煤的元素分析-煤中的硫(煤化学课件)_第1页
煤的元素分析-煤中的硫(煤化学课件)_第2页
煤的元素分析-煤中的硫(煤化学课件)_第3页
煤的元素分析-煤中的硫(煤化学课件)_第4页
煤的元素分析-煤中的硫(煤化学课件)_第5页
已阅读5页,还剩27页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

库仑滴定法测定煤中全硫《煤化学》学校名称:

硫是煤中的有害成分,全硫含量的测定是煤质分析中一项重要的监测项目。作为动力燃料用煤,若含硫量高,则燃烧时产生的硫氧化物将对金属设备产生严重的腐蚀作用,同时污染大气,并对生态环境造成恶劣的影响。煤作为化工原料,由煤产生的二氧化硫、硫化氢不仅腐蚀金属设备,还能使催化剂中毒。例如,煤用于制水煤气时,产生的硫化氢含量高且不易除净,用此水煤气生产合成氨,其中的硫化氢会使催化剂中毒而失效,如果增加脱硫设备,则生产正本增加。炼焦工业用煤,高含量的硫被带入焦炭,用这种焦煤进行炼钢,会使钢铁产生热脆性而无法使用。所以煤中硫含量也是评价煤质的重要指标之一,工业生产部门为了更好地掌握煤的质量,合理有效地利用资源,必须分析煤中全硫含量。

GB/T214-2007规定了测定煤中全硫的艾士卡法、库仑法和高温燃烧中和法的方法原理等,适用于褐煤、烟煤、无烟煤和焦炭,也适用于水煤浆干燥煤样。这里以库仑滴定法为例说明煤中全硫测定的方法原理。

库仑滴定法是仪器分析方法,自动化程度高、测定速度快、操作简便、性能稳定、结果准确可靠,能满足企业的生产分析的要求。目录测定原理主要反应实验步骤结果计算1234

煤样在催化剂作用下,于空气流中燃烧分解,煤中硫生成硫氧化物,其中二氧化硫被碘化钾溶液吸收,以电解碘化钾溶液所产生的碘进行滴定,根据电解所消耗的电量计算煤中全硫的含量。一、测定原理(GB/T214-2007)

1.煤样在1150℃高温和催化剂条件下,在净化过的空气流中燃烧,煤中各种形态硫均被燃烧分解为SO2和少量SO3而逸出。

煤+O2→SO2↑+SO3↑+NOx↑+CO2↑+H2O↑+…2.生成的SO2和少量SO3被净化的空气流带到装有含KI、KBr电解液的电解池内。(1)电解液的组成:5.0gKI(GB/T1272)和5.0gKBr(GB/T649)溶解在250~300mL蒸馏水,中并在溶液中加入10mL冰乙酸(GB/T676)。(2)电解液各成分的作用:

KI:参与电解,氧化二氧化硫;KBr:确保电解效率为100%;冰乙酸:调节电解液的pH值为1~2,抑制OH-先于I-在阳极上放电。

二、主要反应3.在电解池中有两对铂电极---指示电极和电解电极。未工作时,指示电极对上存在以下的动态平衡。

即3I--2eI3-+2e(主要)2Br--2eBr2+2e(次要)

二、主要反应

4.当SO2进入电解液后,与水化合生成H2SO3和少量H2SO4。H2SO3与I3-、Br2发生反应,消耗了I3-、Br2,上述平衡破坏I3-

+SO2+2H2O

3I-+

H2SO4+2H+

Br2+SO2+2H2O

2Br-+

H2SO4+2H+【注】SO3进入电解液,与I3-、Br2不起氧化还原反应5.随后,指示电极对电位改变,此信号被输送给运算放大器。后者输出一个相对应的电流到电解电极,电解电极反应发生如下:阳极:3I--2e→I3

-

2Br--2e→Br2阴极:2H++2e→H2↑

二、主要反应

6.电解池中不断生成I3-、Br2,并不断消耗于滴定SO2,直到SO2不再进入电解池,此时电解产生的I3-、Br2不再被消耗,又恢复到滴定前的浓度并重新建立动态平衡,滴定自动停止。7.电解所消耗的电量(库仑,为安培∙秒)由库仑积分仪积分,并根据法拉第电解定律(在电解上产生1克当量的任何物质,需电量96500C)给出硫质量(mg)。

