第二章气体分析ppt课件

1、 第二章第二章 气体分析气体分析 1 概述概述 2 气体试样的采取气体试样的采取 3 气体的化学分析法气体的化学分析法 4 气体分析的仪器气体分析的仪器 本章主要内容本章主要内容: 工业消费中常运用气体作为原料或燃工业消费中常运用气体作为原料或燃料；化工消费的化学反响经常有副产物废料；化工消费的化学反响经常有副产物废气；燃料熄灭后也消费废气如烟道气气；燃料熄灭后也消费废气如烟道气；消费厂房空气中常混有一定量消费气体；消费厂房空气中常混有一定量消费气体。 所以工业气体共分四大类：化工原料所以工业气体共分四大类：化工原料气、气体燃料、废气和厂房空气。气、气体燃料、废气和厂房空气。1 1 概述概述1

2、天然气：主要是天然气：主要是 CH495% 煤或煤或石油组成物的分解产物石油组成物的分解产物2炼油气：炼油气：CH4及其它低分子量的及其它低分子量的C、H化合物化合物 原油热处置产物原油热处置产物3焦炉煤气：焦炉煤气：H2 、CH4 煤煤800炼炼焦油气态产物焦油气态产物4水煤气：水煤气：CO、H2 水蒸气和炽热水蒸气和炽热的煤作用，得到半水煤气的煤作用，得到半水煤气5硫铁矿焙烧炉气：硫铁矿焙烧炉气： SO2 6-9% 用用于制造硫酸于制造硫酸6石灰焙烧窑气：石灰焙烧窑气：CO2 32-40% 用于用于制碱和制糖工业制碱和制糖工业 化工原料气是无机、有机合成的重要原料，化工原料气是无机、有机合

3、成的重要原料，主要有：主要有： 上述天然气、炼油气、焦炉、煤气、水煤气及半水煤气等，上述天然气、炼油气、焦炉、煤气、水煤气及半水煤气等，除了作为化工消费原料气体之外，也可作为气体燃料。除了作为化工消费原料气体之外，也可作为气体燃料。气气 体体 燃燃 料料废气：废气： 熄灭炉的烟道气的组成为熄灭炉的烟道气的组成为：N2、O2、CO2、CO、水蒸、水蒸气及少量其它气体。气及少量其它气体。 如：硫酸、硝酸厂排入大如：硫酸、硝酸厂排入大气的废气中含有少量的气的废气中含有少量的SO2和和NO2；制碱厂排出废气中含有；制碱厂排出废气中含有少量少量CO2； 总之，有机化工废气是各总之，有机化工废气是各种各样

4、的。种各样的。厂房空气：厂房空气： 消费设备漏气消费设备漏气消费厂房内空气含消消费厂房内空气含消费用气费用气危害安康危害安康甚至熄灭爆炸。甚至熄灭爆炸。气体分析意义：气体分析意义： 在工业消费中为了正常平安消费，在工业消费中为了正常平安消费，对各种对各种工业气体都要经过分析，了解其组成。工业气体都要经过分析，了解其组成。1.化工原料气化工原料气 分析正确配料分析正确配料；2.中间产品气体分析消费能否正常；中间产品气体分析消费能否正常；3.燃料熄灭后生成烟道气分析燃料熄灭后生成烟道气分析 燃燃 烧能否正常；烧能否正常；4.厂房空气分析厂房空气分析 通风、设备漏气通风、设备漏气情况情况 有无有害气

5、体有无有害气体 能否危能否危及生命及厂房平安。及生命及厂房平安。了解 检查 确定 判断%掌握成分气体分析的特点：气体分析的特点： 的变化而变或随流动性大（流大）小）质量较小（气体特点PTVm从而决定普通测定气体的普通测定气体的V而不是质量而不是质量m，并同时测定环境的，并同时测定环境的T和和P。2 2 气体试样的采取气体试样的采取 共有：共有：4部分构造、部分构造、4种采样方式、种采样方式、 3种采样方法种采样方法 装采来的毛样气体容器的气体需冷却大于冷却器气体中的机械杂质去装有玻璃棉的过滤器除过滤器采样管四部分结构C0200 4 4种采样方式种采样方式 样品；时间内采取的混合气体不同不同对象

