Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА ДО ОКСИДА АЗОТА II
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА ДО ОКСИДА АЗОТА II

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА ДО ОКСИДА АЗОТА II

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность: способ включает отбор проб из реактора исходной смеси реагентов аммиак-кислородсодержащий газ и нитрозных газов, взвешивание проб, хемосорбцию исходной смеси реагентов и нитрозных газов соответственно в измеренных начальных количествах водного раствора серной кислоты и нейтрального водного раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование избытка раствора серной кислоты, оставшегося после хемосорбции пробы исходной смеси реагентов, и на титрование азотной кислоты, образовавшегося по окончании хемосорбции нитрозных газов, определение степени окисления аммиака. Предварительно определяют в отдельной емкости отношение масс водных растворов гидроксида натрия и серной кислоты путем взаимного титрования этих растворов, затем определяют при помощи взвешивания начальное количество раствора серной кислоты, а также количества растворов гидроксида натрия, расходуемых на титрование избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты, и определяют степень окисления аммиака по формуле, приведенной в описании. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2055362
Класс(ы) патента: G01N31/16
Номер заявки: 94033721/04
Дата подачи заявки: 26.09.1994
Дата публикации: 27.02.1996
Заявитель(и): Научно-производственное объединение "Эмекат"
Автор(ы): Калиниченко И.Е.; Чернышев В.И.; Замышляев В.Г.; Скворцов Е.С.; Зюзин С.В.
Патентообладатель(и): Научно-производственное объединение "Эмекат"
Описание изобретения: Изобретение относится к способам определения степени окисления аммиака до оксида азота II в реакторе каталитического окисления аммиака кислородсодержащим газом и может быть использовано в производстве неконцентрированной азотной кислоты.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения степени окисления аммиака до оксида азота II в реакторе каталитического окисления аммиака, включающий отбор проб из реактора исходной смеси реагентов аммиак-кислородсодержащий газ и образовавшихся в результате реакции нитрозных газов, взвешивание проб, хемосорбцию проб исходной смеси реагентов и нитрозных газов соответственно в измеренных начальных количествах водного раствора серной кислоты и нейтрального водного раствора пероксида водорода, определение количеств водного раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование избытка раствора серной кислоты, оставшегося после хемосорбции пробы исходной смеси реагентов, и на титрование раствора азотной кислоты, образовавшегося при окончании хемосорбции нитрозных газов, определение степени окисления аммиака в соответствии по формуле
α= C/C, где C,C массовые доли соответственно аммиака в исходной смеси реагентов аммиак-кислородсодержащий газ и аммиака, окисленного до оксида азота II в нитрозных газах. Значения С и С определяют соответственно по формулам
C=
C= где mA, mн массы отбираемых проб соответственно исходной смеси реагентов аммиак-кислородсодержащий газ и нитрозных газов;
Yк- начальный объем раствора серной кислоты;
Vщ, Vщ' объемы растворов гидроксида натрия, расходуемых на титрование соответственно избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты;
KкКщ поправочные множители соответственно к растворам серной кислоты и гидроксида натрия для приведения этих растворов соответственно к молярным концентрациям С(Н2SO4) 0,05 моль/дм3 и С(NaOH) 0,1 моль/дм3;
β 0,0017 г/см3 массовая концентрация аммиака, определяющая его массу, эквивалентную 1 см3 растворов серной кислоты и гидроксида натрия с молярными концентрациями этих растворов соответственно С(Н2SO4) 0,05 моль/дм3 и С(NaOH)0,1 моль/дм3.
Поправочный множитель число, на которое умножают результат измерения с целью исключения систематической погрешности, в данном случае для приведения значений концентрации растворов серной кислоты и гидроксида натрия к номинальным значениям (ГОСТ 16263-70). Метрология. Термины и определения, с. 22).
Основным недостатком этого способа является также большая величина суммарной погрешности определения степени окисления аммиака, обусловленная вышеприведенной последовательностью операций и конечной формулой для определения степени окисления аммиака, представленными выше. Проведенные расчеты на основе указанной последовательности операций и формулы для степени окисления аммиака показали, что доверительные границы относительной и абсолютной суммарных погрешностей результата определения степени окисления аммиака, вычисляемых по методическим указаниям составляют соответственно ±2,4% и ±2,3% при среднем значении степени окисления аммиака α= 93,9% для условий работы реактора каталитического окисления аммиака, описанных в примере N 2 при доверительной вероятности Р=0,95.
