CS227202B1 - Zařízení k automatickému odměrnému stanovení spalitelné síry - Google Patents

Abstract

Zařízeni k automatickému odměrnému stanoveni spalitelné siry, sestávajíc! z části pro spalováni vzorků, z absorčniho ústroji a tltračni nádobkou, v niž jo uspořádáno miohadlo a z byrety. Absorční ustrojí tvoři absorčni spirála, napojená svým nejspodnějším závitem a svým výstupním závitem na tltračni nádobku, v niž jo rovněž uspořádána platinová indikační elektroda a referenční elektroda indikačního ústroji. Současně je byreta opatřena uzávěrem, který jo ovládán kotvou elektromagnetu přitom jsou platinová indikační elektroda a referenční elektroda napojeny na vstup měřicího a dávkovačího ústroji, kterým je stejnosměrný milivoltmetr. Výstup millvoltmotru je spojen jednak s indikátorem úrovně napět! a jednak s dávkovačem, jehož výstup je spojen s kotvou elektromagnetu uzávěru byrety. Výstup indikátoru úrovně nápětí je přitom spojen se zmíněným dávkovačem. Řeší technický problém přesnější indikace, a tim i stanoveni spalitelné siry, automaticky, bez stále pozornosti pracovníka.

Description

Vynález, se týká zařízení k automatickému odměmému stanovení spalitelné síry.

Až dosud se odměrné stanoveni spalitelné síry provádí spalováním vzorků v Maršové peci v prpudu kyslíku. Oxidací vzniklý kysličník siřičitý se pohlcuje ve vodě a průběžně titruje odměrným roztokem jódu za užití škrobového mazu jako indikátoru.

Při tomto způsobu je nutné, aby v každém okamžiku titrace byl ve zkoumaném roztoku stéle malý nadbytek jódu. Toto stanovení tudíž vyžaduje neustálou přítomnost pracovníka, který musí být zcela, soustředěn na titraci a nemůže se věnovat jiné činnosti, např. navažo* vání dalěích vzorků.

Právě popsaný způsob stanovení spalitelné siry je tedy časově náročný a málo produktivní. Byla již vyvinuta automatické zařízení pro současná stanovení síry i uhlíku v oceli a surovém železe. Tato zařízení spalují vzorky v proudu kyslíku s využitím indukčqího ohřevu. Spalná plyny se převedou do měřicího zařízení, kde se v jednotlivých infraanalyzétorech vyhodnotí obsah síry a uhlíku podle obsahu kysličníku siřičitého a uhličitého. Tyto přístroje jsou věak velmi nákladné a jsou určeny větěinou pro nízké obsahy těchto prvků.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje zařízení k automatickému odměmému stanovení spalitelné síry, sestávající z části pro spalování vzorků, z absorpčního ústrojí's titrační nádobkou s míchadlem a z byrety. Jeho podstata spočívá podle vynálezu v tom, že absorpční ústrojí tvoří absorpční spirála, napojená svým nejspodnějším závitem a svým výstupním závitem na titrační nádobku, v níž je rovněž umístěna platinová indikační elektroda a referenční elektroda indikačního ústrojí. Současně je byreta opatřena uzávěrem s kotvou elektromagnetu a přitom jsou platinové indikační elektroda a referenční elektroda napojeny na vstup měřicího a dávkovacího ústrojí. Toto tvoří stejnosměrný milivoltmetr, jehož výstup je spojen jednak s indikátorem úrovně napětí a jednak s dávkovačem.

Výstup dávkovače je spojen s kotvou elektromagnetu uzávěru byrety a výstup indikátoru napětí je spojen s dávkovačem.

Zařízení podle vynálezu umožňuje přesnější indikaci, a .tím i přesnější stanovení síry spalitelná, které je asi o řád vyšší, než u dosud používaná vizuální metody. Provádění vlastní titrace je automatické a nevyžaduje již stálou pozornost pracovníka.

