Способ определения состава абсорбционных газов Советский патент 1981 года по МПК G01N31/06 B01D53/00 

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 образование целевого продукта составляет 60-65%. Высокие потери зависят от не полноты абсорбции окислов азота аммиачными растворами, разложения нитрита аммония в жидкой фазе в местах 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 переработ ки и отвода реакционного тепла. Не зная состава абсорбционного газа, нельзя оценить потери по указанным статьям и оптимизировать про цесс. Известен способ определения соединений окислов в нитрозных газах путем продувания анализируемым газом калиброванной колбы 1. Однако этот способ не позволяет определить степень окисленности 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 J. 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 определения состава абсорбционных газов, суммы окислов азота, путем поглощения эквимолекулярного количества N0 и МО концентрированной серной кислоты Сз1. 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 СО, 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 сложнбго состава газов в производстве нитрита аммония и повышения точности анализа. Поставленная цель достигается тем что абсорбционный газ пропускают через разделительную колонку со скорос тью 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 О,1-1,ON 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 О,IN улавливанием избыточной окиси азота в эвакуированной колбе и определением количественного состава газа. Отличие предлагаемого способа заключается в новом режиме и последовательности стадий проведения анализа абсорбционных газов. Предлагаемый способ количественно го определения состава абсорбционных газов состоит из последовательности проведения операций: 1. Улавливание аэрозолей. При отборе пробы в эвакуированную колбу без разделения кислых компонентов на составные части в пробоотборной колба получается кислый раствор, т.е. такая среда, которая не позволяет определить количество аэрозолей, так как а кислой среде аэрозоль нитрита аммония разлагается. Таким образом, нельзя определить и точное Количество газов, создающих кислую среду, так как часть их пойде на реакцию разложения. Следовательно, для определения количества аэрозолей и для того, что бы они не мешали количественному определению других компонентов, их надо отделить. Учитывая свойства таких аэрозолей, их можно количественно высадить только используя сдвоенный эффект отделения а51роэолай и коагулирования частиц (фильтрация через волокнистое вещество, коагулирование частиц) глубоким 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 NH.слабым раствором серной кислоты. Избыточный NHj 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 зона, 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 аэрозольного фильтра, двух калиброванных склянок со щелочью и серной кислотой и эвaкyиpoвaн: oй колбы, заполненной 5 мл дистилированной воды для затвора при создании вакуума. В аэрозольный фильтр с перепадом давления более 200 мм рт.ст., заполненный ватным тампоном и проткнутый ихлой 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 А) с последующим количественным определением аммиака, ионов нитрата и нитрита. Определение аммиака. 10 мп раствора А 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 по стандартному. Определение нитрит-иона. 10 мл раствора А переносят в колориметрический цилиндр, добавляют 2 мл смеси: ot-нафтиламин и 1%-ный раствор сульфаниловой кислоты в отношении 1:1 и доводят объем дистиллированно водой до 100 мл. Приготавливают эталон на нитритион, для чего берут 1 мл стандартно раствора с содержанием нитрит-иона 0,1 мг/мл. Рабочий раствор колориме рируется по розовой окраске. Определение нитрат-иона. В фарфо ровую чашку наливают 10 мл раствора А, упаривают на водяной бане досуха и добавляют 3 капли 10%-ной салициловой кислоты, 0,5 мл серной кислот d - 1,84%, хорошо растирают осадок палочкой. Затем добавляют 5 мл дистиллированной воды,. раствор перемешивают, добавляют 3 мл 30%-ной NaOH. Весь раствор переносят в калориметрический цилиндр и разбавляют дистиллированной водой до 100 мл. Т ким же образом приготавливают этало на нитрат-ион. Вместо анализируемог раствора берут 1 мл стандартного ра твора с содержанием нитрат-иона 0,1 мг/мл. Калориметрируют по желтой окраске. Хвостовой газ из аэрозольного фильтра проходит калиброванную погло тительную склянку, заполненную ще.лочью. Из поглотительной склянки 0,5N щелочь в количестве 50 мл пере водят в мерную колбу на 100 мл и до водят дистиллированной водой до мет ки (раствор Б) и из этой пробы ведут определение содержания в виде нитрат-ионов и нитрит-ионов. Определение содержания нитритов. В коническую колбу набирают 50 мл дистиллированной воды, прибавляют 30 мл 20%-ной серной кислоты и 20 мл 0,1 , затем добавляют 25 мл испытуемого раствора. Раствор Б охлаждают, добавляют 20 мл 0,1 NFeSO (до обесцвечивания) и пробу дотитровывают 0,1 . Делают холостое определение. Определение содержания двуокиси углерода. В коническую колбу отбирают 25 мл испытуемого раствора Б, при бавляют 15 мл 10%-ного раствора хлористого бария. Избыток щелочи по фенолфталеину титруют сначала 0,5 НС а перед концом титрования О,IN HCI. После нейтрализации избытка щелочи эту же пробу титруют по метилоранжу 0,1 N НС1. Делают холостое определение . Для этого исследуемый раствор заменяют 12,5 мл 0,5 N NaOH, которую берут для заполнения поглотителя. Определение содержания аммиака. 25 мл исследуемого раствора Б переносят в колориметрический цилиндр, прибавляют 1 мл 50% сегнетовой соли 1 мл реактива Неслера, доводят объем до 100 мл водопроводной водой. В таком же порядке делают эталонную пробу NH, взяв вместо иробы 1 мл стандартного раствора NH (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 салициловой кислоты, 1 мл серной кислоты d -1,84%, хорошо растирают осадок палочкой. Затем добавляют 5 мл дистиллированной воды, раствор перемешивают, добавляют 3 мл 30%-ной NaOH.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 стандартного 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 О,IN серной кислоты из поглотительной склянки количественно переносят в коническую колбу и титруют О,IN NaOH. Делают холостое определение. Анализ газа в эвакуированной колбе. В эвакуированную колбу засасывают 3%-ную перекись водорода. При энергичном встряхивании происходит поглощение окислов азота. Содержимое колбы титруют по метилоранжу. Процентное содержание абсорбционных газов расчитывают по формулам (к-5ХР-.-Рг) 273 . () 760 VI .-gO 7aPqM . О ()7&0 ,н aic-Ta-go) ,KHV V ., t-((VKMno4 xn)--foo „otwo -., ,fa C4Hce-Vxn)ioo. COa. 26 0-0.