工业分析技术第十二章化工产品分析.ppt
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1、1,学习指南1.了解化工产品的分类、分析项目和分析方法。2.理解硫酸、烧碱和乙酸乙酯的生产工艺过程。3.掌握硫酸、烧碱和乙酸乙酯等化工产品的分析方法。,第12章 化工产品分析,2,12.1.1 基础知识12.1.2 化工产品分析方法,12.1 概 述,3,1.化工产品分类(1)无机化工产品 无机化工产品主要包括无机酸、氯碱、化肥和无机盐等。无机酸包括硫酸、硝酸、盐酸、磷酸及硼酸等;氯碱包括烧碱、氯气、漂白粉以及纯碱等;化肥包括氮肥、磷肥、钾肥及复合肥料等;无机盐包括氯化物、硝酸盐、磷酸盐、钠盐和钾盐以及各种金属氧化物。其中硫酸、硝酸、盐酸、纯碱、烧碱、合成氨等属于基本化工原料,其年产量一定程度
2、上反映一个国家的化学工业发展水平。,基础知识,4,1.化工产品分类(2)有机化工产品 有机化工产品通常按官能团的不同,分为不饱和化合物(如烯烃、炔烃、芳香烃)、羟基化合物(如醇、酚)、烷氧基化合物(如醚)、羰基化合物(如醛、酮、醌)、羧基及其衍生物(如羧酸、酸酐、酯、酰胺)、糖类等。有机化工产品是生产塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、合成洗涤剂、溶剂、油漆等的主要原料,一般来讲,有机化工产品产量大的国家,化工生产技术也处于领先地位。,基础知识,5,2.化工产品分析内容 化工产品分析一般可分为原材料分析、中间产品分析、产品和副产品分析等。(1)原材料分析 原材料是指企业生产加工的对象,可以是原始的
3、矿产物,也可以是其它企业的产品。对以原始矿产物作为原材料的分析,主要是测定原材料的主要成分是否符合生产的要求,是否含有影响生产工艺的有害物质等,各原材料的分析通常采用标准方法进行检验。用其它企业的产品作为原材料,其质量指标应符合相关标准的规定,其检验方法也应按照相关技术标准进行分析检验。,基础知识,6,2.化工产品分析内容(2)中间控制分析 对中间产品一般没有质量指标的限制,只要求符合生产工艺的要求。中间产品的分析在化工行业中称为中间控制分析。中间控制分析对分析结果的精度要求相对较低,但对分析的速度要求比较高。中间控制分析一般采用快速分析法进行,现代化的化工企业更多的是采用自动分析仪器完成,通
4、过网络系统和计算机处理系统,将分析控制点获得的数据发送到控制中心,自动调整工艺条件和参数,完成自动化生产。,基础知识,7,2.化工产品分析内容(3)产品质量分析 产品质量应该符合生产企业所采用国家或行业等技术标准的规定,否则就是不合格品。产品质量分析是对产品中各个指标进行分析测定。一是对主成分进行检验,二是对杂质含量、外观和物理性能指标进行检验。对主成分分析而言,采用标准分析法进行分析测定,精确度要求比较高;对杂质分析而言,因其含量较低,一般进行限量分析。杂质含量、外观和物理性能指标和主成分含量具有同样重要的作用,即使主成分含量达到标准规定的要求,但只要有一项杂质含量不能达到标准规定的要求,产
5、品同样不合格。,化工产品分析方法,8,化工产品应符合产品采用标准中相应规格和要求的各项指标,如外观、颜色、粒度、粘度、杂质等,产品的质量通常以纯度或浓度来表示。有机化工产品的检验项目,除主要成分和杂质的含量外,还有物理常数方面的项目。杂质项目一般有水分、游离酸或碱、不挥发物或灼烧残渣、无机盐或金属等。物理常数方面的项目有馏程、熔点或凝固点、密度、溶解度、色度或透明度等。,基础知识,9,化工产品分析方法按测定原理不同,可分为化学分析法和仪器分析法。化学分析法是以化学反应为基础的分析方法,它分为滴定分析法和称量分析法,化学分析法是化工产品分析中较为完善的一种常规分析方法,常用于产品的常量及半微量的
