高原地區(qū)氣體分析中壓差對(duì)分析結(jié)果的影響

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(中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

在沿海平原地區(qū)的純堿廠(chǎng)，因?yàn)榇髿鈮航咏跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓，壓差很小，所以分析一些氣體含量時(shí)一般都忽略了大氣壓力，但是位于青藏高原柴達(dá)木盆地東北邊緣的德令哈海拔2 980 m，這里空氣稀薄，大氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，這對(duì)我們純堿廠(chǎng)分析一些氣體含量有一定的影響，所以我們不能像沿海平原地區(qū)一樣計(jì)算時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)大氣壓算，忽略壓差。

1 海拔與大氣壓的關(guān)系以及計(jì)算

海拔與大氣壓的關(guān)系是，海拔越高，氣壓越低，海拔越低，氣壓越高。在3 000 m以?xún)?nèi)大致是每升高12 m，大氣壓下降1 mmHg，約133 Pa，或者每上升9 m，大氣壓降低100 Pa，那么德令哈地區(qū)平均海拔為2 980 m，計(jì)算得P=1.013×105-2 980/9×100=68 189 Pa。

2 壓差對(duì)氨堿法生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)氣體分析結(jié)果的影響

2.1 相關(guān)氣體中NH3的測(cè)定

2.1.1 原理與分析過(guò)程

借助濕式氣體流量計(jì)，將2 L氣體樣品先通過(guò)預(yù)先盛有20 mL濃度為0.1000 mol/L的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸收瓶中，使氨與硫酸反應(yīng)，然后剩余其它氣體通過(guò)濕式氣體流量計(jì)計(jì)量體積，過(guò)量的硫酸用濃度為0.1000 mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，根據(jù)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量計(jì)算氣體中的含氨量。

2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

2.1.2 計(jì)算公式

NH3%=(20-V)×0.1×22.1/{V樣氣×[273/(273+t)]×[(P-PH2O)/1.013×105]}×100

由于樣氣是先通過(guò)吸收瓶將氨吸收完后才進(jìn)入濕式氣體流量計(jì)計(jì)量體積，所以最終真實(shí)的樣氣體積應(yīng)是濕式氣體流量計(jì)量出的2 L加上硫酸吸收的氨的體積。若氨含量小，這部分體積結(jié)果影響不大，為了計(jì)算方便，便把這部分體積忽略，不計(jì)入樣氣體積中，但若氨含量較大時(shí)，應(yīng)當(dāng)加上，如下式計(jì)算：

NH3%=(20-V)×0.1×22.1/{(20-V)×0.1×22.1+V樣氣×[273/(273+t)] ×[(P-PH2O)/1.013×105]} ×100

另外PH2O是t℃時(shí)水的飽和蒸汽壓，對(duì)于干燥氣體PH2O可略去，但我們分析氨的樣氣中基本都有水蒸汽，所以應(yīng)當(dāng)算進(jìn)去。

2.1.3 壓差補(bǔ)正對(duì)結(jié)果的影響

在沿海平原地區(qū)，壓差對(duì)分析結(jié)果的影響極小，所以為了計(jì)算方便，把壓差補(bǔ)正這塊忽略不計(jì)，但是在高原地區(qū)，海拔高，大氣壓低，壓差對(duì)氣體體積影響較大，應(yīng)當(dāng)把這塊壓差補(bǔ)正算進(jìn)去，若忽略不計(jì)會(huì)導(dǎo)致氨的分析結(jié)果偏低，影響生產(chǎn)控制。

下面就假定消耗NaOH體積為18.00 mL為例，計(jì)算不同溫度下(10～30 ℃)，壓差補(bǔ)正和不補(bǔ)正的結(jié)果，并進(jìn)行對(duì)比。

表1 壓差補(bǔ)正對(duì)氣體中氨含量分析結(jié)果的影響

從表1中可以看出，同一消耗體積，在不同溫度下(10～30 ℃)的壓差補(bǔ)正前后相差在0.12%～0.15%，補(bǔ)正后的都高于未補(bǔ)正的，溫度越高相差越大，補(bǔ)正前后的差距隨溫度升高而逐漸增大，而且氨含量越高，差距越大。

2.2 相關(guān)液體中的分析

2.2.1 原理

酸能與碳酸鹽或重碳酸鹽反應(yīng)，使生成的CO2氣逸出，將逸出的CO2氣體導(dǎo)入密閉的氣體量管內(nèi)，由所得的體積可計(jì)算出試樣中CO2含量。

2.2.2 計(jì)算公式

CO2(tt)=[(V2-V1)/1]×(P/1.013×105)××[273/(273+t)] ×(20/11.2)

由于這個(gè)CO2氣體是酸與樣品反應(yīng)出來(lái)的，它沒(méi)有水蒸汽，所以公式中壓差補(bǔ)正中就去掉了PH2O,這點(diǎn)與氨的壓差補(bǔ)正有區(qū)別。

2.2.3 壓差補(bǔ)正對(duì)結(jié)果的影響

同樣在沿海平原地區(qū)，壓差對(duì)分析結(jié)果的影響極小，所以為了計(jì)算方便，把壓差補(bǔ)正這塊忽略不計(jì)，但是在高原地區(qū)，海拔高，大氣壓低，壓差對(duì)氣體體積影響較大，應(yīng)當(dāng)把這塊壓差補(bǔ)正算進(jìn)去，若忽略不計(jì)會(huì)導(dǎo)致CO2的分析結(jié)果偏高，影響生產(chǎn)控制。

下面就假定取樣量為1 mL，反應(yīng)完后生成的CO2體積為40.00 mL為例，計(jì)算不同溫度下(10～30 ℃)，壓差補(bǔ)正和不補(bǔ)正的結(jié)果，并進(jìn)行對(duì)比。

表2 壓差補(bǔ)正對(duì)液體中分析結(jié)果的影響

從表2中可以看出，同一CO2體積，在不同溫度下(10～30 ℃)的壓差補(bǔ)正前后相差在21～22 tt左右，差距較大，而且溫度越低相差越大，補(bǔ)正后的都低于未補(bǔ)正的，且補(bǔ)正前后的差距隨溫度升高而逐漸減小，而且生成CO2體積越大，差距越大。

3 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)算對(duì)比，可以明顯看出平原地區(qū)與高原地區(qū)在氣體分析方面不能相提并論，是有差別的，所以高原地區(qū)應(yīng)當(dāng)把壓差補(bǔ)正算進(jìn)去，讓分析結(jié)果更可靠，正確地指導(dǎo)生產(chǎn)。

[1] 李國(guó)瑞,陳歆文．純堿生產(chǎn)分析[M]．沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1988