Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 [ 41 ] 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

1.8.2.8.8. Области преобладания

кислотно-щелочных свойств в зависимости от рН

Примеры.

- Аэотнью кислоты: НМОг/ NO; (рКа = 3,3)

HNOz no;

0 3.3 для рН = рКа = 3,3 имеет место

hno,

- Поликислоты (HjS):

NS"

0 7.0 12.9 pH

1.8.2.8.7. Окисление-восстановление

Окисление - это процесс потери электронов.

Восстановление - это процесс приобретения электронов.

Примеры.

Ni (металл) NiO эквивалентно: Ni Ni** + 2в" В процессе электролиза: 2Н* + 2а- -> Нг (газ) В общем случае:

Восст. =ь Окисл. + га- и М (металл) 5= М* + ze:

1.8.2.8.8. Закон Нернста

Электрод, находящийся в контакте с электролитом (проводник ионов), в котором протекает электрохимическая реакция, имеет потенциал Е по отношению к электролиту:

где Е° является стандартным (или нормальным) потенциалом рассматриваемой электрохимической системы:

Окисл. + ze-

Восст.

г - число электронов, участвующих в обмене;

F - постоянная Фарадея, равная 96 487 К.

Согласно принятым соглашениям стандартный потенциал нормального водородного электрода (ENH) равен нулю при любой температуре в водном растворе, насыщенном водородом под давлением 101 325 Па (1 ат), с рН =0 ).

Примеры:

- Водородный электрод (Р = 101 325 Па или 1 атм)

Е(В) = Е%1да. =-/fpH (Е=0)

- Окисление воды в кислороде: 2НгО = Ог + 4Н* + 4в-

Е(В) = 1,23 - 0,059рН (при 25°С)

в растворе, насыщенном кислородом при Р = = 101325 Па(1 атм).

- Металлические системы (Си/Си*)

Сч\-Си* + 2е- (Е°-

0,34 В Е. N. Н.

E(S) =£° + 1ода. = 0.340.03 log а„

Стандартные электроды:

Основными электрохимическими системами, используемыми в качестве стандартных, являются:

- HgzCIzi н- 2ff- .=* 2 Hg н- 201"

Е° = 0,244 (В) (в насыщенном растворе KCI и НдгС1г при 25°С);

- AgCli + а- =ь Agi*CI-

Е° = 0,234 В (в 1 М-растворе КС! при 25°С).

1.8.2.8.9. Окислительно-восстановительные реакции. Дисмутация

Рассмотрим следующие две окислительно-восстановительные пары:

- Окисл, + г,а- Восст, (стандартный потенциал Е°),

- ОкисЛг + ZiB- ВоссТг (стандартный потенциал Е").

Возможность протекания реакции между двумя парами, помещенными в раствор, а также их равновесный состав определяются разностью (Е° - Е°).

Условие Е° > E° благоприятно для протекания следующей реакции:

ГгОкисл, + г,ВоссТг гВосст, + г,ОкисЛг

Пример:

окисление меди трехвалентным железом (Fe*):

Cui/Cu2* (Е° = +0,34 В) и FeVFe** (Е° = +0.77)

2Fe3* + Cu4. Си** + 2Fe2*

Если вещество является восстановителем в одной паре и окислителем в другой, оно называется амфотерным.

Так например, Восст, = Окислг = А.

Если Е° < Е", то А неустойчиво и практически исчезает благодаря следующей реакции дисмута-ции (если Е" - Е° достаточно велико):

(г, + гг)А ггОкисл, + ZiBocctj

Пример: дисмутация одновалентной ртути (Hgl*) в ртуть Нд и оксид ртути НдО при рН 2,5 согласно реакции:

Нд* + НгО HgOi + Hg +2Н*

1.8.2.8.10. Гальванические элементы

Если два электрода, погруженные в один электролит и имекхцие разные потенциалы, соединить внешним контуром, то в нем возникает энергия циркуляции электронов. Электродвижущая сила гальванического элемента, устроенного подобным образом, зеюисит от природы электродов или от уровня электрического потенциала составляющих веществ.

