分析仪器在小氮肥厂应用小结.pdf

分析仪器在小氮肥厂应用小结郑诏仁(云南省通海县氮肥厂 652704)1 常见实验室分析仪器1.1 奥氏气体分析仪作为一种经典的化学式手动分析器,奥氏气体分析仪具有价格便宜、 操作方便、 维修容易等优点,所以从小氮肥诞生至今,该仪器一直在广泛应用着,常用于半水煤气中CO2、O2、CO、H2等的含量测定奥氏气体分析仪的测定误差除了 《小氮肥厂生产分析规程》(化学工业出版社1996年9 月第1版,以下简称 《规程》)中介绍的几种以外,还应注意以下几点1)梳形管容积对分析结果的影响:梳形管容积对吸收法干扰较小,但对爆炸法的影响则比较大如某试样由φ(H2) = 99. 0 %的H2和N2组 成,若取20 mL样气、80 mL空气通电爆炸,假设梳形管容积为1 mL ,那么在分析过程中就多1 mL样气爆炸,其反应式为:2H2(g) +O2(g)ϖ2H2O(l)由反应式知道氢的缩减体积为C=3 2VH2,那么1 mL样气的缩减体积为C= 1.5 mL ,根据缩减体积算出1 mL氢在试样中的体积分数:φ(H2) =2 3C×100 20×% = 5 %通过计算知道,在测定φ(H2) = 99. 0 %的样 气时,梳形管容积每毫升可使分析结果偏高5 % ,如果测定φ(H2) = 50 %的样气,则偏高2. 5 %。

梳 形管容积的校准方法可参考 《小氮肥》2002年第4期 “膜分离氢回收岗位有关分析方法的探讨” 2)不能分析出Ar ,所以不适宜用奥氏仪分析循环气,应逐步采用气相色谱仪若没有色谱仪,可按下式粗略计算循环气中的Ar含量:φ(Ar) =φ(CH4循) φ(CH4补)×0.3式中: φ(Ar)、φ(CH4循)— — — 分别为循环气中的Ar含量和CH4含量; φ(CH4补)— — — 补充气中的CH4含量; 0.3— — — 补充气中Ar含量的近似值3)必须注意化学反应的完全程度正常生产时,常规样气按分析规程操作可以得到正确的结果当生产发生波动,气体成分变动较大,如采用爆炸法测定,必须加入足够的氧气以确保反应完全进行,以免误导生产1.2 微量硫分析仪西南化工研究院开发的WLSP - 852型微硫仪和湖北化学研究所开发的HC - 2型微硫仪,为小氮肥厂生产样气中各种微量形态硫的定性和定量检测提供了方便快捷的检测手段该仪器灵敏度高、 故障少,随着常温精脱硫新工艺的应用,小氮肥厂很有必要配备微量硫分析仪,以确保联醇催化剂、 氨合成催化剂的安全1.3 可燃气体测爆仪用奥氏仪进行动火分析测定时间长,有时存在一定误差,因此建议选用可燃气体测爆仪和奥氏仪结合使用。

常用的可燃气体测爆仪有:HRB- 1S型、RH - 31型和数字显示测爆仪等,用测爆仪时必须定期用含有检测对象的标准气对仪器进行标定,并配备相应的样气脱硫剂,以确保仪器正常测定1.4 其它其它常用的还有电导仪、 酸度计、 分光光度计、HSC - 2型化肥含水测定仪(建议该仪器用作中间控制分析、 出厂产品应严格按国家标准检验)、 气相色谱仪等有些厂还配置了先进的煤质快速分析仪、 水质分析控制成套系统等,使小氮肥厂的生产管理达到了一个新水平2 常见分析仪随着全面质量管理工作的不断发展,追求效1小氮肥 2004年 第4期 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.益、 质量、 安全已成为小氮肥企业的努力目标一 个企业生产管理的好坏,其分析仪器起着很重要的作用常见气体分析器如下2.1 微量(CO + CO2)分析仪精炼气中微量(CO + CO2)的测定是氮肥厂比较重要的分析项目,由于含量低(CO + CO2≤25×10- 6) ,所以用手工方法难以测出其组分20世纪70年代,小氮肥企业是使用联研900型电导电桥式微量CO、CO2测定仪。