6、或同一对象的混合试样；在生产设备的不同部位定位试样在一定时间间隔内；定期试样气样；代表一个过程或循环的可以产周期内采样一个生产循环或一个生定时间范围内；用一定的采样装置在一平均试样 3 3种采样方法种采样方法 Hg10060 mm瓶内压降至抽空容器采样法，负压太高抽气泵减压法负压不太高负压状态气体采样装置连接直接把分析仪器和采样或者橡皮气囊为采样容器，正压状态气体采样压）流水抽气法采样（低负采样管采样瓶封闭液采样法常压状态气体采样 采样方法的详细引见采样方法的详细引见: 1 1常压形状气体采样常压形状气体采样 气体形状：等于大气压或低正压或低负压气体形状：等于大气压或低正压或低负压 采样方法：

7、封锁液采样法采样方法：封锁液采样法 运用容器：采样瓶或采样管运用容器：采样瓶或采样管采样瓶安装图如下所示：采样瓶安装图如下所示：12345橡皮管旋塞弹簧夹封闭液瓶气样瓶采样瓶装置图 采样瓶采样的步骤是：采样瓶采样的步骤是： 首先瓶中注满封锁液首先瓶中注满封锁液翻开弹簧夹翻开弹簧夹55提高瓶提高瓶2 2 封锁液进入封锁液进入1 1 瓶瓶1 1空空气排尽。气排尽。 然后经旋塞然后经旋塞4 4和橡皮管和橡皮管33与采样管衔接与采样管衔接降低降低瓶瓶22气体进入瓶气体进入瓶11至至需求量关旋塞需求量关旋塞4 4夹紧弹簧夹紧弹簧5 5 完成采样任务完成采样任务气样管安装图如下：气样管安装图如下：1234

8、旋塞旋塞封闭液瓶气样管装置气样管 气样管采样步骤：气样管采样步骤： 首先瓶首先瓶4 4中注满封锁中注满封锁液液开旋塞开旋塞2 2 、 3 3 提高瓶提高瓶4 4 封锁封锁液进入并充溢管液进入并充溢管1 1 排虽然排虽然1 1空气。空气。 再经管再经管1 1和旋塞、橡和旋塞、橡皮管皮管与采样管衔与采样管衔接接降低瓶降低瓶44气体气体进入管至封锁液降进入管至封锁液降至旋塞至旋塞2 2以下以下关旋关旋塞塞2 2 、 3 3 完成完成采样任务。采样任务。抽气泵减压法采样步骤：抽气泵减压法采样步骤： 适用于低气压或负压不太高的负压形状适用于低气压或负压不太高的负压形状气体气体 1645首首先先将将气气样

9、样管管 和和橡橡皮皮管管与与采采样样管管连连接接将将真真空空泵泵 经经橡橡皮皮管管与与自自来来水水龙龙头头连连接接 2 32 3然然后后开开启启自自来来水水龙龙头头和和旋旋塞塞 、使使流流水水真真空空泵泵产产生生负负压压将将气气体体抽抽入入气气样样管管经经过过一一定定时时间间关关闭闭自自来来水水龙龙头头及及旋旋塞塞 、完完成成采采样样工工作作12345气样管旋塞旋塞流水真空泵橡皮管橡皮管流水抽气法采样装置图6 阐明：阐明： 假设用气样管采样，那么假设用气样管采样，那么进展分析时，先将气样管旋塞进展分析时，先将气样管旋塞2的一端经橡皮管和气体分析仪的一端经橡皮管和气体分析仪器的进气管衔接，旋塞器