Целью изобретения является уменьшение суммарной погрешности определения степени окисления аммиака до оксида азота II в реакторе каталитического окисления аммиака.
Это достигается использованием способа определения степени окисления аммиака до оксида азота II в реакторе каталитического окисления аммиака, включающий отбор проб из реактора исходной смеси реагентов аммиак-кислородсодержащий газ и нитрозных газов, взвешивание проб, хемосорбцию проб исходной смеси реагентов и нитрозных газов соответственно в измеренных начальных количествах водного раствора серной кислоты и нейтрального водного раствора пероксида водорода, определение количеств водного раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование избытка раствора серной кислоты, оставшегося после хемосорбции пробы исходной смеси реагентов, и на титрование раствора азотной кислоты, образовавшегося по окончании хемосорбции нитрозных газов, определение степени окисления аммиака. Согласно предлагаемому способу предварительно определяют в отдельной емкости отношение масс водных растворов гидроксида натрия и серной кислоты путем взаимного титрования этих растворов, затем определяют при помощи взвешивания начальное количество раствора серной кислоты, а также количество растворов гидроксида натрия, расходуемых на титрование избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты, и определяют степень окисления аммиака по формуле:
α где mA, mн массы отбираемых проб соответственно исходной смеси реагентов аммиак-кислородсодержащий газ и нитрозных газов;
mрк начальная масса раствора серной кислоты;
mрщ, mрщ' массы растворов гидроксида натрия, расходуемых соответственно на титрование избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты;
К mщ/mк предварительно определяемое в отдельной емкости отношение масс водных растворов гидроксида натрия mщ и серной кислоты mк;
f и Z эмпирические коэффициенты определения погрешностей вышеуказанных параметров по аммиаку и оксиду азота II, равные соответственно 0,74-1,33 и 0,81-1,22.
Использование предложенного способа позволит уменьшить по сравнению с прототипом суммарную погрешность определения степени окисления аммиака до оксида азота П примерно в 3 раза. При этом доверительные границы относительной и абсолютной суммарных погрешностей определения степени окисления аммиака до оксида азота П по предлагаемому способу уменьшены по сравнению с прототипом соответственно от ±2,4% до ±0,78% и от ±2,3% до ±0,75%
Ниже приведены результаты и условия проведения сравнительных промышленных испытаний способов определения степени окисления аммиака до оксида азота П в реакторе каталитического окисления аммиака: способа по предлагаемому изобретению (пример N 1), способов, реализуемых за пределами эмпирических коэффициентов f и Z, указанными в формуле изобретения (примеры 2 и 3) и способа-прототипа (пример 4). Примеры приведены для средних значений степени окисления аммиака до оксида азота П.
П р и м е р 1 (по изобретению). Испытания проводят на промышленном реакторе каталитического окисления аммиака, работающем в составе отечественного агрегата неконцентрированной азотной кислоты АК-72 мощностью 1150 т НNO3/сут. Исходную смесь реагентов аммиак-кислородсодержащий газ (АКГ) с массовой долей аммиака в ней 6,23% (или объемной долей приблизительно 10%) подают сверху вниз на горизонтально расположенный в реакторе катализатор. Последний представляет из себя пакет, состоящий из семи платиноидных сеток с рабочим диаметром 3800 мм (ГОСТы: состав 13498-78, на геометрические параметры 3193-74). Температуры АКГ и образовавшихся после катализатора нитрозных газов (НГ) составляют соответственно 170оС и 860оС. Абсолютное давление в реакторе 0,343 МПа (3,5 кгс/см2). Устройства для отбора проб АКГ и НГ расположены соответственно до и после пакета платиноидных сеток и представляют из себя горизонтально расположенную внутри корпуса реактора полую трубу ⊘ 25 мм, которая снаружи этого корпуса переходит в трубу ⊘ 10 мм с установленным на ней вентилем. Отбор проб АКГ и НГ осуществляют в отвакуумированные шары Гайяра, вместимостью приблизительно 0,5˙10-3 м3. Для этого на каждый ниппель шара Гайяра надевают специальный пробоотборник. Последний представляет из себя капиллярную трубку с наружным диаметром ⊘ 1,5 мм и длиной l 150 мм, к одному концу которой припаян ниппель, а другой торец трубки наглухо запаян. При этом в боковой поверхности капиллярной трубки рядом с запаянным торцом имеется отверстие для прохода пробы анализируемого газа. Отбор проб газов осуществляют следующим образом. Ниппели