高原地區氣體分析中壓差對分析結果的影響

2018-03-06 07:06:40，

純堿工業 2018年1期

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(中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海德令哈 817099)

在沿海平原地區的純堿廠，因為大氣壓接近于標準大氣壓，壓差很小，所以分析一些氣體含量時一般都忽略了大氣壓力，但是位于青藏高原柴達木盆地東北邊緣的德令哈海拔2 980 m，這里空氣稀薄，大氣壓低于標準大氣壓，這對我們純堿廠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一樣計算時按標準大氣壓算，忽略壓差。

1 海拔與大氣壓的關系以及計算

海拔與大氣壓的關系是，海拔越高，氣壓越低，海拔越低，氣壓越高。在3 000 m以內大致是每升高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，那么德令哈地區平均海拔為2 980 m，計算得P=1.013×105-2 980/9×100=68 189 Pa。

2 壓差對氨堿法生產過程中相關氣體分析結果的影響

2.1 相關氣體中NH3的測定

2.1.1 原理與分析過程

借助濕式氣體流量計，將2 L氣體樣品先通過預先盛有20 mL濃度為0.1000 mol/L的硫酸標準溶液的吸收瓶中，使氨與硫酸反應，然后剩余其它氣體通過濕式氣體流量計計量體積，過量的硫酸用濃度為0.1000 mol/L的氫氧化鈉標準溶液滴定，根據氫氧化鈉標準溶液消耗量計算氣體中的含氨量。

2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

2.1.2 計算公式

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

由于樣氣是先通過吸收瓶將氨吸收完后才進入濕式氣體流量計計量體積，所以最終真實的樣氣體積應是濕式氣體流量計量出的2 L加上硫酸吸收的氨的體積。若氨含量小，這部分體積結果影響不大，為了計算方便，便把這部分體積忽略，不計入樣氣體積中，但若氨含量較大時，應當加上，如下式計算：

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℃時水的飽和蒸汽壓，對于干燥氣體PH2O可略去，但我們分析氨的樣氣中基本都有水蒸汽，所以應當算進去。

2.1.3 壓差補正對結果的影響

在沿海平原地區，壓差對分析結果的影響極小，所以為了計算方便，把壓差補正這塊忽略不計，但是在高原地區，海拔高，大氣壓低，壓差對氣體體積影響較大，應當把這塊壓差補正算進去，若忽略不計會導致氨的分析結果偏低，影響生產控制。

下面就假定消耗NaOH體積為18.00 mL為例，計算不同溫度下(10～30 ℃)，壓差補正和不補正的結果，并進行對比。

表1 壓差補正對氣體中氨含量分析結果的影響

從表1中可以看出，同一消耗體積，在不同溫度下(10～30 ℃)的壓差補正前后相差在0.12%～0.15%，補正后的都高于未補正的，溫度越高相差越大，補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 相關液體中的分析

2.2.1 原理

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

2.2.2 計算公式

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

由于這個CO2氣體是酸與樣品反應出來的，它沒有水蒸汽，所以公式中壓差補正中就去掉了PH2O,這點與氨的壓差補正有區別。

2.2.3 壓差補正對結果的影響

同樣在沿海平原地區，壓差對分析結果的影響極小，所以為了計算方便，把壓差補正這塊忽略不計，但是在高原地區，海拔高，大氣壓低，壓差對氣體體積影響較大，應當把這塊壓差補正算進去，若忽略不計會導致CO2的分析結果偏高，影響生產控制。

下面就假定取樣量為1 mL，反應完后生成的CO2體積為40.00 mL為例，計算不同溫度下(10～30 ℃)，壓差補正和不補正的結果，并進行對比。

表2 壓差補正對液體中分析結果的影響

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，補正后的都低于未補正的，且補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 結論

經過一系列的計算對比，可以明顯看出平原地區與高原地區在氣體分析方面不能相提并論，是有差別的，所以高原地區應當把壓差補正算進去，讓分析結果更可靠，正確地指導生產。