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气体分析方法资料
开、停车过程气体分析方法
1.、系统置换分析
1.1各系统的置换开车时,以惰性气或N2置换设备内空气,而停车是以惰性气或N2置换设备中有毒有害可燃气气体。
在系统开车前,因管道及设备内充满空气,与煤气混合物易发生爆炸,同时空气中O2会使触媒生温过程中发生氧化现象,因此开车前,必须用合格的惰性气体N2将空气置换出来,取样动作要快,分析时间要短,不然影响开车进度。
1.1.1取样
用球胆取样前先用氮气或空所置换球胆内的气体1~2次,每次不可将球胆内气样全部压出,即球胆内保持正压,以免造成负压吸入空气,置换后即可取样,取样后应立即分析;若气温较高,可用流水冷却后分析,放置时间不宜过长,以免试样与外界空气通过球胆相互渗透引起偏差。
1.1.2气体取样要求
气体分析得到正确的分析结果,取样尤为重要,必须量取的气体有代表性,生产中气体是不断流动的,气体的组成也不断的变化。
大气中的氧含量21%就很容易把空气带入球胆影响分析结果。
1.2仪器的安装及吸收剂的配制
1.2.1双球吸收管:
总容积100mL、上球容积25ml、中球容积35ml、下管容积40ml、下管的40ml分为400小格
1.2.2气体吸收瓶:
每套有五个鼓泡式、列管式气体吸收瓶,吸收效果良好,鼓泡部分不会夹有气泡以致影响吸收的准确度。
1.2.3爆炸瓶:
每套一只,式样与吸收瓶相同
爆炸瓶的维修方法:
在使用一段时间后,由于铂金丝被油污染沾污,可能使气体不能爆炸。
可取下洗净、烘干,冷后加入适量乙醚,倒置放一夜,放出乙醚,干燥后放入浓硝酸浸泡数小时,放去硝酸洗净:
再注入洗液放置一夜,放出洗液,洗净即可恢复使用。
1.2.4火花发生生器:
有6v发火线圈、10v变压器,结构紧凑可靠,用220v交流电做电源,由按扭来控制发火,要求慢缓速放容易发火。
由于引入的是交流电,故发火率约80%左右。
1.2.5安装要求
1.2.5.1洗净装置各部件
新购置的气体分析析仪器,必须用铬酸洗液进行洗涤,然后用自来水,蒸馏水冲洗。
1.2.5.2安装
将洗净的气体分析仪器各部件干燥后按要求连接安装好,所有的旋塞都必须抹凡士林,使其能灵活转动,旋塞孔道中不能落入凡士林。
1.2.5.3装好吸收剂
根据测定成分的不同,在每个吸收瓶中装上所需不同的化学吸收剂(由吸收瓶的进气口注入),并在每一吸收瓶的进气口用液体石蜡封闭好。
水准瓶和爆炸瓶的进气中注入封闭液,量气管水套中注入水。
1.3严密性检验
1.3.1正压法
在量气管内采集玻璃体部分空气,关闭与量气管连通的考克后,将水准瓶高举或放在框架上,如果仪器整体是严密的,则量气管内封闭液的液面稍有上升后而固定于一点,若液面继续上升,即说明有不严密之处,应检验各吸收瓶考克是否漏气(若漏气则吸收瓶内液面下降),同时检查各接头处橡胶管是否良好及与量气管连通的老克是否严密。
1.3.2负压法
于量气管内采集少量空气,关闭连接量气管的考克,将水准瓶降低位置,若仪器是严密的,则量气管内液面稍有下降后固定于一点,若液面继续下降,证明有不严密之处,应检验各吸收瓶液位是否有上升现象,各接头橡胶管连接是否严密,与量气管连通的考克或排空考克等处是否严密。
1.4吸收剂的配制
1.4.1CO2吸收剂
330g/IKOH每次配制1000ml:
取KOH330克溶于蒸馏水中,稀释至1000ml,亦可根据需要量配制。
注意事项:
固体KOH溶解时产生大量热,所用容器须耐热耐蚀,贮备液若贮存玻璃瓶时,内壁须涂一层石蜡,配制时注意勿要灼伤或腐蚀衣物。
1ml大约能吸收40mlCO2
1.4.2O2吸收剂———焦性没食子酸钠(或钾)溶液
第一法:
甲液:
称取KOH200g,溶于1000ml蒸馏水中。
乙液:
粗天平称取焦性没食子酸330g,溶于670ml蒸馏水中,稀释至1000ml,封闭于棕色试剂瓶中贮存。
将甲乙两液体等体积混合后,即可使用。
溶液配成后,应迅速隔绝空气,以免降低吸收能力。
第二法:
甲液:
焦性没食子酸11%――焦性没食子酸5g蒸馏水45ml
乙液:
KOH39%---KOH48g,蒸馏水32ml
4倍,(45+32)×4=308ml
照此配比,每ml溶液约能吸必20ml氧气,用KOH配制的活性较高,上面两种配法,均不宜于15℃以下操作,低于15℃吸收O2能力降低。
1.4.3CO吸收剂
氨性Cu2Cl2
称取NH4C1250g溶于750ml热水中,冷却后,加Cu2Cl2200g移入带塞的瓶中震荡使之溶解,加入紫铜丝几束,静置呈透明后使用,使用时每150ml中性Cu2Cl2溶液,加25%氨水50ml。
液面应立即用液体石蜡封住。
该溶液1ml能吸收CO约16ml,此溶液吸收O2的能力很强,故当溶液混合后,应防止与空气接触。
用氨性氯化亚铜溶液吸收CO之特点,可以结合成稳定的化合物,唯其在吸收CO后,在分析气体中有残余氨气,必须用10%H2SO4洗涤后,在衡量读数。
再生:
将氨性废铜液加紫铜丝后,在80℃的水溶液中加热1-2小时,瓶口装以冷凝回流器,使逸出的CO气体导至室外,加热时间据废液多少斟酌决定,补加浓氨水后放置数日,即可应用。
1.4.4封闭液
水准瓶用封闭液为5%H2SO4加Na2SO4或NaCI使成饱和溶液,加甲基橙指示剂数滴至微红色,由于甲基红用酒精配制,会造成分析误差,勿用。
2.原料气分析
2.1分析原理
利用某些气体组成,能被具有能力的试剂将气体混合物之各组成部分加以顺序吸收,根据吸前后气体体积的变化,计算出气体的组成。
对另一些组成可加入部分氧气,使其爆炸或燃烧,根据燃烧前后体积变化及生成可被某吸怍剂所吸收的组分,从而计算得出。
1.其吸收反应如下
1.1C02采用KOH溶液吸收
CO2+2KOH===K2CO3+H2O
1.2.O2采用焦性没食子酸钾溶液吸收
C6H3(0H)3+3HOH===C6H3(0K)3+3H2O
2C6H3(OK)3+1/202===(OK)3C6H2-C6H2(OK)3+H2O
1.3CO2采用氯化亚铜氨性溶液吸收
CuCL2+CO===CuCL2·2CO(不稳定)
CuCL·2CO+4NH3+2H2O===2NH4CL+2Cu+(NH4)2C2O4
氨性氯化亚铜放出的氨再经酸性水吸收
2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
2操作步骤
样气送入第一CO2吸收瓶吸收(半水煤气5次左右),至读数不变,记读数为D1,余气送入第二吸收瓶吸收O2,吸收至读数不变为止,记读数为D2,余气在送入CO第一吸收瓶吸收几次,然后再送入CO第二吸收瓶吸收几次,最后送入酸性水吸收瓶吸收至读数不变为止,记读数为D3,最后排放余气,正确留下25ml,混合75ml空气,使成为100ml,送入爆炸瓶,爆炸后记读数为D4,爆炸后气体经CO2吸收瓶吸收至读数不变为止,读数为D5。
3计算方法
3.1H2与CH4同时爆炸计算
CO2%=100-D1(A)
O2%=D1-D2(B)
CO%=D2-D3(C)
CH4%=VCO2×D3/25(D)
注:
因吸收CO时间太长,为适应生产需要,一般不分析CH4,当采用CO与H2同时爆炸时,即当吸收O2后,省去吸收CO的步骤,直接取余气混合空气进行爆炸。
读数原D4,D5则为D3,D4。
H2%=2/3×(C-2VCO2)×D3/25(D)
(N2+AR)%=100-(CO2+O2+CO+CH4+H2)(E)
注:
C——爆炸缩减体积,C=100-D4VCO2——爆炸后吸收的CO2体积,VCO2=D4-D5
对上述计算的解释
(A)——(C)是吸收减少体积,为直接差减法计算
根据爆炸反应
2H2+O2=2H2O
(1)
体积210
CH4+2O2=CO2+2H2O
体积1210
(2)
在反应
(1)式中2体积的H2和1体积的O2生成微乎其微体积的水,前后体积缩减总和是3,而氢占其中2,即缩减体积为[3/2V*H2](设V·H2为爆炸前混合气体中H2的体积。
)
在反应
(2)中,反应前后体积缩减为:
1+2-1=2,每1份体积相当于反应生成的CO2的体积。
所以反应
(2)体积缩减[2VCO2]
故爆炸后体积总缩减为C=3/2V·H2+2VCO2,由此而得
V·H2=(C-2VCO2)×2/3
在换算到稀释前原样气中H2的体积(即H2%);须再乘以稀释倍数D3/25即
CH4%=VCO2×D3/25
H2%=2/3×(C-2VCO2)×D3/25
3.2CO与H2同时爆炸计算
CO2%==100-D1(A)
O2%==D1-D2(B)
CO%==VCO2×D2/25(包括CH4含量)(C)
H2%==2/3×(C-1/2VCO2)×D2/25(D)
(N2+Ar)%=[100-(CO+CO2+O2+H2)]%(E)
注:
C——爆炸缩减体积
VCO2——爆炸后吸收的CO2体积
对上述计算的解释
根据爆炸反应
2H2+O2=2H2O
(1)
体积210
2CO+O2=2CO2
(2)
体积212
在反应
(1)式中,2体积H2和1体积O2生成微乎其微体积的水,前后体积的缩减总共是3,而H2占其中2,即缩减体积为[3/2V·H2](设V·H2为爆炸前混合气体中H2的体积)
在反应
(2)式中,反应前后体积缩减为2+1-2=1,所以反应
(2)式体积缩减为
[1/2VCO2]。
故爆炸后体积总缩减为C=3/2V·H2+1/2VCO2,由此而得
V·H2=2/3(C-1/2VCO2)×D2/25
CO%=VCO2×D2/25
4.注意事项
4.1吸收必须按顺序进行,不可颠倒,因焦性没食子酸钾可以吸收CO2,O2;氯化亚铜可以吸收O2,CO,重烃。
每进行一项吸收必须吸收至恒量读数,每次读刻度前后时间应尽量一致,当使用两个吸收瓶吸收同一组份时,应先用旧吸收剂,然后再用新吸收剂吸收至恒量读数。
如旧吸收剂吸收效率小于该组份总量的50%时,应更换新吸收剂并将原旧吸收瓶位置更换。
4.2爆炸瓶(或燃烧瓶)外面包裹铜丝网,以防爆炸伤人,燃烧时不能将封闭液淹没铜丝,以防炸烈漏气,爆炸时,用手按住考克,以防考克冲出去。
4.3分析室温应保持15℃以上,否则,焦性没食子酸钾吸收效率降低,造成误差。
4.4梳形管与吸收瓶之间连接应尽量紧密,减少间隙。
4.5更换焦性没食子酸钾时,先加入20克邻苯三酚,在加入200ml33%KOH,注入吸收瓶后,再加入液体石蜡油20ml左右,密封隔绝空气,氨性Cu2Cl2吸收剂亦用液体石蜡油封住。
4.6各吸收瓶液体不能冲出规定刻度而到梳形管,以免影响正确性。
4.7各玻璃体不许存有油污,特别是爆炸瓶(燃烧瓶)和量气管中要经常保持清洁
4.8爆炸瓶的铂金丝若沾有油污时,不爆炸,应清洗或通电燃烧,其方法如下;把爆炸瓶取下,在6V电压处接出两根导线。
一根插入水银柱,一根细铜丝由考克插入与同侧一跟铂金丝端点接触,组成回路,通电燃烧呈亮红色。
若接触不燃,用铜丝轻轻磨擦铂金丝端点油污,继续燃烧,烧好后,调节铂金丝距离在1mm左右。
正常情况下爆炸瓶不爆炸的原因
4.8.1电容器受潮,铂金丝有油污,铂金丝距离过远或过近,电路不通或接触不良。
4.8.2用白煤制气时,可能重烃(CnHm)含量高,可在KOH吸收瓶后装饱和溴水吸收瓶,用以吸收重烃,或用Ag2SO4吸收剂等,如溴与乙烯,乙炔的反应
CH2==CH2+BR---CH2BR-CH2BR
但吸收后放出溴蒸汽,再经碱吸收除去溴。
5.安全分析控制参考指标
O2%(V/V):
20~21%
H2%(V/V):
<0.2%
CO2%(V/V):
<0.1%
NH3<30mg/m3
CO<30mg/m3
H2S<10mg/m3
3.动火分析
1新鲜气、循环气中H2、CH4的测定
1.1原理:
样气中的氢气和甲烷在加入适量空气后通电爆炸生成二氧化碳和水,生成的二氧化碳用氢氧化钾溶液吸收,根据爆炸减少的体积和生成二氧化碳的量计算出氢气和甲烷的含量。
2H2+O2=2H2OCH4+2O2=CO2+2H2O2KOH+CO2=K2CO3+H2O
1.2分析仪器及试剂
奥氏气体分析仪一台氢氧化钾溶液330g/l
1.3操作步骤