Примеры.

ЭДС гальванического элемента из горючего вещества при высокой температуре (электролитом являются расплавы карбонатов щелочных металлов) зависит от состава горючего, представляющего анод (индекс sT) и окислителя, поддерживающего горение, представляющего катод (индекс сГ):

E = Eo + lg

тт. (РнЛ7(РоЛ(РсоЛ

(Рн,о),(Рсо,),

Если окислителем является смесь 30% воздуха и СОг, а горючим - равновесная смесь метана с парами воды (1 моль метана на 2 моля воды), то ЭДС равна 1,1 В.

1.8.3. Химический анализ

1.8.3.1. Анализ ВОДЫ

1.8.3.1.1. Отборы проб

Проба должна бьпъ однородной, представительной и полученной без нарушения физико-химического состояния воды (растворенные газы, взвешенные частицы и т.д.).

Материал для пробоотборников (флаконы из пластмассы или стекла) должен выбираться тщательно с учетом планируемого анализа.

Нормативы.

- почвенные воды и источники: NF Т 90 - 100;

- вода паровых котлов: NF Т 90 - 001.

1.8.3.1.2. Физико-химический анализ

1.8.3.1.2.1. рН

Величина рН тесно связана с концентрацией ионов водорода (Н") в воде. Она характеризует ее кислотность (О < рН < 7), или ев щелочность (7рН5 14).

Измерение рН осуществляется методом колориметрии (NF Т 90 - 006) или с помощью стеклянного электрода (NF Т 90 - 008).

1.8.3.1.2.2. Электросопротивление (NF Т 90 - 031)

Электросопротивление позволяет быстро, но приближенно оценить общую степень минерализации воды.

Сопротивление <1000 Ом м - высокая минерализация.

Сопротивление >1000 Ом • м - очень низкая минерализация.

1.8.3.1.3. Химический анализ

1.8.3.1.3.1. Щелочность (NF Т 90 - 036)

Щелочность воды обусловливается наличием бикарбонатов, карбонатов и гидроксидов. Измерение осуществляется путем нейтрализации некоторого объема воды неорганической кислотой в присутствии двух цветных индикаторов.

Окрашивание фенолфталеина (рН 8,3) соответствует завершению половины реакции для карбонатов и полному окончанию для гидроксидов. Результат этих измерений дает щелочность воды (ЩВ).

Изменение окраски метилоранжа (рН 4,5) позволяет определить общее содержание гидроксидов, карбонатов и бикарбонатов. Результат этих измерений называют общей щелочностью воды (ОЩВ).

Щелочность и общая щелочность выражаются в миллиэквивалентах на литр (1 эквивалент соответствует добавлению одного моля кислоты) или во французских фадусах (11 = 0,2 мэк/л).

Следую[цая таблица позволяет определить содержание гидроксидов, карбонатов и бикарбонатов в зависимости от ОЩВ и ЩВ.

Интврпритация замеров щелочности воды:ЩВ и ОЩВ.

1.8.3.1.3.2. Жесткость или гидротимотрический показатвль (ГП) (NF Т 90 - 003)

Гидротиметрический показатвль характеризует полную жесткость воды и соответствует общему содержанию солей кальция и магния. Он выражается во французских градусах или миллиэквива-лентах на литр (11 = 0,2 мэк/л = 10 мг СаСОз/л.)

Вода называется жесткой, если при выпаривании она дает прилипающий к стенкам сосуда или нет осадок твердых солей, а именно, солей кальция и магния.

1.8.3.1.3.3. Определение элементов, растворенных в воде

Анализ анионов (F-, CI", NOj, 2 NO,, SO*" и др.), катионов (Na+, К+, Са*+, Мд*+ и др.) или металлов (А1, Fe, Си, РЬ, Ni, Сг и др.) очень часто представляет большой интерес, прежде всего в связи с явлениями коррозии и токсичности, которые вода может вызывать.