二、主要反应1.将管式高温炉升温并控制在1150±10℃。2.开动供气泵和抽气泵并将抽气流量调节到1000mL·min-1。在抽气下,将电解液加入电解池内,开动电磁搅拌器。3.在瓷舟中放入少量非测定用的煤样,进行终点电位调整试验。如试验结束后库仑积分器的显示值为0,应再次测定,直至显示值不为0。4.在瓷舟中称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样0.05±0.005g,称准至0.0002g,并在煤样上盖一薄层三氧化钨。将瓷舟放在送样的石英托盘上,开启送样程序控制器,煤样即自动送进炉内,库仑滴定随即开始。试验结束后,库仑积分器显示出硫的毫克数或质量分数,或由打印机打印。三、实验步骤1.结果计算当库仑积分器最终显示数为硫的毫克数时,全硫质量分数按式(1)计算:

(1)式中St,ad——一般分析煤样中全硫质量分数,%;m1——库仑积分器显示值,mg;m——煤样质量,mg。2.方法的精密度库仑滴定法全硫测定的重复性和再现性如表1所示。

表1库仑滴定法测定煤中全硫精密度四、结果计算St/%重复性限St,ad/%再现性临界差St,d/%≤1.500.050.151.50(不含)~4.000.100.25>4.000.200.35煤中各种形态硫的测定《煤化学》学校名称:煤中硫的测定,分为全硫和各种形态硫的测定两类,其中形态硫的测定又包括硫酸盐硫和硫化铁硫的测定,有机硫用差减法计算。当煤中全硫的含量超过2%,就应当做各种形态硫形态硫的测定。目录三种形态硫的分离硫酸盐的测定有机硫的计算1234硫化铁硫的测定根据三种形态硫在盐酸和硝酸介质中的不同溶解度来进行分离。

在测定时,先用盐酸浸取硫酸盐硫,再以硝酸浸取硫化铁硫,剩下的就是有机硫。一、三种形态硫的分离

硫酸盐溶于盐酸和硝酸硫化物硫不溶于盐酸,但可被硝酸氧化后溶解有机硫既不溶于盐酸,也不溶于硝酸

用稀盐酸煮沸煤样,浸取煤中硫酸盐并使其生成硫酸钡沉淀,根据硫酸钡沉淀的质量,计算煤中硫酸盐硫的含量。反应式如下:二、硫酸盐硫的测定

空气干燥煤样中硫酸盐硫的质量分数按式(1)计算:

(1)式中Ss,ad——空气干燥煤样中硫酸盐硫质量分数,%;m1——煤样测定的硫酸钡质量,g;m2——空白测定的硫酸钡质量,g;m——煤样质量,g;0.1374——由硫酸钡换算为硫的系数。硫酸盐硫测定的重复性限和再现性如表1所示。

表1硫酸盐硫测定的精密度二、硫酸盐硫的测定重复性限Ss,ad/%再现性临界差Ss,d/%0.030.10

硫化铁硫的测定可分为氧化法和原子吸收分光光度法。无论是采用哪种测定方法,都是先用盐酸浸取煤中非硫化铁中的铁,浸取后的煤样用稀硝酸浸取,然后以重铬酸钾滴定硝酸浸取液中的铁或以原子吸收分光光度法测定硝酸浸取液中的铁,再以铁的质量计算煤中硫化铁硫含量。在氧化法中,主要的反应如下:三、硫化铁硫的测定空气干燥煤样中硫化铁硫的质量分数按式(2)计算:

(2)式中Sp,ad——空气干燥煤样中硫化铁硫质量分数,%;

C——重铬酸钾标准溶液浓度,mol·L-1;V1——煤样测定时重铬酸钾标准溶液用量,mL;V2——空白测定时重铬酸钾标准溶液用量,mL;

m——煤样质量,g;0.05585——铁的毫摩尔质量,g·mmol-1;1.148——由铁换算为硫化铁硫的系数。三、硫化铁硫的测定硫化铁硫测定的重复性限和再现性如表2所示。表2不同质量分数硫化铁硫测定的精密度

GB/T215中,硫化铁硫测定不是用直接测硫的方法,而是用间接测定法,即先测定铁,然后按照FeS2化学式换算成硫。因此,盐酸溶液不但要将硫酸盐浸出,还要把非硫化铁的铁溶解除去,否则将转入硫化铁浸取液,导致硫化铁硫测定结果偏高。之所以要采用间接法,是因为在硝酸氧化煤中硫铁矿时,有一部分硫铁矿硫氧化不完全而生成元素硫,即使加入溴水也不能防止元素硫生成。如果直接测定氧化后得到的硫酸根离子,将使测定值偏低。另外,在用硝酸氧化煤时,侧链上的部分有机硫也可能被氧化,会使整个氧化过程变得更为复杂,导致测定结果失去准确性.三、硫化铁硫的测定质量分数/%重复性限Sp,ad/%再现性临界率Sp,d/%<1.000.050.101.00~4.000.100.20>4.000.200.30煤中有机硫含量按照式(3)计算:(3)式中So,ad——空气干燥煤样中有机硫的质量分数,%;St,ad——空气干燥煤样中全硫的质量分数(按GB/T214规定测定),%;Ss,ad——空气干燥煤样中硫酸盐硫的质量分数,%;Sp,ad——空气干燥煤样中硫化铁硫的质量分数,%。由于把三种硫的测定误差都累积到了有机硫上,所以计算值误差比较大。当测得的全硫结果偏低、硫化铁硫和硫酸盐硫结果偏高,而煤中有机硫的含量又极低时,有机硫的计算结果可能是负值。四、有机硫的计算艾士卡法测定煤中全硫《煤化学》学校名称:

硫是煤中的有害成分,全硫含量的测定是煤质分析中一项重要的监测项目。作为动力燃料用煤,若含硫量高,则燃烧时产生的硫氧化物将对金属设备产生严重的腐蚀作用,同时污染大气,并对生态环境造成恶劣的影响。煤作为化工原料,由煤产生的二氧化硫、硫化氢不仅腐蚀金属设备,还能使催化剂中毒。例如,煤用于制水煤气时,产生的硫化氢含量高且不易除净,用此水煤气生产合成氨,其中的硫化氢会使催化剂中毒而失效,如果增加脱硫设备,则生产正本增加。炼焦工业用煤,高含量的硫被带入焦炭,用这种焦煤进行炼钢,会使钢铁产生热脆性而无法使用。所以煤中硫含量也是评价煤质的重要指标之一,工业生产部门为了更好地掌握煤的质量,合理有效地利用资源,必须分析煤中全硫含量。

GB/T214-2007规定了测定煤中全硫的艾士卡法、库仑法和高温燃烧中和法的方法原理等,适用于褐煤、烟煤、无烟煤和焦炭,也适用于水煤浆干燥煤样。这里以艾士卡法为例说明煤中全硫的测定。艾士卡法是国标中的仲裁法,测定结果准确、重复性好,但测定周期长、操作繁琐不能及时快速指导生产。目录测定原理主要反应测定步骤结果计算1234

在艾士卡法的测定过程中,将空气干燥煤样与艾士卡试剂(2份质量的化学纯轻质氧化镁和1份质量的化学纯无水碳酸钠混匀并研细至粒度小于0.2mm)混合灼烧,使煤中的硫分转化为硫酸钠和硫酸镁,然后使硫酸根离子生成硫酸钡沉淀,根据硫酸钡的质量计算出煤中的全硫含量。MgO的作用:将煤中SOx转化为MgSO4,并防止Na2SO4在较低温度下溶化,使反应物保持疏松状态,增加煤与空气接触机会。同时SOx直接与MgO反应,在氧的作用下,生成MgSO4。Na2CO3的作用:将煤中CaSO4转化为Na2SO4一、测定原理

在艾士卡法的测定过程中,将空气干燥煤样与艾士卡试剂(2份质量的化学纯轻质氧化镁和1份质量的化学纯无水碳酸钠混匀并研细至粒度小于0.2mm)混合灼烧,使煤中的硫分转化为硫酸钠和硫酸镁,然后使硫酸根离子生成硫酸钡沉淀,根据硫酸钡的质量计算出煤中的全硫含量。氧化镁的作用:将煤中硫氧化物转为硫酸镁,并防止硫酸钠在较低温度下溶化,使反应物保持疏松状态,增加煤与空气接触机会。同时硫氧化物直接与氧镁反应,在氧的作用下,生成硫酸镁。碳酸钠的作用:将煤中硫酸钙转化为硫酸钠一、测定原理各主要反应如下:1.煤的氧化作用2.硫氧化物的固定作用3.硫酸盐的转化作用4.硫酸盐的沉淀作用二、主要反应1.在30mL瓷坩埚内称取粒度小于0.2㎜的空气干燥煤样(1.00±0.01)g1)(称准至0.0002g)和艾氏剂(3.2.1)2g(称准至0.1g),仔细混合均匀,再用1g(称准至0.1g)艾氏剂覆盖在煤样上面。2.将装有煤样的坩埚移入通风良好的马弗炉中,在(1~2)h内从室温逐渐加热到(800~850)℃,并在该温度下保持(1~2)h。3.将坩埚从马弗炉中取出,冷却到室温。用玻璃棒将坩埚中的灼烧物仔细搅松、捣碎(如发现有未烧尽的煤粒,应继续灼烧30min),然后把灼烧物转移到400mL烧杯中。用热水冲洗坩埚内壁,将洗液收入烧杯,再加入(100~150)mL刚煮沸的蒸馏水,充分搅拌。如果

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论