这是一种半自动分析仪,要经过手工操作、 人工计算后才能得到一段时间内的平均值,有时还存在一定误差随着南京分析仪器厂DD - 10型微量CO、CO2自动分析仪的问世,使这一项目的测定迈进了一步,分析准确度提高了,化验人员也从繁琐的分析作业中解放 出来此后,各分析仪器厂研制成功的微量红外线气体分析仪,为这一项目的检测提供了更加快捷的分析手段 《规程》 中推荐使用红外分析仪的型号有:FQ - B型、HQG型、HW型、QGS型用微量CO2红外仪测定精炼气(CO + CO2)时应注意以下几点1)若样气中CO是通过I2O5转化为CO2来测定,当煤质不佳时,样气中不饱和烃可与I2O5作用生成CO2,导致微量偏高应视情况除去样气中的不饱和烃2)从反应式: I2O5+ 5CO105～110℃I2+5CO2看出,测定时必须严格控制I2O5的温度,当I2O5温度低于105℃ 时,其转化率达不到要求,会造成仪器指示值偏低更有甚者由于指标考核的原因,操作工为了使该分析数据达标,故意人为降低其转化温度,使微量分析达到指标范围,这些情况或多或少地造成了氨催化剂的慢性中毒,而合成率也相应地降低了3)有时氧化管(I2O5)前、 后处理不善,造成 游离碘进入红外仪工作气室,使仪器工作不正常。

附着在工作气室壁上的游离碘可用无水乙醇除去,若效果不佳,可试用0. 1 mol/L的Na2S2O3清洗后再用无水乙醇除去,最后用绸布擦净,使仪器恢复正常上海化工研究院仪表厂开发成功的G QH - T- 98型双组分微量红外分析仪,使上述问题迎刃而解该仪器不需任何化学预处理,避免了因I2O5失效和人为因素造成的微量偏低假象,为我国小氮肥企业测定CO、CO2的含量提供了更 为可靠、 先进的分析仪器,确保了合成催化剂的安 全,在全国近百家氮肥厂中使用,效果良好2.2 常量红外线气体分析仪 常量红外线分析仪常用来连续测定各种混合 气体中的CO、CO2、NH3、CH4等含量,是分析 仪中比较重要的一类 《规程》 中推荐用的型号 有:FTH - 1型、QGS型、FQC型、HQG型、HW型 使用红外线气体分析仪时,样气必须干燥、 洁净, 没有腐蚀气体存在,因此常常设置一些化学药品 来清除有害杂质,样气预处理装置的设计是否合 理,对仪器的使用寿命、 测定结果的真实性起着关 键性的作用由于维护得当,我厂在20世纪80 年代购置的FQ型红外仪至今仍在生产线上运行为了消除预处理中的常见问题,成都倍诚分 析技术开发公司生产的AR系列预处理系统具有 很好的实用性。

该装置不用化学试剂,对环境有 很强的抗腐蚀能力,全封闭结构、 本质安全防爆, 对样气预处理容量大,是分析系统的发展方 向2.3 热导式分析仪 热导式分析仪是出现最早、 种类较多且应用 较广的一类分析仪,常用来自动测定混合气 中H2、Ar、SO2等多种气体的体积分数国产型号有:QRD - 110Z、QRD - 111A、QRD - 111Z、RD -004等2.4 氧分析仪 半水煤气中氧含量的分析常采用热磁式 氧分析仪,国内常见型号有QZS系列和CD系列 原化工部曾推荐使用过KY- ZB型控氧仪,该仪 器灵敏度高,带有报警装置,存在的问题是电极寿 命只有6个月左右,建议生产厂家做进一步研究 和改进2.5 其它 其它常见的分析仪还有工业酸度计、 工 业气相色谱仪等2.6 气体分析仪的校准 众所周知,热工仪表是采用标准仪器进行校准,而分析仪表是采用标准气来标定为确保分2小氮肥 2004年 第4期 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.析仪器的精度,合理地选择标准气非常重要。