首先做气密性检查,在量气管内采集部分空气,关闭量气管连通的考克后,将水准瓶高举在框架上。
如果仪器是严密的,则量气管内封闭液的液面稍有上升后而固定于一点,若液面继续上升,则说明有不严密之外。
应检查各吸收瓶是否漏气,若漏气,则吸收瓶内液面下降,同时检查各接头处橡胶管是否良好,与量气管连通的考克是否严密。
确认不漏气后先用样气置换奥氏仪2—3次,取样25ml,空气75ml,压入爆炸瓶通电爆炸,再压入量气管读收缩体积V,然后余留气体送入KOH吸收瓶,吸收4—5次,读出量气管内气体体积。
1.4计算
H2=8/3(V-2VCO2)CH4%=4VCO2
式中:
V-混合气体在爆炸时失去的体积
VCO2-KOH吸收后减少的体积
1.5注意事项
1.5.1分析前顺序检查仪器是否漏气、考克转动是否灵活。
1.5.2检查电器线路接头是否良好,并试验有无电火花产生。
1.5.3吸收顺序不可颠倒,必须按顺序吸收CO2、O2、CO。
1.5.4爆炸时要用手按住考克。
1.5.5吸收瓶内不许有气泡存在,梳形管内不许有气体存在。
1.5.6爆炸瓶内的铂金丝不许有污物粘附。
否则将引起导电不良而发生爆炸影响分析进行。
1.5.7样气必须用工业硫酸除去NH3。
1.5.8样气流速不宜过大,以防冲破仪器不便取样。
2.?
还原气氢气的分析(高、低含量分开)
2.1方法提要:
氢气能在空气中燃烧生成水,体积发生缩减。
根据体积缩减,可求出氢气的含量。
2.2试剂和材料
2.2.1硫酸封闭液5%(m/m)
2.2.2奥氏气体分析仪
2.2.3球胆
2.3分析步骤
用气体充分置换奥氏仪3-4次,置换合格后,取气样25mL,用空气稀释至100mL,先将气体打入爆炸瓶试爆,如不爆炸则将气体全部排入燃烧瓶。
通电燃烧,借助水准瓶使气上下循环至白烟散尽(大约5-6次),切断电源,冷却7-8次,读取余气体积。
注:
2.3.1分析前必须检查奥氏仪的气密性,气密检查合格,方可进行分析。
2.3.2燃烧过程中,封闭液面不能接触加热状态的铂丝,以免铂丝受冷激,以免损坏。
2.4.计算
气样中氢气的含量×(V/V)按下式计算
X%=(100-V)×2/3×100/25=(100-V)×8/3
式中:
V燃烧后余气的体积ml
2.5允许差
两次平行测定结果之差不能大于0.02%(V/V),结果取其平均值,小数点按“进尾法”取一位有效数字
2.6补充说明
本方法适用于只有氢气的可燃气体的场所分析。
五.净化系统气体分析方法
1.气体组份分析
1.1 范围
本方法规定了奥氏仪法分析气体(包括半水煤气、变换气及尿素混合气、净化气和原料气)成份的测定原理,仪器试剂,测定步骤,结果计算和注意事项等。
本方法适用于造气、变换、脱碳、尿素工段原料气的生产控制分析。
1.2 原理
根据被测定气体成份的化学特性,分别采用不同的气体吸收剂,或加入部分空气,使其燃烧或爆炸,根据吸收或燃烧前后的气体体积变化,而计算出各组分的含量。
其反应方程式如下:
1.2.1 CO2的吸收2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
1.2.2. C6H3(OH)3+3KOH=C6H3(OK)3+3H2O
4C6H3(OK)3+O2=2(KO)3C6H2·C6H2(OK)3+2H2O
1.2.3 CO的吸收
Cu2Cl2+2CO=Cu2Cl2·2CO
Cu2Cl2·2CO+4NH3+2H2O=2NH4Cl+2Cu+(NH4)2C2O4
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
1.2.4CH4、H2、CO的爆炸
CH4+2O2=CO2+2H2O2H2+O2=2H2O2CO2+O2=2CO2
1.3仪器奥氏气体分析仪
1.4试剂
1.4.1 25%NaOH溶液
1.4.2 30%焦性没食子酸钾溶液
1.4.3氨性Cu2Cl2溶液
1.4.4 5%H2SO4
1.5 测定步骤
1.5.1 用样气对仪器进行置换三次,准确取样气100ml.