пробоотборника и шара Гайяра соединяют специальным коротким вакуумным резиновым шлангом, а саму капиллярную трубку вводят коаксиально в трубку диаметром 10 мм, через которую после предварительного открытия вентиля подают анализируемый газ. Данная конструкция пробоотборника позволяет отбирать одновременно из одного и того же поток газа (АКГ или НГ) несколько параллельных проб, одну из которых используют для определения степени окисления аммиака по настоящему предполагаемому изобретению, а другие по способу-пpототипу и способам, которые реализуются за пределами эмпирических коэффициентов f и Z, указанными в формуле изобретения. Отбор проб АКГ и НГ в шары Гайяра производят одновременно и попарно. Каждую такую пару используют для определения одного значения степени окисления аммиака. По окончании хемосорбции проб АКГ и НГ соответственно в измеренных и внесенных заранее начальных количествах водного раствора серной кислоты и нейтрального водного раствора пероксида водорода, определяют количества водного раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование избытка раствора серной кислоты, оставшегося после хемосорбции пробы АКГ, и на титрование раствора азотной кислоты, образовавшего по окончании хемосорбции НГ. При этом начальное количество раствора серной кислоты, а также количества растворов гидроксида натрия, расходуемых на титрование избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты определяют при помощи взвешивания. Предварительно определяют в отдельной емкости отношение масс водных растворов гидроксида натрия и серной кислоты путем взаимного титрования этих растворов. Определяют степень окисления аммиака по формуле:
α 0,9563 (95,63%) где mA 0,4107 г; mн 0,4127 г массы отбираемых проб соответственно АКГ и НГ;
mрк 50,0558 г начальная масса раствора серной кислоты;
mрщ 35,4095 г, mрщ' 12,4521 массы растворов гидроксида натрия, расходуемых соответственно на титрование избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты;
K mщ/mк 1,0091 предварительно определяемое в отдельной емкости отношение масс водных растворов соответственно гидроксида натрия mщ 50,6120 г и серной кислоты mк 50,1556 г;
f 0,955, Z 1,113 эмпирические коэффициенты определения погрешностей вышеуказанных параметров соответственно по аммиаку и оксиду азота П.
Объем выборки экспериментально определенных значений степени окисления аммиака равен 20. Исходя из предложенной в изобретении последовательности операций и формулы для определения степени окисления аммиака (П.1) доверительные границы относительной и абсолютной суммарных погрешностей результата определения степени окисления аммиака, вычисляемых по методическим указаниям, составляют соответственно ±0,78% и ±0,75% при среднем значении степени окисления аммиака α 95,63% и доверительной вероятности Р 0,95. При этом значение относительной погрешности определения степени окисления аммиака, равное δα/α= ±0,78% получают делением абсолютной погрешности, равной δα±0,75% на среднее значение α= 95,63% Окончательный результат определения степени окисления аммиака до оксида азота П можно представить в виде:
α 95,63±0,75% при Р 0,95.
П р и м е р 2. (За пределами эмпирических коэффициентов f и Z, указанными в формуле изобретения). Испытания проводят на промышленном реакторе каталитического окисления аммиака при условиях, описанных в примере 1, с тем отличием, что значения эмпирических коэффициентов определения погрешностей, входящих в формулу изобретения параметров по аммиаку и оксиду азота П, выбирают за пределами этих коэффициентов, указанными в формуле изобретения. Конструкция пробоотборников, как отмечено в примере 1, позволяла отбирать из одного и того же потока газа две параллельные пробы, одна из которых использовалась для определения степени окисления аммиака по данному способу, а другая для определения степени окисления аммиака согласно предлагаемому изобретению Степень окисления аммиака определяют по формуле
α 95,10% где mА 0,4017 г, mн 0,4214 г массы отбираемых проб соответственно АКГ и НГ;
mрк 50,1011 г начальная масса раствора серной кислоты;
mрщ 35,7865 г, mрщ'= 13,1771 г массы растворов гидроксида натрия, расходуемых соответственно на титрование избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты;
K mщ/mк 1,0091 предварительно определяемое в отдельной емкости отношение масс водных растворов соответственно гидроксида натрия mщ 60,6120 г и серной кислоты mк 50,1556 г;
f 0,651, Z 0,728 эмпирические коэффициенты определения погрешностей вышеуказанных параметров соответственно по аммиаку и оксиду азота П.
