硫酸生产主要控制指标的工业分析方法.docx

1、硫酸生产主要控制指标的工业分析方法第一节 化验分析基本知识一、 分析化学化验分析作为一门化学学科，称为分析化学。分析化学是化学学科的一个重要分支，是研究物质化学组成的表征和测量的科学。它所要解决的主要问题是物质中含有哪些组分，这些组分在物质中是如何存在的，以及各个组分的含量是多少，是人们认识物质、了解自然不可缺少的一种科学技术。 分析化学是最早发展起来的化学分支学科，在化学学科本身的发展过程中曾起过而且继续起着重要的作用。一些化学基本定律，如质量守恒定律、定比定律、倍比定律的发现，原子论、分子论的创立，相对原子质量的测定，元素周期律的建立，以及确立近代化学学科体系等等方面，都与分析化学的卓越贡

2、献分不开。不仅在化学学科领域的发展上，分析化学起着重大作用，而且在与化学有关的各类科学领域的发展中，例如矿物学、材料科学、生命科学、医药学、环境科学、天文学、考古学及农业科学等等的发展，无不与分析化学紧密相关。几乎任何科学研究，只要涉及化学现象，都需要分析化学提供各种信息，以解决科学研究中的问题。反过来，各有关科学技术的发展，又给分析化学提出了新的要求，从而促进了分析化学的发展。在国民经济建设中，分析化学的实用意义就更为明显。许多工业部门如冶金、化工、建材等部门中原料、材料、中间产品和出厂成品的质量检测，生产过程中的控制和管理，都应用到分析化学，所以人们常把分析化学誉为工业生产的“眼睛”。同样

3、，在农业生产方面，对于土壤的性质、化肥、农药以及作物生长过程中的研究也都离不开分析化学。近年来，环境保护问题越来越引起人们的重视，对大气和水质的连续监测，也是分析化学的任务之一。至于废水、废气和废渣的治理和综合利用，也都需要分析化学发挥作用。在国防建设、刑事侦探方面，以及针对各种恐怖袭击和重大疾病的斗争中，也常需要分析化学的紧密配合。总之由于分析化学在许多领域中起着重要作用，因而，分析化学的发展水平被认为是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。分析化学是一门实践性很强的科学。通过分析化学的学习，可以掌握分析化学的基本原理和测定方法，准确建立“量”的概念；针对不同对象选择合适的分析方法，正确进

4、行有关计算；培养严肃认真和实事求是的科学态度，以及严谨细致地进行科学实验的技能、技巧和创新能力，为从事实际工作提供重要的指导作用。二、 化学分析的分类分析化学不仅应用广泛，它所采用的方法也多种多样。多年来，人们从不同的角度，如根据分析工作的目的、任务、对象方法和原理的不同对分析方法进行了分类。1、 据分析的目的和任务分： 定性分析：鉴定物质是由哪些元素、原子团、官能团或化合物所组成的。 定量分析：测定物质中有关组分的含量。 结构分析：了解化合物的分子结构和晶体结构。2、根据分析的对象(分析对象的化学属性)分为： 无机分析，分析的对象是无机物。 有机分析，分析的对象是有机物。3、按分析时所依据的

5、物质的性质(或测定的原理)分为： 化学分析，以物质所发生的化学反应为基础。A、重量分析：通过化学反应及一系列操作，使试样中的待测组分转化为另一种纯粹的、固定化学组成的化合物，再称量该化合物的重量(或质量)从而计算出待测组分的含量。B、滴定分析：将已知浓度的试剂溶液滴加到待测物质溶液中，使其与待测组分恰好完全反应，根据加入试剂的量(浓度与体积)，计算出待测组分含量。根据滴定反应的类型不同分为： 例如：用AgNO3溶液滴定Cl 若根据n (AgNO3)的量(c.V)求Cl的量则为滴定分析，若根据AgCl的重量计算Cl 则为重量分析。 化学分析法通常用于高含量或中含量组分的测定。即待测组分在1%以上

