氨空混合气取样方法探析

洪淑翠

摘 要：分别采用气体采样袋取样法和气体钢瓶取样法来测定氨空混合气的氨空比值，通过数据结果比较，确定了取样误差较小的取样方法。

关键词：氨空混合气;取样;气体取样袋取样法;气体钢瓶取样法

1前言

硝酸是重要的基本化工产品，同时它也是其他许多化工产品的基本原料，在国民经济中具有重要的地位。氨氧化法制硝酸是硝酸生产中比较普遍的方法，该方法是将净化后的氨气与空气配成一定比例的混合气，在氧化炉内通过铂网触媒，进行氧化反应，生成氮氧化物气体供制取稀硝酸。稀硝酸装置中重要的工序为氧化工序，该工序由“氨空比”控制。因为氨、空混合气体中的氨浓度与反应温度成线性正比的关系，所以，可通过控制氨-空比值来间接的控制反应温度以更好的完成氧化反应，以实现最终对氧化率的控制。通过控制氨-空比值，可在氨氧化生产过程的装置中实施、实现优化操作，达到高的氧化率，低的铂金消耗与安全生产。因此，在氨氧化生产过程中氨空比值起着重要的作用，所以选择合理的采样方式，以减少采样误差对氨空比测定数据的影响在生产中非常重要。

2 氨空混合气的分析测定

2.1 氨空混合气的分析原理

对氨空混合气体的分析，可采用硫酸吸收滴定法进行。该方法首先是采用定量的硫酸标准溶液吸收混合气中的氨气，然后过量的H2SO4用NaOH标准溶液进行滴定，由NaOH标准溶液的消耗量求出混合气体中的氨含量。其反应式如下：

2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4   （2—1）

H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O （2—2）

2.2 测定仪器与试剂

主要仪器：分析天平（感量0.0001mg）、真空瓶（500mL）、真空泵、滴定管（25mL）、样品采样器等。

主要试剂：甲基红-亚甲基蓝指示剂：1.0g/l的95%（V/V）乙醇溶液、c（1/2H2SO4）=0.1000mol/L 的硫酸标液、c（Na OH）=0.1000mol/L的氢氧化钠标液、凡士林等。

2.3 氨空混合气的取样方法

在采集危险性或毒性样品时，除了在采样过程中必需确保对操作人员安全和对环境不出现任何泄露外，还需要取得一个有代表性的样品，完整的取样操作包括：样品沿着固定的管路流进采样器，并对样品进行采集和保存在器皿中。有代表性的样品需要容器能够排气，这样能够去除旧样品的污染，从而取得在线的，有代表性的样品。[1]

2.3.1 气体采样袋取样法和气体钢瓶取样法

气体采样袋取样法和气体钢瓶取样法主要用于气体样品的采集与保存。气体采样袋又称气体采集袋，其采样器包含以下部件：气体采集袋、乳胶管、止水夹。取样袋两端接上乳胶管，用止水夹夹住乳胶管，使用时拿开止水夹进行置换取气。而气体钢瓶密闭采样器是专门为了确保安全，不泄露的把样品采集到钢瓶内而设计。其采用了一组多通道的阀门。气体钢瓶密闭采样器包含以下部件：不锈钢背板和把所有部件固定在背板上、多通道切换阀组采样钢瓶组件 （包括钢瓶，快速接头和关断阀门）、背板上对接快速接头、柔性金属软管、压力表、止回阀（在回路线上） [2]。其使用也简单，就能采到一个有代表性、安全和不泄漏的样品。两种取样方法的优缺点比较如下表所示。

2.4 氨空混合气的测定

首先，取一个真空瓶，用硫酸标准溶液专用移液管25mLC（1/2H2SO4）=0.1000mol/L 的硫酸标准溶液于真空瓶里，再加入甲基红-亚甲基蓝显色剂3滴，最后用蒸馏水冲洗瓶口[3]。用滤纸将瓶塞、瓶口上的水滴擦净，在瓶塞上涂一层薄的凡士林。然后用真空泵抽真空直至瓶内溶液出现沸腾状 （或真空度到750mm 汞柱），关闭考克，检查真空瓶有无漏气。再用干布或纸将真空瓶的外部及进气的内外部彻底擦拭干净，置于分析天平上称重，精确到0.0001g，记下质量ml。随后打开取样阀，充分置换取样口及取样管，调好流速，接上真空瓶倒立取，样品质量0.3-0.5g（或气袋中气体体积的一半）停止取样。顶住拷克反复倒立振荡真空瓶里的溶液，使氨气充分吸收，置于分析天平上称量，精确到0.0001g，记下质量2l。最后，利用真空瓶余下的负压从进气管吸入20mL蒸馏水，再充分振荡，以便能够吸收完全，打开考克，仔细用蒸馏水洗涤考克，将清洗液倒入真空瓶中，用c（NaOH）=0.1000mol/L 的氢氧化钠标液滴定至溶液呈灰绿色，记下消耗体积数V。

2.5 數据结果

计算公式如下：

式中：

c（1/2H2SO4）——硫酸标准溶液的摩尔浓度，mol/L;

c（NaOH）——氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度，mol/L;

两种取样方法的数据结果，分别如表2-2、2-3所示：

3结论

通过对不同取样方法的数据结果进行研究可知，气袋取样容易产生取样误差，而钢瓶取样则能够避免误差的产生，使检测结果更加精确。

参考文献

[1] 朱家辉，叶世超.化工原理[M].北京：科学出版社，2005.

[2] MCG-2L无回路气体钢瓶密闭采样器使用手册[Z].上海：彩思（上海）机械设备有限公司.

[3] 刘珍.化验员读本[M].第四版.北京：化学工业出版社，2004.76-77.