Объем выборки экспериментально определенных значений степени окисления аммиака равен 20. Доверительные границы относительной и абсолютной суммарных погрешностей результата определения степени окисления аммиака, вычисляемых по методическим указаниям, составляют соответственно ±1,2% и ±1,1% при среднем значении степени окисления аммиака α= 95,1% и доверительной вероятности Р0,95. При этом значение относительной погрешности определения степени окисления аммиака, равное δα/α ±1,2% получают делением абсолютной погрешности, равной ±1,1% на среднее значение α= 0,95,1% Окончательный результат определения степени окисления аммиака до оксида азота П можно представить в виде:
α 95,1±1,1% при Р 0,95.
П р и м е р 3. (За пределами эмпирических коэффициентов f и Z, указанными в формуле изобретения). Испытания проводят на промышленном реакторе каталитического окисления аммиака при условиях, описанных в примере 1, с тем отличием, что значение эмпирических коэффициентов определения погрешностей, входящих в формулу изобретения параметров по аммиаку и оксиду азота П, выбирают за пределами этих коэффициентов, указанными в формуле изобретения. Конструкция пробоотборников, как отмечено в примере 1, позволяла отбирать из одного и того же потока газа две параллельных пробы, одна из которых использовалась для определения степени окисления аммиака по данному способу, а другая для определения степени окисления аммиака согласно предполагаемому изобретению. Степень окисления аммиака определяют по формуле:
α 95,21%
где mА 0,4182 г, mн 0,4228 г массы отбираемых проб соответственно АКГ и НГ;
mрк 50,0905 г начальная масса раствора серной кислоты;
mрщ 35,1687 г, mрщ' 13,5333 г массы растворов гидроксида натрия, расходуемых соответственно на титрование избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты;
К mщ/mк 1,0091 предварительно определяемое в отдельной емкости отношение масс водных растворов гидроксида натрия mщ 50,6120 г и серной кислоты mк 50,1556 г;
f 1,321, Z 1,445 эмпирические коэффициенты определения погрешностей вышеуказанных параметров соответственно по аммиаку и оксиду азота П.
Объем выборки экспериментально определенных значений степени окисления аммиака равен 20. Доверительные границы относительной и абсолютной суммарной погрешностей результата определения степени окисления аммиака, вычисляемых по методическим указаниям составляют соответственно ±1,3% и ±1,2% при среднем значении степени окисления аммиака 95,2% и доверительной вероятности Р 0,95. При этом значение относительной погрешности определения степени окисления аммиака, равное δα/α= ±1,3% получают делением абсолютной погрешности, равной ±1,2% на среднее значение α95,2% Окончательный результат определения степени окисления аммиака до оксида азота П можно представить в виде:
α= 95,1 ± 1,2% при Р 0,95.
П р и м е р 4 (по прототипу). Испытания проводят на промышленном реакторе каталитического окисления аммиака, работающем в составе отечественного агрегата неконцентрированной азотной кислоты АК-72 и при условиях, описанных в примере 1. Конструкция пробоотборника, как отмечено в примере 1, позволяла отбирать из одного и того же потока газа две параллельные пробы, одна из которых использовалась для определения степени окисления аммиака по способу-прототипу, а другая для определения степени окисления аммиака согласно предполагаемому изобретению. Степень окисления аммиака вычисляют по формуле:
α= С/C= 0,939 (93,9% ), ( П. 2) где С 6,23 ˙10-2, С 5,85˙10-2 массовые доли соответственно аммиака, АКГ и аммиака, окисленного до оксида азота П в НГ. Величины С и С определяют соответственно по формулам:
C= 6,23·10-2(6,23%) (П.3)
C= 5,85·10-2(5,85% ), (П.4) где mA 0,4205 г, mн 0,4220 г массы отбираемых проб соответственно АКГ и НГ;
Vк 50 см3 начальный объем раствора серной кислоты;
Vщ 34,50 см3, Vщ1 14,46 см3 объемы растворов гидроксида натрия, расходуемых на титрование соответственно избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты;
Kк 0,001, Кщ 1,004 поправочные множители к растворам соответственно серной кислоты и гидроксида натрия для приведенных этих растворов к молярным концентрациям соответственно С(Н2SO4)0,05 моль/дм3 и С(NaOH) 0,1 моль/дм3, β= 0,017 г/см3 массовая концентрация аммиака, определяющая его массу, эквивалентную 1 см3растворов серной кислоты и гидроксида натрия с молярными концентрациями этих растворов соответственно С(Н2SO4) 0,05 моль/дм3 и C(NaOH)0,1 моль/дм3.