6、分析检验。仪器分析法是借助仪器测量产品的物理或物理化学性质,以求出待测组分含量的分析方法。仪器分析法具有快速、准确等优点,常用在产品的半微量和微量的测定。,基础知识,10,化工产品分析方法按生产要求的不同,可分为快速分析法和标准分析法。快速分析法是适应生产要求,通过简化操作步骤、提高反应速度而出现的一类新型分析方法。它具有快速、准确、简便和价廉的特点。标准分析法是依据相关标准,对产品进行鉴定分析、仲裁分析和校验分析的一种方法。它具有准确度高,完成分析时间长的特点。,基础知识,11,12.2.1 硫酸的生产工艺12.2.2 矿石和炉渣分析12.2.3 净化气、转化气和尾气分析12.2.4 产品分
7、析,12.2 硫酸生产过程分析,12,硫酸是化学工业中重要的产品之一,是许多工业的重要原料、辅助原料或材料,在国民经济中占有重要地位,广泛应用于化肥,合成纤维、军工、冶金、石油化工和医药工业等重要部门。硫酸的生产是以含硫矿物质为原料,经过焙烧,反应生成含二氧化硫的气体。硫铁矿为原料:4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 硫磺为原料:S+O2=SO2 石膏为原料:2CaSO4+C=2CaO+2SO2+CO2 含二氧化硫的气体净化后再用不同的工艺处理(例如接触法、硝化法等),将二氧化硫氧化为三氧化硫。然后用浓硫酸吸收三氧化硫而制得不同浓度的成品硫酸。目前硫酸的生产主要是采用钒触媒接触法。,
8、硫酸的生产工艺,13,硫铁矿和炉渣中的硫,对硫酸生产有实际意义的,可以燃烧生成二氧化硫的部分,即有效硫。另一部分硫以硫酸盐状态存在,在焙烧条件下,不能生成二氧化硫。有效硫与硫酸盐中硫之和称为总硫。在硫酸生产的分析检验中,主要测定有效硫。矿石中的有效硫在焙烧过程中,可能有一部分转变为硫酸盐,以致烧出率的计算结果发生偏差,所以有时也要求测定总硫。,12.2.2 矿石和炉渣分析,14,1有效硫的测定(1)方法原理 硫铁矿和炉渣中有效硫含量的测定,通常都采用气体吸收容量滴定法。方法原理是,使矿石或炉渣在不断通入空气流的燃烧炉中燃烧,FeS2被氧化分解,硫生成二氧化硫逸出,用过氧化氢溶液吸收二氧化硫并氧
9、化为硫酸,然后,用氢氧化钠标准溶液滴定生成的硫酸,由氢氧化钠标准溶液的消耗量计算有效硫含量。4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 SO2+H2O2=H2SO4 H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,12.2.2 矿石和炉渣分析,15,12.2.2 矿石和炉渣分析,1有效硫的测定(2)方法讨论 空气中的酸性气体会使测定结果偏高,应用烧碱石棉将空气净化。试样粒度、燃烧温度及燃烧时间、气流速度等影响测定结果,应按规定严格执行。反应中生成的硫酸,应及时用氢氧化钠标准溶液滴定,以免影响吸收效果。用碘标准溶液作吸收剂时,因试样燃烧时产生的高温气体会使碘挥发,导致测定结果偏高,因此不能用碘