10、的进气管衔接，旋塞3的一端的一端插入不能溶解被分析气体的封插入不能溶解被分析气体的封锁液中，然后利用气体分析仪锁液中，然后利用气体分析仪器的水准瓶产生的负压将气体器的水准瓶产生的负压将气体吸入气体分析仪器中。吸入气体分析仪器中。气体形状：气体压力远高于大气压力的为正压气体；气体形状：气体压力远高于大气压力的为正压气体； 采样工具：采样瓶、采样管、橡皮囊或直接采样。采样工具：采样瓶、采样管、橡皮囊或直接采样。特点：不要改动封锁液的位置，气体借助本人的正压特点：不要改动封锁液的位置，气体借助本人的正压进入气体的气囊。进入气体的气囊。本卷须知：压力过大，应留意调整采样管旋塞，或者本卷须知：压力过大，

11、应留意调整采样管旋塞，或者在采样安装与气体容器之间加装缓冲瓶。在采样安装与气体容器之间加装缓冲瓶。2 2正压形状气体的采样正压形状气体的采样3.负压形状气体的采样负压形状气体的采样气体形状：远低于大气压力的气体称负压气体；气体形状：远低于大气压力的气体称负压气体；采样方法：采样方法： 抽气泵减压法负压不太抽气泵减压法负压不太 高高 ； 抽空容器法负压过高，抽空容器是抽空容器法负压过高，抽空容器是0.5 3.0L容器，由优质厚壁的玻璃瓶或管瓶组成具有旋容器，由优质厚壁的玻璃瓶或管瓶组成具有旋塞。塞。负压形状气体的采样采样步骤：负压形状气体的采样采样步骤：称重；关旋塞以下瓶或管中压力降至管中的空气

12、用机械真空泵抽去瓶或采样前mmHg 10060 气体重量两次称重差得到关旋塞，称重气体因负压被吸入容器然后开旋塞采样装置连接经橡皮管将真空容器与采样时 3. 气体的化学分析方法气体的化学分析方法氧化铜燃烧法缓燃法爆烧法燃烧法气体重量法气体容量滴定法气体容量法吸收法分两大类 1 1原理：利用气体的化学特性，使混合气原理：利用气体的化学特性，使混合气和特定试剂接触。那么混合气体中的被测组和特定试剂接触。那么混合气体中的被测组分与试剂发生化学反响被定量吸收，其它组分与试剂发生化学反响被定量吸收，其它组成那么不发生反响或不干扰。成那么不发生反响或不干扰。假设吸收前后的温度及压力一致，那么吸收假设吸收前

13、后的温度及压力一致，那么吸收前后的体积之差即为被测组分的体积。前后的体积之差即为被测组分的体积。一、一、 吸收法吸收法一一 气体容量法或气体体积气体容量法或气体体积原理：原理：根据吸收前后体积之差根据吸收前后体积之差=被测组分体积计算出被测组分体积计算出体积比体积比V/V的分数的分数 定产生吸收体积差被测物与试剂反应特定试剂仪器混合气)(损测测体积差特定试剂转化吸收气体液固试样推广V 例如：混合气：例如：混合气： 不被吸收特定试剂2)KOH(22OCOO 钢铁样中C的测定：C)( COKOCOO202CO322KOH22C125,O V测体积差通固体2. 气体吸收剂及吸收顺序 定义：用来吸收气

14、体的试剂称作气体 吸收剂；重点良好的吸附剂是固态：如固态海绵状钯良好的吸附剂溶液是液态：如种类有：22HCOKOH 以煤气为例讲解气体的吸收剂及吸收以煤气为例讲解气体的吸收剂及吸收 顺序，其中煤气的组成成分为：顺序，其中煤气的组成成分为：不被吸收，不能燃烧燃烧法苯、甲苯炔（乙）烯（乙、丙、丁）不饱和烃煤气主要成分22422NHCHCOOCO吸收容量法吸收法煤气中各种成分的吸附剂及吸附顺序表煤气中各种成分的吸附剂及吸附顺序表成分成分吸附剂吸附剂反应反应顺顺序序CO233%KOH(1)CnHm饱和溴水饱和溴水(臭臭)（石蜡封口（石蜡封口） 加成反应加成反应 苯缓慢溶解于溴水，不与之反应苯缓慢溶解于