目 前,多数厂家是向专业配气站订购钢瓶装标准气 来校准分析仪器,但地处偏远的小厂零星购气和 运输比较困难,所以应因地制宜地动手配气来满 足生产的需要但要注意的是,测定标准气含量 的仪器,其精度必须大于被校分析仪的精度3 分析仪的扩大应用 (1)车间空气中CO含量的测定用精炼微量CO2红外仪,将量程按10 L/ h标定后,配以适 当的预处理器,就可进行测定 (2)氨催化剂还原水汽浓度的自动测定随着新型氨催化剂的研制开发成功,催化剂的使用 寿命也大大延长了对于几年才测定一次的水汽 浓度,若专门购置仪器则很不合算但水汽浓度 的控制又是催化剂还原成败的关键,按 《规程》 中 的首选方法 “碱石棉吸收称量法” 进行分析,有时 候会出现滞后现象,气相色谱法灵敏度虽高,但是 一般小厂又不具备为了适应生产需求,采用了微量-常量自动分析器法,并在HG- 1型氨合成 催化剂和A301型氨合成催化剂升温还原时进行 了应用,取得了较好效果该法的原理是:气体中 的微量水分与电石反应生成乙炔气,乙炔气被I2O5氧化成CO2,产生的CO2用DD - 10型分析仪(精炼备机,量程0～1 000×10- 6)和CO2红外仪 (碳化备机,量程0～1 %)定量分析。

当水汽浓度<1 000×10- 6时,测定值以DD - 10型分析仪为 准,大于1 000×10- 6(即0. 1 %)时,停止使用DD - 10型分析仪,测定结果以红外仪为准根据测 得的CO2的量,计算出水汽浓度由于该法能够 连续反映出生产过程中的动态信息,所以工艺操 作人员能及时进行有效的调节同时避免了 “称 量法” 中频繁地换反应管、 称量等分析程序,减少 了系统误差,受到分析、 操作人员的欢迎3)碳化尾气中氨含量的连续自动测定利用 “报损” 的微量分析仪改装,详见 《规程》439页 的介绍4 分析仪器在应用方面的几个问题(1)对分析仪不够重视有人把分析仪与热工仪表同等看待,甚至认为分析仪表没有热工仪表重要,这是一个认识上的误区因为气体 分析仪一般由气路系统及电路系统两大部分组成,1台气体分析仪实际上是1套完整的小型化工工 艺系统,样气流经这个系统时会发生各种物理变化 及化学变化,要了解这一点,要达到一定的水平,必须经过大量的实验,才能使分析仪器在各种场合应 用自如,在生产线上 “稳、 准、 灵” 地发挥作用所以 说:“气体分析是一门实验科学” 这句话真实地反映 出了仪器分析工作者的实际情况。

2)购买分析仪不选择比较有人担心选型不对、 怕担风险,就按过去的型号选购,殊不知分 析仪发展更新很快,若购置了过时的产品是适应 不了生产发展的3)分析仪是一种计量器具,小氮肥企业不仅要正确地用好,同时必须和国家标准计量管理部门建立起一定的质量标准传递关系,接受政府 有关技术监督部门的指导和监督,使本企业分析 系统走向正规化管理4)小氮肥厂经济效益不高,每分钱都来之不易,因此建议选用价廉质好的国产仪器,精心管理,因地制宜地做好自动分析工作如果条件允 许,为稳定工艺、 提高产品质量、 加强市场竞争力, 也可适当引进国外先进的分析仪器配套工艺,从 而缩小国内仪器的水平差距5)根据分析仪器性能,编制操作规程,使分析人员能正确使用仪器,并制定相应的考核制度 同时建立分析仪器使用管理档案,及时总结经验, 加以提高5 现状与发展趋势(1)随着小氮肥生产的不断发展,对分析仪的质量和性能要求也在不断提高,这大大促进了 国产分析仪的进一步发展2)加强配套分析仪,可以稳定工艺,提高管理水平这种应用趋势也在逐步推广3)随着分析仪制造技术的发展,国内不少仪器生产厂家先后引进了国外先进的仪器制造技 术如重庆川仪九厂从德国H (2)在现有生产基础上, 少耗资金,进行局部的技术改造,并加强企业管 理,力争把能耗降到现有条件下的最低限度,对大 多数厂来说,这具有普遍的现实意义。

但从热力学分析看出,要节能降耗只有提高火用效率在实际生产过程中,火用损失很大,一般小合成 氨厂火用的损失情况见表1表1以天然气为原料,常压间歇转化制气、 中低变、 甲烷。