1.5.2 样气送入CO2吸收瓶,吸收至读数不变,记下余气的读数为D1
1.5.3 余气送入O2吸收瓶,吸收至读数不变,记下余气的读数为D2
1.5.4 如果CO用吸收法,则将上述的余气送入CO吸收瓶,先用第一瓶吸收液氨性Cu2Cl2溶液吸收,后打入第二瓶较新鲜氨性Cu2Cl2吸收液吸收至读数不变,再用5%H2SO4酸性水吸收瓶吸收氨性气体至读数不变,记下余气的读数为D3。
1.5.5. 准确留取余气25ml,加入75ml空气,送入爆炸瓶爆炸,记下气体爆炸后缩减数为D爆。
1.5.6余气送入CO2吸收瓶,吸收至读数不变,记下爆炸后吸收的CO2体积数为D反
1.6计算
1.6.1 CO吸收,H2与CH4二元爆炸法计算
CO2%=100-D1
O2%=D1-D2
CO%=D2-D3
H2%=2/3×(D爆-2D反)×D3/25
CH4%=D反×D3/25
1.7 注意事项
1.7.1 吸收顺序不能颠倒。
1.7.2 由于吸收溶液或封闭液释放出上次分析时所吸附的气体,也会引起较大误差,所以同一套仪器最好只用于分析具有同样组成的气体,否则需换装新的溶液。
1.7.3 对仪器应加强维护,室温应不低于150C,以防焦性没食子酸钾吸收效果不好;为防止引爆装置受潮、油污,电火花发生器可采用体积小的电子点火器代替;爆炸瓶的外部应用钢丝网包扎,爆炸时用手指按住考克,以免体积外泄,造成分析误差,各磨口部分及旋塞应经常擦洗,并涂抹润滑剂,以防漏气与粘接;操作时,要严防吸收液冲入梳形管内,否则应及时用水冲洗干净;当吸收液吸收率下降时应及时更换;操作中注意吸收瓶和爆炸瓶的液面高度吸收前后应保持一致。
1.7.4 爆炸瓶铂金丝久用沾有油污时,可采用下列方法之一处理。
1.7.4.1 电解法:
在爆炸瓶内装入5%--10%NaOH电解液,将爆炸瓶的两根铂金丝分别接至6—9V直流电源的正负极,通电进行电解,电解期间交换2—3次正负极,直至油污和炭渣除净为止。
1.7.4.2 纯氧燃烧法:
用球胆从氧气瓶减压阀出口取得纯氧,再将100ml纯氧压入爆炸瓶内,通电使其燃烧,瞬间便可消除,如若一次末除净,可重复一、两次。
1.8吸收液的配制方法
1.8.1.CO2吸收剂
25%NaOH:
取NaOH250克溶于蒸馏水中,稀释至1000ml。
1.8.2.O2吸收剂的———焦性没食子酸钠(或钾)溶液
甲液:
称取KOH200g,溶于1000ml蒸馏水中。
乙液:
粗天平称取焦性没食子酸330g,溶于670ml蒸馏水中,稀释至1000ml,封闭于棕色试剂瓶中贮存。
将甲乙两液体等体积混合后,即可使用。
溶液配成后,应迅速隔绝空气,以免降低吸收能力。
1.8.3.CO吸收剂
氨性Cu2Cl2
称取NH4C1250g溶于750ml热水中,冷却后,加Cu2Cl2200g移入带塞的瓶中震荡使之溶解,加入紫铜丝几束,静置呈透明后使用,使用时,用150ml中性Cu2Cl2溶液。
加25%氨水50ml,液面应立即用液体石蜡封住。
该溶液1ml能吸收CO约16ml,此溶液吸收O2的能力很强,故当溶液混合后,应防止与空气接触。
用氨性氯化亚铜溶液吸收CO之特点,可以结合成稳定的化合物,唯其在吸收CO后,在分析气体中有残余氨气,必须用10%H2SO4洗涤后,在衡量读数。
1.8.4.封闭液
水准瓶用封闭液为5%H2SO4,加甲基橙指示剂滴至微红色
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