15、溴水，不与之反应(2)浓硫酸、浓硫酸、 Ag2SO4或或HgSO4作催作催化剂化剂 强氧化性磺化反应强氧化性磺化反应O2焦性没食子焦性没食子酸的碱溶液酸的碱溶液(3)OHCOK2KOHCO2322)(BrCHBrCHBrCHCH22222l)(CHBrCHBrBr2CHCH222l 乙基酸钠OHOSOCHCHSOHCHCH2234222亚乙基酸钠）（2242OHOSOCHSO2HCHCHOHHSOHCSOHHC23564266O3HOKHC3KOHOHHC2336336）（邻苯三酸）（中和OHOKHC-OKHCO21OKH2C23263262336六氧基联苯钾）（）（）（被氯化O2保险粉保险粉

16、（Na2S2O4）蒽醌蒽醌-磺酸磺酸钠作催化剂钠作催化剂CO氯化亚铜氨氯化亚铜氨溶液溶液(4)氯化亚铜盐氯化亚铜盐酸溶液酸溶液CH4燃烧法测无燃烧法测无适适当的吸收剂当的吸收剂(5)H2海绵状钯海绵状钯（吸收）（吸收）常用燃烧法常用燃烧法N2剩余部分剩余部分(6)3224224NaHSOO2HOOS2Na2COClCu2COCuCl2224CH22242 O2HCO2OCHVV缩2H22223 O2HO2HVV缩其它总VVV-2NCl2NHCuCOONHCuCOONHO2H4NH2COClCu4442322 气体分析是有一连串装有吸附剂的吸附瓶来进展吸收的，因此吸附剂的顺序必需进展适宜的安排，

17、否那么会干扰测定。 下表列出了各种吸附剂和各种气体之间的作用：混合气与吸附剂作用情况表混合气与吸附剂作用情况表CO2CnHmO2COCH4H2N2编编号号KOH (33%) (1)饱和溴水饱和溴水 (2)焦性没食子焦性没食子酸的碱溶液酸的碱溶液 (3)氯化亚铜氯化亚铜氨溶液氨溶液 (4)燃烧法燃烧法 (5)标注表格：标注表格：表示发生了相互作用或干扰；表示发生了相互作用或干扰； 表示不干扰表示不干扰 (1) KOH溶液只吸附溶液只吸附CO2； (2) 饱和溴水只吸附不饱和烃，其他的不干扰，饱和溴水只吸附不饱和烃，其他的不干扰，但是要用碱溶液除去吸附时混入的溴重气，此但是要用碱溶液除去吸附时混入

18、的溴重气，此时时CO2也被吸附故排在也被吸附故排在KOH之后；之后； (3) 焦性没食子酸的碱溶液能吸附碱性气体焦性没食子酸的碱溶液能吸附碱性气体CO2，所以排在，所以排在KOH之后；之后； (4) 氯化亚铜氨溶液不但吸附氯化亚铜氨溶液不但吸附CO而且吸附而且吸附CO2 、O2、CnHm等，故应为第等，故应为第4位。位。二吸附容量滴定法二吸附容量滴定法 原理：综合运用吸附法和分量滴原理：综合运用吸附法和分量滴定法。定法。 方法本质：吸附剂吸附被测组分方法本质：吸附剂吸附被测组分混合气混合气体体 ，然后用规范滴定法。，然后用规范滴定法。 存在的两种反响是：吸收反响存在的两种反响是：吸收反响和滴定