10、量法测定硫铁矿和炉渣中的有效硫含量。,16,2总硫的测定(1)方法原理 测定总硫含量,通常采用硫酸钡重量法。硫铁矿或炉渣溶解于逆王水中,硫化物中的硫被氧化为硫酸根离子,硫酸盐也溶解进入溶液。用氨水沉淀分离铁盐后,用氯化钡沉淀硫酸根离子为硫酸钡,过滤、洗涤、干燥、灼烧、称量。由硫酸钡质量计算总硫含量。FeS2+5HNO3+3HCl=2H2SO4+FeCl3+5NO+2H2O SO42-+Ba2+=BaSO4 为了使硫化物中的硫氧化完全,防止生成单质硫析出,通常加入一定量氧化剂(氯酸钾),以促进氧化反应。S+KClO3+H2O=H2SO4+KCl,12.2.2 矿石和炉渣分析,17,12.2.2
11、矿石和炉渣分析,2总硫的测定(2)方法讨论 试样的颗粒愈细,溶解效果愈好。温度过高,逆王水混合酸本身反应快,对试样的溶解及氧化效率相应地降低。加入逆王水后,应该在室温或更低温度下,使溶解及氧化反应缓慢进行,如果短时间的激烈反应停止以后,反应变得过于缓慢,允许微微加热,待其反应完全。即使有氯化钾存在,也不能过分加热而导致析出单质硫,单质硫一旦析出,则很难进一步被氧化为硫酸根离子,因此测定必须重做。硝酸钡、氯酸钡的溶解度较小。可能和硫酸钡共沉淀引起测定误差。因此,试样溶液必须反复蒸干以除尽硝酸根离子。氯酸钾的加入量也必须严格控制,不能过多。,18,在硫酸生产中,焙烧炉出口气及排空废气,甚至厂房空气
12、等中,都含有一定量的二氧化硫、三氧化硫,而且往往是同时存在。因此,测定气体中二氧化硫、三氧化硫的含量,是硫酸的生产控制工作中,使用最广,最有普遍意义的分析检验技术。不同工序的气体中,二氧化硫、三氧化硫的含量有很大差异。因此,应根据含量的不同,选用不同的测定装置、试剂浓度及取样量。,12.2.3 净化气、转化气和尾气分析,19,1.二氧化硫的测定(1)方法原理 测定二氧化硫采用“碘溶液吸收法”。方法原理是,使生产中产生的气体通过一定量含有淀粉的碘标准溶液,二氧化硫被氧化为硫酸至蓝色消失。由吸收后剩余气体体积和碘标准溶液的体积及浓度计算二氧化硫的含量。SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI,1
13、2.2.3 净化气、转化气和尾气分析,20,1.二氧化硫的测定(2)方法讨论 焙烧炉出口或接触系统入口气中的二氧化硫含量较高。应使用较浓的碘溶液,取样量应较少。但是对于其它生产气体,则因为二氧化硫含量较低,应该使用较稀的碘溶液,取样量应较多。对于温度较高、含粉尘较多的生产气体,必须冷却、过滤,以免吸收液中的碘因为受热而挥发损失,或被粉尘沾污浑浊而不易观察颜色的转变。,12.2.3 净化气、转化气和尾气分析,21,2.三氧化硫的测定(1)方法原理 测定气体中三氧化硫含量,通常采用“气体吸收酸碱滴定法”。方法原理是,用水吸收一定量的生产气体中的三氧化硫及二氧化硫,使它们分别生成硫酸及亚硫酸,用碱标
14、准溶液滴定总酸量后,为了消除亚硫酸的干扰,再用碘标准溶液滴定亚硫酸。由总酸量中减去亚硫酸的量,求得硫酸(计算为三氧化硫)含量。,12.2.3 净化气、转化气和尾气分析,22,2.三氧化硫的测定(2)方法讨论 硫酸生产中的气体中,几乎都是二氧化硫和三氧化硫共存。以接触系统出口气中三氧化硫含量最高、二氧化硫含量较低。至于吸收塔出口气、回收塔尾气、放空废气中,二者的含量都较低或很低。所有气体中三氧化硫含量,都可以用本法测定。视不同对象,适当改变装置、选用不同浓度的标准溶液,并控制取样量。,12.2.3 净化气、转化气和尾气分析,23,1.技术标准 工业硫酸的技术标准应符合GB 534-2002规定。
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