[发明专利]气体中微量氨的测定方法及测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及化工分析采样技术领域，具体而言，涉及一种气体中微量氨的测定方法及测定装置。

背景技术

在煤制甲醇生产过程中，气体中微量氨的准确分析非常重要，氨控制不好超出指标会造成合成触媒中毒和甲醇产品不合格（如甲醇出现异味、三甲胺超标等）。目前，在化工生产行业气体中常量氨的分析已有兰舒仪法、奥氏气体仪法、烟斗法、酸碱中和法、色谱法、苯特量管法等多种成熟、可靠的方法供选择和采用。对于煤制甲醇过程合成气、新鲜气中微量氨（10～100ppm）的分析方法尚无标准方法可循，虽然气体中微量氨已有分析方法如氨检测管法、气相色谱法和中和滴定法，但这三种方法都存在着较大的局限性，还不能很好地满足煤制甲醇新鲜气和合成气的快速分析需要，具体分析如下：

（1）氨检测管法：

a）方法原理：用注射器抽取定量(视气体中氨含量确定，一般抽取100mL）样品气体后以一定速度(5mL/s为宜)均匀注入检测管中，当气体通过一定长度内径的带有刻度附有一定量化学试剂（即指示粉，是以硫酸钡、硅胶或两者混合物作为载体，百里酚蓝、甲基百里酚蓝作为显色剂）的活性硅胶比长管时，即与硅胶所载化学试剂定量反应产生一色柱，色柱长度与所测气体的含量成正比，故可通过读取色柱长度指示值得被测气体中氨的含量。

该检测方法的优点是分析操作安全、快速、简便，成本低廉，携带方便，现场就可以完成分析。但该检测方法的适用范围较窄，特别是对操作环境温度要求非常严格，仅适用于环境温度在15℃以上的室内外环境气体、检修作业受限空间等空间气体中微量氨的分析或职业卫生检测，不能直接用于媒制甲醇过程合成气和新鲜气等工艺气体中微量氨的测定。究其原因，主要是由于其对进样速度和测定环境温度等要求较苛刻，环境温度低时样气中的氨和检测管中的化学试剂很难发生化学反应而变色，分析误差大。

（2）气相色谱法

在一定色谱条件（根据色谱仪及样品具体设定参数）下，将采集的样品气与色谱进样阀相连并进样，以chromosorb-104或GDX-403柱分离，TCD检测器检测，外标法或面积归一法定量计算气体中氨含量。主要的仪器为带有TCD检测器及工作站的气相色谱仪1台；装有chromosorb-104或GDX-403的填充柱1根；标准气及载气等。

气相色谱法作为一种经典的分析方法被广泛应用，但现有气相色谱技术在分析气体中氨含量低于1000ppm时非常困难，再现性差，误差大。为解决此难题，一般是将样品气通过真空泵导入采样管线和样品环，载气将样品环中的气体带入色谱系统，通过预分离柱和分析柱使样品气中的氨与其它组分分离。分离后的氨进入TCD检测器检测分析。此方法虽然极大地提高了色谱检测限和灵敏度，使色谱法可以分析氨含量低于1000ppm的气体样品变为可能，但是，该方法要求采样量要大，需要由复杂的系统色谱分步切换完成分析，不仅操作复杂、费时且成本高，而且还不能在现场完成分析，对于氨含量仅为10～100ppm的甲醇新鲜气和合成气的分析也很困难，很难快速、精准地完成分析。

（3）中和滴定法

把一定量的待测样品气通入硫酸溶液中吸收其中的氨，过剩的硫酸用氢氧化钠标准滴定溶液回滴，根据消耗的硫酸量，计算氨的含量。原理反应方程式为：2NH₃+H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄，NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O。主要试剂和仪器：硫酸标准溶液、氢氧化钠标准溶液、甲基红-亚甲基蓝混合指示剂、湿式气体流量计、滴定管、锥形瓶、洗气瓶等。

中和滴定法一般是采用串联两个吸收瓶来实现，在与物料管线相连的吸收瓶中加入一定量的硫酸标准溶液和甲基红-亚甲基蓝混合指示剂，同样另一个吸收瓶中也装入了一定量的硫酸标准溶液和甲基红-亚甲基蓝混合指示剂。采集时，打开采样阀门从物料管线中采集一定量（记录流量计读数）的气体样品，当两个吸收瓶中的甲基红-亚甲基蓝混合指示剂由红色变成灰蓝色时，表示反应完成，将两个吸收瓶中的硫酸吸收液倒入锥形瓶中，用蒸馏水冲洗吸收瓶，洗涤液并入锥形瓶中，用氢氧化钠标准溶液滴定至呈绿色为终点，记录滴定所消耗的氢氧化钠的体积，同时作空白试验，通过计算得样品气中氨含量。