1.8.3.1.3.4. Химическая потребность в кислороде (NFT90-101)

Химическая потребность в кислороде - это количество кислорода, потребляемого веществами, срдержащимися в воде. Оно выражается количеством кислорода, выделяемого бикарбонатом калия и необходимого для окисления органических веществ (протеинов, углеводов, липидов и др.), содержащихся в воде.

1.8.3.1.4. Биохимический анализ. Биохимическая потребность в кислороде(NF Т 90 - 103)

Биохимическая потребность в кислороде определяется как количество кислорода, потребляемого различными веществами, находящимися в воде, за инкубационный период длительностью 5 дней при 20°С и в темноте, что прежде всего сопровождается их биологическим распадом.

1.8.3.1.5. Бактериологический анализ

1.8.3.1.5.1. Подсчет микроорганизмов

Целью этого исследования является подсчет наибольшего числа микроорганизмов не специального типа и, в частности, бактерий, развивающихся в обычных условиях аэробных культур.

Подсчеты выполняются после инкубационного периода либо при 37°С в течение 24 часов (NF Т 90 - 402), либо при 20°С в течение 72 часов (NF Т 90 - 402).

1.8.3.1.5.2. Поиск специальных типов бактерий

Обнаружение микроорганизмов специального типа может быть полезным во время исследований на загрязнение (поиск патогенных бактерий) или на коррозию (поиск серовоспроизводящих бактерий или железных бактерий).

1.8.3.1.6. Список литературы

- Французский сборник нормативов: Eaux-Meth-odes dessais. Afnor, l* edition, Paris (1979);

- J.Rodier.-Lanalyse deau: Ed. Dunod, T edition, Paris, (1984)2.

1.8.3.2. АНАЛИЗ ГАЗОВ И ДЫМОВ

Анализы такого рода могут быть осуществлены:

- либо на месте непрерывным и автоматическим способом с помощью приборов, удовлетворяющих функциональным требованиям в условиях эксплуатации;

- либо после пунктуального изъятия пробы, с условием, что последняя является представительной и устойчиво сохраняется за время ее доставки в лабораторию.

1.8.3.2.1. Автоматический анализ в трубопроводах природного газа

Для управления сетью необходимо без задержек иметь информацию о химическом составе и физических характеристиках газов различной природы, которые в ней циркулируют.

Основные физические характеристики приро/:-ных газов определяются путем прямых измерении такими приборами, как автоматический калориметр, денсиметр и др.

Химический состав природных газов измеряется автоматическим хроматофафом для газов. Точность этих замеров такова, что позволяет с малой погрешностью рассчитать основные физические характеристики, которые, таким образом, можно определять не прямым путем, а пересчетом.

1.8.3.2.1.1. Принцип хроматографии в газовой фазе (напоминание

Газовая хроматофафия основывается на технике разделения различных компонентов смеси. Это разделение реализуется внутри хроматографичес-кой колонки, постоянно продуваемой чистым нейтральным газом, который выбирается специалистом (хроматографистом) в зависимости от природы анализируемой пробы.

Для обеспечения желаемого разделения могут использоваться два процесса:

- первый базируется на общем свойстве многих твердых веществ (активируемый уголь, аллю-минии, простыв полимеры и др.) адсорбировать на своей поверхности различные компоненты газовых смесей, а впоследствии - десорбиро-вать их селективным образом. Это - адсорбционная хроматография;

- второй основывается на том факте, что различные компоненты более или менее сильно распределяются в зависимости от своей природы между неподвижной (стационарной) жидкой фазой с очень низкой упругостью паров, подаваемых в колонну в виде смеси на основе инертных газов, и чистым нейтральным газом, постоянно циркулирующим в колонне. Это -распределительная хроматография.

Вода - Методы исследования, - Париж, изд. Афнор, 1-е изд-е, 1984

Родье Ж, Анализ проб воды. - Париж, изд. Дюнод, 7-е изд-е, 1984