6、的。仪器分析法 借助仪器，以物质的物理或物理化学性质为依据的分析方法。仪器分析法是以测量物质的物理性质为基础的分析方法。由于这类方法通常需要使用较特殊的仪器，故得名“仪器分析”。其具体分类如下：表1-1 可用于分析目的的物理性质及仪器分析方法的分类 仪器分析法的特点： A、 优点 用于分析试样组分(成分分析)，其优点是操作规程简便而快速，对于含量很低（如质量分数为10的-8次方或10的次方-9数量级）的组分，则更有其独特之处。另一方面，绝大多数仪器是将被测组分的浓度变化或物理性质变化转变成某种电性能（如：电阻、电导、电位、电容、电流等），这样就易于实现自动化和联接电子计算机。因此仪器分析具有简

7、便、快速、灵敏、易于实现自动化等特点。对于结构分析（研究物质的分子结构或晶体结构），仪器分析法（如红外吸收光谱法、核磁共振波谱法、质谱法、X射线衍射法、电子能谱法等等）也是极为重要和必不可少的工具。B、局限性 准确度不够高，相对误差通常在百分之几左右，有的甚至更差。这样的准确度对低含量组分的分析已能满足要求。同时仪器分析一般都需要以标准物进行校准，而很多标准物需要用化学分析方法来标定。而且在进行复杂物质的分析时，往往不是用一种而是综合应用几种方法。仪器分析的主要方法有：（1）色谱分析法：气相色谱法、高效液相色谱法；（2）电化学分析法：电位分析法、极谱分析法、库仑分析法；（3）光学分析法：原子发

8、射光谱法、原子吸收光谱法、紫外吸收光谱法、红外吸收光谱；（4）核磁共振波谱法；（5）质谱分析法。仪器分析的特点：操作简便、快捷，检出限低，但仪器价格较高。4、根据分析时所需试样的量分类：方 法试样质量试液体积常量分析macro analysis 0.1 g 10 ml半微量分析semi-macoro analysis0.01 g0.1 g10 mg100 mg110 ml微量分析micro analysis0.1 mg10 mg0.011 ml超微量分析 0.1 mg 1%微量组分分析（次主量分析）0.01%1%痕量组分分析（痕量分析） 0.01%6、按分析的要求分类：例行分析：一般化验室日常

9、生产中的分析，称为例行分析；仲裁分析：不同单位对分析结果有争论时，请权威的单位进行裁判的分析工作，称为仲裁分析。第二节 分析操作的主要仪器一、基本仪器：试管、烧杯、试剂瓶、滴定管、移液管第三节 分析操作的基本方法第四节 硫酸生产过程的主要控制指标及工业分析方法一、 硫酸浓度测定1 主题内容本方法规定了硫酸生产中干燥酸、吸收酸、成品酸中硫酸含量的测定方法。2 适用范围本方法适用于硫酸生产中干燥酸、吸收酸、成品酸中硫酸含量的分析。3 测定方法3.1 测定原理以甲基红-次甲基兰为指示剂，用氢氧化钠标准溶液中和滴定。3.2 试剂及溶液3.2.1 氢氧化钠： C(NaOH)约0.5mol/L的标准溶液；

10、3.2.2 甲基红一次甲基兰混合指示剂。3.3 测定手续在已称重的带磨口盖的小称量瓶中加酸8-11滴（0.7g左右），称重（称准至0.0002g），小心移入盛有80mL水的250mL三角烧杯中，加入2-3滴混合指示剂，用0.5mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定至溶液呈灰绿色为终点。3.4 计算硫酸含量X（%）按下式计算 X=100 式中： C： 氢氧化钠标准液浓度，mol/L；V： 氢氧化钠标准液用量，mL；m： 试样质量,g；1. 04904：与1.00mL氢氧化钠标准溶液(C（NaOH）=1.0000mol/L)相当的硫酸的质量，g。二、 烟气中二氧化硫浓度测定及转化率、漏风率计算方法1 主