19、反响。和滴定反响。 检验钢铁样品溶液经过 NaOH42OH2SOHSO22 例如：例如： 例如表例如表 气体吸收反应滴定反应H2SNH3Cl22HAcCdSCdAcSH22SCdCl2HI过量溶液IHClCdS222NaIOSNaOS2Na溶液)(I642滴定3222剩余424423SO)(NH)(SOHNH标过O2HSONa2NaOH) (SOH24242剩标)(IKCl2KI2Cl22定量析出2NaIOSNaOS2NaI6423222例如表例如表SO2H2O2吸收吸收I2吸收吸收HClNaOH吸收吸收AgNO3吸收吸收3222SOHOHSOOHSOHOHSOH2422232OH2SONa)

20、2NaOH(SOH24242标准HI2SOHOH)(ISO42222过标2NaIOSNa)(OS2Na)(I6423222标准剩余OHNaCl)(NaOHHCl2过标O2HSONaSOH)2NaOH(24242剩余33HNOClA)(NOAHClgg过标3443NONHAgSCNSCNNH)(NOA剩余g三吸收分量法三吸收分量法 综合运用吸收法和分量分析法，测综合运用吸收法和分量分析法，测定气体物质或可以转化为气体物质的元定气体物质或可以转化为气体物质的元素含量的方法。素含量的方法。例如：例如：过氯酸镁吸收碱石棉吸收有机化合物中有气流中燃烧OHCOHC22O2 然后根据吸附剂添加的分量计算然后

21、根据吸附剂添加的分量计算C C、H H的含量。的含量。二二.熄灭法熄灭法 利用可熄灭性气体的性质进展测利用可熄灭性气体的性质进展测定的方法，特别适用于无适当吸收剂定的方法，特别适用于无适当吸收剂的化学性质比较稳定的气体。的化学性质比较稳定的气体。 如：如：CH4无适当的吸收剂，无适当的吸收剂，H2、CO可用熄灭法也可以用吸收法。可用熄灭法也可以用吸收法。熄灭法原理：熄灭法原理： 根据可燃性气体熄灭后，其体积缩减根据可燃性气体熄灭后，其体积缩减V缩，耗费氧的体积缩，耗费氧的体积VO2或生成或生成CO2的体积的体积VCO2与可燃性气体的体积与可燃性气体的体积V可燃的比例关可燃的比例关系，由测定得系

22、，由测定得V缩、缩、VO2或或VCO2计算计算V可燃可燃 从而求得其含量。从而求得其含量。V可燃与可燃与V缩、缩、VO2或或VCO2有一定的比例关系，是计算的根据，也是有一定的比例关系，是计算的根据，也是熄灭法的主要实际根据。熄灭法的主要实际根据。例例1，以氢气熄灭为例找出比例关系：，以氢气熄灭为例找出比例关系：)O(2HO)(2H222l可燃性气体0 21 1222222COHOOHVVVVV又 22HH23 32VVVV解：缩缩 (二二) 一元可燃性气体含量的测定含一种可一元可燃性气体含量的测定含一种可燃性气体燃性气体 可用吸收法除去干扰组分如可用吸收法除去干扰组分如O2，CO2等等，再参

23、与一定量的，再参与一定量的O2或空气，熄灭后根据或空气，熄灭后根据体积的变化或生成体积的变化或生成CO2的体积，可计算可燃的体积，可计算可燃性气体含量。性气体含量。例如：一混合气体有例如：一混合气体有N2、O2、CO2、CO取样取样50mL测测CO， 测测CO时时O2、CO2有干有干扰，吸收干扰物后再补充扰，吸收干扰物后再补充O2使混合气熄灭使混合气熄灭测出生成测出生成CO2的体积的体积VCO2=20.00mL，求，求混合气体中混合气体中CO的含量？的含量？ 22CO2O2CO :解 mL00.202COCOVV %00.404000. 000.5000.20)CO(CO总VV 三三 二元可燃

