Стадія виробництва кислоти

1 стадія виробництва кислоти

Ø  спалювання сірки чи випалювання колчедану:

Ø  контактне окислення SO2 до SO3 на каталізаторі:

Ø  абсорбція SO3 кислотою з утворенням олеуму:

 

Визначення сірки в сировині

Визначення вологи визначають по зменшенню маси після висушування:

W = m–m1*100% / m

Визначення золи 20 г сірки точно зважують поміщають в попередньо прокалений до постійної маси тигль, сірку повільно спалюють, залишок прокалюють в муфельній печі при 800˚С до постійної маси і зважують. Розраховують: W = m1 / m

 

Визначення діоксину сірки йодометричним методом

При пропусканні газу, який містить діоксин сірки через розчин йоду проходить окислення діоксину сірки до H2SO4:

SO2 + I2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI

По кількості взятого йоду і по кількості газу пропущеного через розчин визначають вміст діоксину сірки в газі, розрахунок вмісту діоксину сірки в газі визначають у об’ємних долях чи у відсотках по рівнянні:

SO2 = 10*K*1.095*100 / V0+10*K*1.095

Vg – об’єм витікшої води, приведеної до мілілітрів

V0 – об’єм 0,1 н розчину йоду взятого для аналізу

K – поправочний коефіцієнт, для приведення концентрації йоду до точно 0,1 н

1.095 – об’єм SO2, який відповідає 1 мл 0,1 н розчину йоду

Визначення ступеня контактування. Це відношення SO2 до SO3. Для цього визначають вміст SO2 до контактного апарату і після нього йодометричним методом. Проводять розрахунки.

Аналіз готового продукту. Визначення вмісту моногідрату – метод оснований на титруванні контактної сульфатної кислоти розчином гідрооксиду натрію в присутності метилового оранжевого:

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

Мірну колбу на 250 мл вливають 150 мл дистильованої води 5-6 г кислоти зваженої в бюксі з точністю до 0,0022, переносять в колбу, охолоджують до 20˚С і доводять до мітки. Перемішують відбирають піпеткою 20 мл цього розчину в конічну колбу і титрують 0,1 н розчином гідрооксиду натрію в присутності метилового червоного до переходу червоного забарвлення в жовте. Вміст сульфатної кислоти обчислюють за формулою:

W = V*K*0.025*250*100 / 25*m

V – об’єм гідрооксиду натрію витрачений на титрування

K – поправочний коефіцієнт

m – маса кислоти

0.025 – маса кислоти, яка відповідає 1 мл 0,5 н розчину NaOH

 

Аналіз олеуму. Визначення вільного SO3 в олеумі

Олеум чи димлячи H2SO4 являє собою розчин газу SO3 в 100% H2SO4. Склад олеуму характеризується вмістом вільного SO3 (більш 100%, яка містить в олеумі). У відповідності із стандартом він містить не менше 19% вільного SO3. Загальний вміст SO3 визначають титруванням NaOH, а далі по спеціальній таблиці знаходять вміст вільного SO3 в олеумі.

Хід визначення

В скляну ампулу на 2-3 мл з витягнутим капілярним кінцем зважують з точністю до 0,0002 г. Кульку ампули злегка нагрівають на слабкому полум’ї пальника. В ампулі утворюється розрідження, але цей гарячий капіляр опускають в аналізуючу кислоту і кислота взаємодіє з олеумом після цього кількість капіляра витирають фільтром зважують, визначають вміст відібраної проби олеуму.

Скляну банку на 400-500 мл наливають 150 мл дистильованої води поміщають кілька брусиків чи шматочків скляної палички, опускають ампулу з олеумом і щільно зактивають банку, перемішуємо вміст банки енергійно струшуючи, що продовжуємо до повного поглинання водою утвореного туману. Банку відкривають, роздавлюють скляною паличкою шматочки капіляра, зливають в банку розчин проби і додають 2-3 краплі метилового червоного і титрують NaOH. Вміст SO3 визначають за формулою:

W (SO3) = V*K*0.002*100 / m

V – об’єм NaOH витрачений на титрування

K – поправочний коефіцієнт до 0,5 н

m – маса кислоти

0.002 – маса відповідає 1 мл 0,5 н NaOH

За обчисленим вмістом SO3 по спеціальним таблицям знаходимо вміст вільного SO3 в олеумі. Вміст вільного SO3 в олеумі в масових долях, в % вираховують по формулі:

W (SO4) = (100*SO3)*98 / 18

98 – молярна маса H2SO4

18 – молярна маса води

Урок № 129-130 тема: Контроль у виробництві добрив. Визначення вмісту азоту в азотних добривах формальдегідним методом, методом Кєльдаля і нітрометричним методом. Визначення вмісту фосфору в фосфорних добривах цитратним та фото колориметричним методами. Визначення вмісту калію в калійних добривах, перхлорат ний метод

NH4OH – аміачна вода

NH4NO3 – аміачна селітра

(NH4)SO4 – сульфат амонію

KNO3 – індійська селітра

NaNO3 – чилійська селітра

Ca(NO3)2 – норвежська селітра

Є азотні, фосфорні і калійні мінеральні добрива. Для кожного добрива, що випускається є державний стандарт в якому зазначено правила прийому і відбору проби, методи аналізу, марки і технічні вимоги, упаковки, маркерування, транспортування та зберігання, гарантія виробки марки А і Б.

 

Контроль у виробництві азотних добрив

 

До азотних добрив відносять сульфат амонію, натрій, калій, аміачну селітру. Всі вони розчинні у воді і містять азот у зв’язаному вигляді. Виробництво азотних добрив повинно збільшуватись так, як в світовому масштабі, що річно вносять 25 млн тон зв’язаного азоту.

Сульфат амонію буває ІІІ сортів і містить азот в перерахунку на суху речовину не менше 20,8%, вологи не більше 0,2-0,3%, і вільної сірчаної кислоти не більше 0,005%. Аміачна селітра випускається марки А і Б. Для сірчаної кислоти марки Б, що містить нітратний і аміачний азот не менше 34,2% і фосфати в перерахунку на P2O5 - 0,5%.

Визначення аміачного азоту. Азот, який міститься в добриві амонію визначається методом відношення, або формальдегідним методом, який є простіший і швидший, бо визначення азоту проводять титруванням. Визначення азоту відгонкою потребує спеціального обладнання і затрат часу, але він є більш точним.

Формальдегідний метод. Амонійні солі при взаємодії з формальдегідом, виділяють еквівалентну кількість кислоти, яку відтитровують розчином NaOH по фенолфталеїну:

2(NH4)2SO4 + 6HCOH = (CH2)6N4 + 2H2SO4 + 6H2O

4NH4NO3 + 6HCOH = (CH2)6N4 + HNO3 + 6H2O

4NH4Cl + 6HCOH = (CH2)6N4 + HCl + 6H2O

Вміст амонійного азоту обчислюють за формулою:

X = V*0.0014*250*100 / 25*g

V – об’єм NaOH 0,1 н розчину витраченого на титрування

g – наважка проби.

Метод відгонки аміаку. Амонійні солі при взаємодії з лугом виділяють аміак, який поглинають титрованим розчином кислоти взятим у надлишку:

(NH4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

Надлишок кислоти визначають титруванням:

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

Процентний вміст аміаку вираховують за формулою:

X(NH3) = (V1*K1 – V2*K2)*0.00852*100 / g

g – наважка добрива

V1 – об’єм H2SO4 взятий для аналізу

V2 – об’єм NaOH, що пішов на титрування надлишку H2SO4.

 

Державний стандарт на аміачну селітру

 

1.  Зовнішній вигляд – показник А гранульований продукт, без по сторонніх механічних домішок;

2.  Стандартний вміст нітратного і аміачного азоту – 54%;

3.  Вміст вологи метод сушки – 0,3%, методом Фішера – 0,6;

4.  Вміст добавок в перерахунку на суху речовину: А – нітратів кальцію і магнію 0,2-0,5%, Б – фосфати 0,5-1,2%, В – сульфатів амонію 0,3-0,7;

5.  рН 10% водного розчину не менше 4;

6.  Вміст речовин нерозчинних в 10% розчині азотної кислоти не більше 0,2%;

7.  Розчинність у % не менше 100;

8.  Гранулометричний склад: вміст гранул 1-4 мм 93%, 2-3 мм не менше 50%, менше 1 мм не більше 5%;

9.  Залинок на : 5 мл не повинен бути відсутній;

10.  Механічна міцність гранул на роздавлюванні не менше 400 г на 1 ампулу.