11、题内容本方法规定了硫酸生产烟道及容器中二氧化硫浓度的测定和转化率、漏风率计算的内容和规范。2 适用范围本方法适用于硫酸生产烟道及容器中二氧化硫浓度的测定及转化率、漏风率的计算。3 测定方法3.1 测定原理烟气中所含二氧化硫与一定量的碘溶液作用，被氧化成硫酸根，用淀粉作指示剂，根据碘的用量和所消耗的烟气的体积，计算出烟气中二氧化硫含量。3.2 试剂和溶液如无特殊说明，所用试剂和水均指分析纯试剂和蒸馏水。3.2.1 淀粉溶液：0.5%；3.2.2 碘：C(1/2I2)约0.1mol/L或C(1/2I2)约0.01mol/L的标准溶液。3.3 测定手续3.3.1 检查仪器是否漏气，采样管是否畅通，必

12、要时应对针管体积进行校正。3.3.2 用滴定管向反应管1中加入一定量的碘标准溶液，加水至反应管3/4处，然后加0.5%淀粉溶液3mL，塞上塞子待用。3.3.3 将带有温度计的反应管2接在采样管上（负压情况下，应在采样管后接抽气泵），排气数分钟后，将针管（100mL）下口带有乳胶管的一端接在带有温度计的反应管的排气口上，待针管内气体充至100mL时，取下针管，将气体排出，如此排气3-4次后，准确移取烟气100mL于针管内，将针管接在装有碘标准液的反应管1上。3.3.4 慢慢推动针管活塞使气体缓慢通过溶液，并不断摇动反应管，当反应管中溶液变为淡兰色时，动作更要缓慢至溶液变为无色为止，并使反应管内细

13、管中的液面与原先液面保持一致，记下通过反应管的烟气体积及烟气温度。3.4 计算3.4.1 烟气中二氧化硫的(%)含量X1按下式计算：X1=100式中： C： 碘标准溶液浓度，mol/L；V1： 加入碘标准溶液体积，mL； V： 通过反应管的烟气体积，mL；P： 当地大气压，mmHg；t： 烟气温度，；P水： t时饱和水蒸汽压，mmHg；10.945：与1.00 mL碘标准液(C（1/2I2）=1.0000mol/L)相当的二氧化硫在标准状况下所占的体积，mL。3.4.2 转化率的计算： 转化率（%）=100 式中： A： 转化器入口二氧化硫浓度，%；B： 转化器出口二氧化硫浓度，%。3.4.3

14、 漏风率的计算：漏风率（%）=100 式中： A： 设备入口烟气中二氧化硫浓度，%；B： 设备出口烟气中二氧化硫浓度，%。三、 烟气中酸雾含量测定方法1 主题内容本方法规定了硫酸生产中，管道和容器中酸雾测定的内容和规范。2 适用范围本方法适用于硫酸生产烟气中酸雾含量的测定。3 测定方法3.1 测定原理用中性脱脂棉将烟气中酸雾滤除，将含有酸雾的棉花置于水中，先用碘标准液滴定吸附的二氧化硫，然后用氢氧化钠标准液滴定总酸量，根据碘溶液和氢氧化钠溶液的用量计算酸雾的含量。SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HIH2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2OHI+NaOH=NaI+H2O3.2 试剂和

15、溶液如无特殊说明，所用试剂和水均指分析纯试剂和蒸馏水。3.2.1 氢氧化钠：C（NaOH）约0.01mol/L的标准溶液；3.2.2 碘：C(1/2I2)约0.01mol/L的标准溶液；3.2.3 淀粉：0.5%溶液；3.2.4 硫代硫酸钠：C（Na2S2O3）约0.01mol/L溶液；3.2.5 甲基红： 0.1%溶液。3.3 测定手续3.3.1 称取0.5g脱脂棉两份，分别均匀装入两个单连球（或双连球）中。3.3.2 按顺序将采样管、酸雾管、温度计、压力计、流量计连接好，打开采样阀门，调节流量计流速在2-2.5L/min范围内，连续采样200-300L。3.3.3 关阀采样阀门，记录采样时

