество MJI CO, ВКННИ валентное 1 мл О, 1NH C l; у — объем окислов азота,найденный в эвакуированной колбе;

Y объем аммиак а, н айде нЙН ный в растворе серной кислоты;

hХ вЂ” высота слоя стандартного раствора;

С вЂ” концентрация стандартнойн го раствора; и — высота слоя анализируемого раствора;

С вЂ” концентрация стандартNO o. ного раствора, 20 Сл — концентрация стандарт03 ного раствора.

Количественное определение абсорбционных нитрозных .газов по высоте колонны и хвостовых газов, позволяет поддерживать оптимальный температурный режим работы абсорбционной установки, а также оптимальную степень окисленности газа, что дает возможность регулировать подачу кислорода воздуха по всей высоте колонны.

Формула изобретения

Способ определения состана абсорбционных газов путем поглощения эквимолекулярного количества газов растворами неорганических поглотителей, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности отделения одного компонента от другого из сложного состава газов в производстве нитрита аммония и повышения

4Q точности анализа, абслрбционный газ пропускают через разделительную установку со скоростью 60-80 мл/мин для улавливания аэрозолей, с последующим поглощением двуокиси углерода, экви45 молекулярного количества окиси азота с двуокисью азота и аммиака 0,1-1,0N раствором щелочи, а остаточное количестно аммиака поглощают 0,07-0,12N раствором серной кислоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Попович A.Ô. Контроль производства азотной кислоты, нитритов и аммиачных солей. N.-Л., Государственное химико-технологическое изда55 тельство, 1934.

2. Быховская М.С. Методы определения вредных вещестн н воздухе. М., "Медицина", 1966, с.19,82.

3. Лурье Ю.Ю. и Рыбникова A.È.

-60 химический анализ производственных сточных вод. N., Госхимиэдат, 1963.