24、性气体含量的测定二元可燃性气体含量的测定含两种可燃性气体含两种可燃性气体 先吸收除去干扰组分，经空气或充先吸收除去干扰组分，经空气或充分的分的O2熄灭后，测熄灭后，测V缩、缩、VO2、VCO2，列出相关的方程式求解。，列出相关的方程式求解。二元可熄灭气体含量测定表二元可熄灭气体含量测定表混混合合气气化学反应式化学反应式联立方程式联立方程式( (选其中两个选其中两个) )解联立方程式解联立方程式CHCH4 4与与COCO(1)1)、(2)(2)联立：联立：CHCH4 4与与H H2 2（1 1）、）、 （2 2） 、（、（3 3）联立：）联立：O2HCO2OCH222422CO2O2COCOCH

25、缩21124VVVCOCHCO42VVVCOCHO211242VVV3 224COCHVVV缩32-42COCO缩VVVO2HCO2OCH2224O2HO2H22224HCH缩2112VVV42CHCOVV242HCHO2112VVV2224OHOCH 4 3VVVVVV缩缩、22242COOHCHCO42 VVVVV、342 2242COHCHCOVVVVV缩、3例例1： CH4、CO和和N2的混合气的混合气20.00mL。加一加一定量过量的定量过量的O2，熄灭后体积缩减，熄灭后体积缩减21.00mL，生，生成成CO218.00mL，计算各种成分的含量？，计算各种成分的含量？解：反响式：解：

26、反响式：O2HCO2OCH2224， 22CO2O2CO COCH缩21124VVV，COCHCO42VVV得到：得到：00.212112COCH4VV解联立方程式得到：解联立方程式得到：2.00mL mL00.10 mL00. 824NCOCHVVV， 那么：那么： 10.00%1000. 0)N( 40.00%4000. 0)CH( %00.505000. 000.2000.10(CO)24， 00.18COCH4VV熄灭法共分为三类：熄灭法共分为三类： 爆燃法、缓燃法、氧化铜熄灭法。爆燃法、缓燃法、氧化铜熄灭法。 几个概念：几个概念： 爆炸上限：使可燃性气体能引起爆炸的最高爆炸上限：使可

27、燃性气体能引起爆炸的最高含量含量(含量指可燃性气体与空气或氧气的浓含量指可燃性气体与空气或氧气的浓度关系百分比度关系百分比)。 爆炸下限：使可燃性气体能引起爆炸的最低爆炸下限：使可燃性气体能引起爆炸的最低含量。含量。 爆炸极限：爆炸上限和爆炸下限之间的范围爆炸极限：爆炸上限和爆炸下限之间的范围。例如：例如： 氢气的爆炸极限是：氢气的爆炸极限是：4.1 74.2。即氢气在空气中的体积占。即氢气在空气中的体积占4.174.2时，此混合气体有爆炸性。下限以下可时，此混合气体有爆炸性。下限以下可防止爆炸，上限以上氧气缺乏，可燃气防止爆炸，上限以上氧气缺乏，可燃气体不能完全熄灭。体不能完全熄灭。爆燃法爆炸熄灭法：爆燃法爆炸熄灭法： 可燃气体与空或氧气混合，其可燃气体与空或氧气混合，其比例能使可燃气体完全熄灭且在爆比例能使可燃气体完全熄灭且在爆炸极限内的方法炸极限内的方法 。 特点：所需时间最少即快速。特点：所需时间最少即快速。爆炸极限在工业生成防火防爆任务爆炸极限在工业生成防火防爆任务中极重要的意义中极重要的意义 。 缓燃法缓燃法(缓慢熄灭法缓慢熄灭法) ： 可燃气体与空气或氧气混合，且浓可燃气体与空气或氧气混合，且浓度控制在爆炸极限以下，使之经过炽热度控制在爆炸极限以下，使之经过炽热的铂质螺丝而引起缓慢熄灭。的铂质螺丝而引起缓慢熄灭。 特点：特点