16、间、温度、压力及流速。3.3.4 取出脱脂棉置于500mL烧杯中，放置30min，使吸附在脱脂棉上的二氧化硫自然消除，洗涤酸雾管内壁3-4次，洗涤液并入烧杯中，再向烧杯中加入约200mL新煮沸并冷却的水。3.3.5 加入2m淀粉指示剂，用碘标准液(C(1/2I2)=0.01mol/L)滴定至溶液呈淡兰色，再用0.01mol/L硫代硫酸钠将兰色褪去，加0.1%甲基红3-4滴，用0.01mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至橙黄色出现为止。同时作空白。3.4 计算3.4.1 采样体积V0（标况）按下式计算： V0=VT() V0： 采样体积（标况），L；V： 流量计流量，L/min；T： 采样时间，mi

17、n；P： 本地大气压，mmHg；P： 烟气压力，mmHg；t： 烟气温度，。3.4.2 气体中酸雾含量X（ g/nm3）按下式计算：X(g/nm3)= 1000 式中： C1： 氢氧化钠标准液浓度，mol/L；V1： 氢氧化钠标准液用量，mL；V1： 空白试验氢氧化钠标准液用量，mL；C2： 碘标准液浓度，mol/L；V2： 碘标准液用量，mL；V2： 空白试验碘标准液用量，mL；V0： 采样体积（标况），L；0.04904：与1.00mL氢氧化钠标准溶液(C(NaOH)=1.0000mol/L)相当的硫酸的质量，g。四、 烟气中水分含量的测定方法1 主题内容本方法规定了硫酸生产烟气中水份含量

18、的测定内容和规范。2 适用范围本方法适用于硫酸生产烟气中水份含量的测定。3 测定方法3.1 测定原理含有水份的气体，通过装有五氧化二磷吸收剂的干燥管，气体中的水份被吸收剂吸收，根据吸收水份后干燥管增重和通过的气体体积，计算出气体中水份的含量。3.2 仪器与试剂3.2.1 五氧化二磷（分析纯）；3.2.2 玻璃纤维；3.2.3 双连球；3.2.4 气体流量计；3.2.5 温度计，100；3.2.6 压力计。3.3 测定手续3.3.1 将干燥洁净无碱性的玻璃纤维剪碎后，与五氧化二磷混合均匀，迅速装入干燥洁净的干燥管中，干燥管两端装入少量玻璃纤维，封口，初次使用前，通烟气5分钟然后通干燥氮气5分钟，

19、然后放入干燥器内30分钟，称量备用（称准至0.0002g）。3.3.1.2称取0.5g棉花（中性、干燥）装入单连球中，封口待用。3.3.2 测定3.3.2.1在不连接干燥管（水份管）的情况下，排气数分钟。3.3.2.2 按顺序将采样管，过滤管（内装干燥的棉花不含五氧化二磷），干燥管（内装五氧化二磷）温度计、压力计、流量计依次连接好，打开采样阀门，调节流速2-2.5L/min ，连续采样120150L，停止采样，取下干燥管，封口，将外壁用滤纸擦干净，然后通干燥氮气5分钟后放入干燥器，半小时后称重。3.4 计算3.4.1 采样体积V0（标况）按下式计算： V0(L)=VT 式中： V： 流量计流量

20、，L/min；T： 采样时间，min；P： 本地大气压，mmHg；P： 压力计所示压力，mmHg；t： 气体温度，。3.4.2 水份含量X（g/nm3）按下式计算 X(g/nm3)= 式中： W： 五氧化二磷干燥管采样后增重，g； V0： 采样体积（标况），L。五、 烟气气量的测定方法1 主题内容本方法规定了硫酸生产烟道中烟气气量的测定内容和规范。2 适用范围本方法适用于硫酸生产烟气气量的测定。3 测定方法3.1 根据烟气动压和烟气状态，计算烟气的流速，再根据烟气流速及烟道断面积算出烟气气量。3.2 仪器3.2.1 倾斜式微压计；3.2.2 U型压力计；3.2.3 S型皮托管；3.2.4 长杆