 

Аналіз фосфатних добрив

До фосфатних добрив відносять супер фосфат простий (К(Н2РО4)*2Н2О+СаSО4), який містить Н-20%, Р2О5-13№, вологи і не більше 5% Н3РО4; подвійний супер фосфат – 41-52% Р2О5, томасшлак, преципітат, фосфорна мука Са3(РО4)2 – 19-30%Р2О5, апатити, фосфорити, кісткова мука Са3(РО4)2*СаСО3 – вони відносяться до незасвоєних фосфорних добрив.

Визначення Р2О5 це визначення ваговим або фото колориметричним методами. Природний фосфорит – розчин в кількості осаджують магнезіальною сумішшю у вигляді MgNH4PO4, який після прокалювання переходить в Mg2P2O7, який зважують, засушують і проводять розрахунок в перерахунку на Р2О5:

3Ca3(PO4)2*CaF2 + 24HCl = 6H3PO4 + 12CaCl2 + 6HF

H3PO4 + MgCl2 + 3NH4OH = MgNH4PO4 + 3H2O + 2NH4Cl

2MgNH4PO4 = Mg2P2O7 + 2NH3 + H2O

P2O5 обчислюють вміст за формулою: x = g2*0.6377*250*100 / 50*g

g2 – маса осаду

g – маса наважки

0.6377 - коефіцієнт перерахунку маси Mg2P2O7 на масу Р2О5.

Фотоколориметричний метод визначення Р2О5 метод оснований на взаємодії іонів фосфору і молібдену алюмінію з утворенням розчину синього кольору. Інтенсивність забарвлення пропорційна вмісту фосфорної кислоти в розчині. На фотоколориметрі визначають оптичну густину даного розчину, а по калібрувальній кривій обчислюють концентрацію Р2О5 % вміст за формулою:

x(Р2О5) = C*250*100 / 100*g

C – кількість Р2О5 знайдена по калібрувальному графіку

g – наважка фосфориту.

Оптичну густину визначають на ФЕК із зеленим світлофільтром із кюветною довжиною 10 мм. Перед тим будують калібрувальний графік по серії стандартних розчинів.

 

Аналіз калію в мінеральних добривах

В калійних мінеральних добривах визначають ваговим методом або методом полум’яної фотометрії.

Ваговий тетрафенілбуратний метод визначення калію в калійних добривах оснований на тому, що калій осаджують тетрафенілбуратом натрію в оцтово-кислому середовищі з подальшим висушуванням і зважуванням, одержують осад тетрафенілбурат калію. Осадження проводять на водяній бані до 40˚С. Осаду дають 5 хв відстоятися, охолоджують в ексикаторі з холодною водою, фільтрують через попередньо висушений і зважений фільтруючий тигль. Промивають три рази холодною водою, висушують в сушильній шафі при температурі 120˚С до постійної маси. Проводять розрахунки, за результати аналізу приймають середнє арифметичне значення двох паралельних значень, розходження між якими не перевищує 0,3%, коефіцієнт перерахунку К=20 на КCl складає 1,583.

 

Полумяно фотометричний метод визначення калію в складних мінеральних добривах

Метод оснований на вимірюванні інтенсивності вилучення калію, яке вводиться в полум’я у вигляді аерозолю. В полум’яній фотометрії використовують ПФН, ПФА-1 чи Сатурн. Будують калібрувальний графік, вимірюють інтенсивність випромінення стандартних розчинів, відкладаючи на осі абсцис концентрацію, а на осі ординат відповідні покази приладу.

Хід аналізу

50 мл розчину добрива відфільтровують, відбираючи піпеткою в мірну колбу на 250 мл, доводять до мітки, перемішують. 25 мл одержаного розчину, що відбирають в мірну колбу на 250 мл, доводять до мітки і перемішують. Одержаний розчин вводять в полум’яний фотометр, знімаючи показники приладу і по графіку знаходять концентрацію калію в аналізую чому розчині. Вимірюють з повтором, одержують другий результат. За результат аналізу приймають середнє арифметичне значення двох визначень, розподіл між якими не перевищує 5%. Масову долю калію в перерахунку на калій – 20, вираховують за формулою:

X = C1*C2 / 2*(100*500*200*1.205 / 5*n) %

1.205 – коефіцієнт перерахунку К2О

n – маса наважки аналізуючої проби

C1 – C2 – концентрація калію одержаного по калібрувальному графіку.