Объем выборки экспериментально определенных значений степени окисления аммиака равен 20. Исходя из описаний последовательности операций и приведенных формул (П.2-П.4) для определения степени окисления аммиака доверительные границы относительной и абсолютной суммарной погрешностей результата определения степени окисления аммиака, вычисляемых по методическим указаниям составляют соответственно ±2,4% и ±2,3% при среднем значении степени окисления аммиака α= 93,9% и доверительной вероятности Р0,95. При этом значение относительной погрешности определения степени окисления аммиака, равное δα/α= ±2,4% получают делением абсолютной погрешности, равной δα= ±2,3% на среднее значение α= 93,9% Окончательный результат определения степени окисления аммиака до оксида азота П можно представить в виде:
α 93,9 ±2,3% при Р 0,95.
Результаты сравнительных испытаний способа-прототипа, способа по предлагаемому изобретению и способам, которые реализуются за пределами эмпирических коэффициентов f и Z, указанными в формуле изобретения, представлены в таблице. Для удобства сравнения в таблице также приведены результаты сравнительных испытаний двух способов-аналогов. Условия проведения сравнительных промышленных испытаний по способам-аналогам опущены.
Сравнительные испытания указанных способов проведены в одинаковых условиях на одном и том же устройстве для отбора проб в одном и том же реакторе окисления аммиака при постоянном режиме его работы. В первом столбце таблицы представлены способы определения степени окисления аммиака до оксида азота П. Во втором столбце указаны средние значения степени окисления аммиака. В третьем и пятом столбцах приведены доверительные границы соответственно абсолютной и относительной погрешностей определения степени окисления аммиака, полученных в соответствии с методическими указаниями при доверительной вероятности Р 0,95. В четвертом столбце для наглядности отмечен интервал значений степени окисления аммиака, в котором могут находиться действительные (фактические) значения степени окисления аммиака по каждому из указанных способов при доверительной вероятности Р 0,95. Из приведенных в таблице сравнительных испытаний способов следует, что суммарная погрешность определения степени окисления аммиака до оксида азота П по предлагаемому изобретению уменьшена в 3 раза как по сравнению со способом-прототипом, как и по сравнению со способами-аналогами (при этом доверительные границы относительной и абсолютной суммарных погрешностей определения степени окисления аммиака до оксида П по предлагаемому способу уменьшены по сравнению с прототипом соответственно от ±2,4% до ±0,78% и от ±2,3% до ±0,75%).
Формула изобретения: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА ДО ОКСИДА АЗОТА II в реакторе каталитического окисления аммиака, включающий отбор проб из реактора исходной смеси реагентов аммиак-кислородсодержащий газ и нитрозных газов, взвешивание проб, хемосорбцию проб исходной смеси реагентов и нитрозных газов соответственно в измеренных начальных количествах водного раствора серной кислоты и нейтрального водного раствора пероксида водорода, определение количеств водного раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование избытка раствора серной кислоты, оставшегося после хемосорбции пробы исходной смеси реагентов, и на титрование раствора азотной кислоты, образовавшегося по окончании хемосорбции нитрозных газов и определение степени окисления аммиака, отличающийся тем, что предварительно определяют в отдельной емкости отношение масс водных растворов гидроксида натрия и серной кислоты путем взаимного титрования этих растворов, затем определяют при помощи взвешивания начальное количество раствора серной кислоты, а также количества растворов гидроксида натрия, расходуемых на титрование избытка серной кислоты и раствора азотной кислоты и определяют степень окисления аммиака по формуле

где mA, mn - массы отбираемых проб соответственно исходной смеси реагентов аммиак-кислородсодержащий газ и нитрозных газов;
mрк - начальная масса раствора серной кислоты;
mрщ, - массы растворов гидроксида натрия, расходуемых соответственно на титрование избытка раствора серной кислоты и раствора азотной кислоты;
К = mщ/mк - предварительно определяемое в отдельной емкости отношение масс водных растворов гидроксида натрия mщ и серной кислоты mк;
f и Z - эмпирические коэффициенты определения погрешностей параметров по аммиаку и оксиду азота II, равные соответственно 0,74 - 1,33 и 0,81 - 1,22.