21、温度计，300。3.3 测定手续3.3.1 烟气温度的测定将长杆温度计水银球一端垂直插入烟道，用棉布堵住采样口，5分钟后，稍向外抽拉温度计，记下烟气温度。3.3.2 烟气静压及动压的测定将皮托管采样嘴一端垂直伸入烟道，使采样嘴在烟道中心位置，采样嘴对准气流，将采样嘴背对气流的管子接在U型压力计上，反复测定三次，取平均值。将倾斜式微压计基座调至水平，排净气泡，将皮托管采样嘴伸至烟道内壁，采样嘴对准气流，用棉布堵住采样口，将皮托管与倾斜式微压计相连，关闭微压计，校正“零点”，打开微压计，在选定的各采样点上， 测定各点的压力，反复数次，取平均值。3.4 计算3.4.1 烟气动压Hd (mmH2O)的

22、计算： Hd(mmH2O) =(XX0)(sin) =（X-X0）K式中： X0： 微压计关闭时，斜管液位的读数，mmX： 测定时，微压计斜管液位的读数，mm；： 斜管与水平面夹角；F1： 斜管截面积，mm2；F2： 容器截面积，mm2；： 测压液体比重；K： 微压计修正系数。3.4.2 烟气流速Vs（m/s）按下式计算： 烟气动压方根平均值= VS(m/s)=0.24Kp式中： KP： 皮托管校正系数；t ： 烟气温度，。3.4.3 烟气流量QS(m3/h)按下式计算：QS(m3/h)=VsF3600式中： VS：烟气流速，m/s；F：烟道断面积，m2。3.4.4 标况下干烟气流量 Qsnd

23、(nm3/h)按下式计算： Qsnd=Qs(1Xsw) 式中： QS： 烟气流量，m3/h；XSW：烟气含湿量， %；Ba： 本地大气压，mmHg；PS： 烟气静压，mmHg；t： 烟气温度，。六、 烟气含尘的测定方法1 主题内容本方法规定了硫酸生产过程中烟道中烟气含尘的测定内容和规范。2 适用范围本方法适用于硫酸生产烟气含尘的分析。3 测定方法3.1 测定原理采用等速采样法，让烟气通过滤筒，烟气中的尘粒被滤筒捕集下来，根据滤筒增重和通过的烟气量，计算出烟气中尘粒的含量。3.2 仪器3.2.1 S型皮托管；3.2.2 倾斜式微压计；3.2.3 温度计 300；3.2.4 玻璃纤维滤筒；3.2.

24、5 烟尘采样管；3.2.6 烟尘采样嘴一套；3.2.7 烟尘采样仪。3.3 测定手续3.3.1 准备：将玻璃纤维滤筒在200烘干1小时后，放置干燥器内，半小时后称重，备用。3.3.2 烟气温度及烟气流速的测定与烟气气量测定中，烟气温度及烟气流速的测定相同。3.3.3 等速采样流量的计算：根据测出的烟气温度t和烟气动压方根平均值，在t-Kp曲线上查出相应的采样嘴直径，并计算出相应的调节流量。 Qr=20（1Xsw） 式中： XSW： 烟气含湿量，%；KP： 皮托管校正系数；： 烟气动压方根平均值 ；P0： 由t-Kp曲线上查出。3.3.4 烟气含尘的测定在采样管内装入预先称重的滤筒，装上选定的采

25、样嘴，将仪器按采样管，烟尘采样仪，抽气泵顺序连接好，然后将采样管垂直伸入烟道内，使采样嘴在烟道中心位置，采样嘴背对气流预热5min后，将采样管转动180，使采样嘴正对气流，同时开泵，调节流量计流量为等速采样流量Qr，连续采样60分钟，记录烟气温度，压力，停泵，迅速取出采样管（不可倒置），取出滤筒，放入烘箱内，在100105烘1小时，然后放入干燥器冷却半小时，称重。3.4 计算：采样体积Qnd(标况）按下式计算Qnd=0.577 Qr n 式中： Qr： 流量计流量，L/min；n： 采样时间，min；Ba： 金川地区大气压，mmHg；Pr： 流量计前烟气压力，mmHg；Tr： 烟气绝对温度。3

26、.4.2 烟气含尘X（mg/nm3）按下式计算： X=106 式中： W： 滤筒增重，g；Qnd： 采样体积（标况），L。七、 尾气中三氧化硫的测定及吸收率计算方法1 主题内容本方法规定了硫酸生产尾气中三氧化硫的测定及吸收率计算的内容和规范。2 适用范围本方法适用于硫酸生产尾气中三氧化硫的测定和吸收率的计算。3 测定方法3.1 测定原理烟气通过润湿的棉花塞，其中的三氧化硫与水结合生成酸雾，而被棉花捕集下来，将棉花塞所捕集的酸雾溶于水中，用碘标准溶液滴定棉花上吸附的二氧化硫，再用氢氧化钠标准液滴定总酸量，根据标准液用量及通过的气体体积计算出三氧化硫含量。SO3+H2O=H2SO4I2+SO2+2

27、H2O=H2SO4+2HIH2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2OHI+NaOH=NaI+H2O3.2 试剂及仪器3.2.1 氢氧化钠： C(NaOH)约0.01mol/L的标准溶液；3.2.2 碘： C(1/2I2)约0.01mol/L的标准溶液；3.2.3 硫代硫酸钠： C(Na2S2O3)约0.01mol/L的溶液；3.2.4 淀粉： 0.5%；3.2.5 甲基红： 0.1%；3.2.6 中性脱脂棉；3.2.7 三连球；3.2.8 温度计 100；3.2.9 压力计；3.2.10 抽气泵。3.3 测定手续3.3.1 测定前准备3.3.1.1称取处理过的脱脂棉1.5g，均匀地装入三连

28、球管内。3.3.1.2将蒸馏水1-2mL加入三连球管进气一端的球内，将其中填塞的脱脂棉均匀润湿，标明气流方向。3.3.2 测定过程3.3.2.1按顺序将采样管，三连球、温度计、压力计、流量计、抽气泵连接好，采样管伸入管道直径1/3处。3.3.2.2打开抽气泵，调节流量计流量2-2.5L/min，连续采样120-150L，同时记录烟气温度、压力、流量、采样时间。3.3.2.3采样后将三连球管内棉花取出，放置于500mL干净的烧杯中，用蒸馏水洗涤三连球内壁3-4次，洗涤液并入烧杯中，再加入适量已煮沸并冷却的蒸馏水，使总体积约为200mL，加0.5%淀粉溶液2mL，用C(1/2I2)=0.01mol

29、/L碘标准液滴定至溶液呈淡兰色，边滴定边搅拌，再用0.01mol/L硫代硫酸钠溶液将兰色退去，加3-4滴0.1%甲基红指示剂，用0.01mol/L 氢氧化钠标准液滴定至橙黄色为终点，同时作空白试验。3.4 计算3.4.1 尾气中三氧化硫含量（%）按下式计算： C1（V1V1）-2C2（V2V2）1.12SO3(%)= V0式中： C1： 氢氧化钠标准液浓度，mol/L；V1： 氢氧化钠标准液用量，mL；V1： 空白试验氢氧化钠标准液用量，mL；C2： 碘标准液浓度，mol/L；V2： 碘标准液用量，mL；V2： 空白试验碘标准液用量，mL；V0： 采样体积（标况），L。3.4.2 吸收率（%）

30、按下式计算： 吸收率（%）=100- 式中： A： 进转化器前烟气中二氧化硫含量，%；B： 吸收后气体中二氧化硫含量，%；C： 吸收后气体中三氧化硫含量，%；八、 烟气含湿量测定方法1 主题内容本方法规定了硫酸生产烟气含湿量的测定内容和规范。2 适用范围本方法适用于硫酸生产烟气含湿量的分析。3 测定方法（干湿球法）3.1 测定原理烟气以一定的速度流过干、湿球温度计，根据干、湿球温度计的读数和测定点处的烟气绝对压力，确定烟气含湿量。3.2 仪器3.2.1 干、湿球温度计；3.2.2 压力计；3.2.3 保温采样管；3.2.4 抽气泵；3.3 测定手续3.3.1 检查湿球表面的纱布是否脱落、平整，然后将水注入盛水的容器中。3.3.2 将保温采样管（内