Celé souprava je složena z jednoduchých a snadno dostupných prvků a nevyžaduje drahých a složitých automatů. Dosahuje se značného zvýšení produktivity práce, nebot pracovník může současně navažovat vzorky a titrovat.

Na připojeném výkresu je v celkovém pohledu schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu se zapojením jednotlivých součástí.

Zařízení k automatickému odměmému stanovení spalitelná síry na obr. 1 sestává z části 1 pro spalování vzorků, z absorpčního ústroji 2, z indikačního ústrojí 2 s míchadlem, z byrety 4 _s elektromagnetickým uzávěrem a z elektronického měřicího a dávkovacího ústrojí £. Spalovací část J. zařízení používá známá Maršový pece 11 běžného typu, nebo jiné vhodné pece se spalovací trubicí 12. Vzorky se spalují na lodičkách 13 v proudu suchého vzduchu, nebo kyslíku při teplotách 1 300 až 1 350 °C, za přítomnosti kysličníku měňnatého jako spalovací přísady. Plyny pro spalování se odebírají ze zdroje 14. např. z tlakových lahví, nebo při spalování ve vzduchu je výhodné použít neznázoměného vzduchovacího motorku. Plyny pro spalování se nejprve čistí v promývačoe 15 s 30% roztokem hydroxidu draselného a suší v promývačce 16 s koncentrovanou kyselinou sírovou.

Na vstupu do spalovací trubice 12 je vsazena zátka 18. k níž je připojena trubice z promývačky 16. Spalovaoí trubice 12 je uzavřena z opačné strany zátkou 19. s pravoúhle zahnutou uváděcí trubicí 21. napojenou na přívodní konec absorpčního ústrojí 2·

Přívodní, tj. nejspodnější, závit 22 absorpční spirály 23. potom přechází v U-trubici 24. které je připojena na titreční nádobku 31 indikačního ústrojí 2 s titrovaným roztokem 32, Současně je na titrační nádobku 31 napojen výstupní závit 25 téže absorpční spirály 23. Absorpční ústrojí 2 je vhodné nejen pro právě popisovaný přístroj a je proto předmětem jiné, současně podávané přihlášky PV 6607-80 z 30. 9. 1980 o názvu Zařízení k pohlcování plynů do kapalin.

Do titrovaného roztoku 32 v nádobce 31 je ponořena jednak platinová indikační elektroda 33. které funguje jako elektroda kyslíkové a jejíž potenciál závisí na pH roztoku, jednak referenční elektroda 34. kterou je nasycené kalomelové elektroda. Titrovaný roztok 32 musí být vidy po každém přídavku činidla co nejryehleji zcela homogenní a proto je do roztoku ponořeno míchadlo 22· Odměraý roztok se do titrační nádobky 31 automaticky připouští z byrety 4, otevíráním elektromagnetického ventilu 41· Byretá 4 je opatřena odbočkou 41 s kohoutem 42. na který je napojena hadice se zásobníkem 43 odměrného roztoku 47. Ústí byrety 45 je ponořeno do absorpčního roztoku 32. Vlastní automaticky řízená titrace se provádí elektronickým měřicím a dávkovacím ústrojím í, jehož blokové schéma je rovněž na obrázku.

Napětí mezi indikační elektrodou 33 a referenční elektrodou 34 se přivádí na vstupní svorky stejnosměrného milivoltmetru 50 a z výstupu se odebírá řídicí napětí, které ovládá činnost indikátoru 60 úrovně napětí a dávkovače 70. jehož výstup je spojen s kotvou 46 elektromagnetů uzávěru byrety 4· Zmíněnou automatickou titraci je ovšem možno provést rovněž < složitějšími titračními automaty.

Milivoltmetr 22, který je v podstatě jednoduchý, stabilní operační zesilovač s vysokým « vstupním odporem, snímá a zesiluje, během titrace napětí mezi platinovou indikační elektrodou 33 a referenční kalomelovou elektrodou 21· Zesílené napětí se objevuje na výstupu zesilovače a při dosažení předem nastavené velikosti počne řídit činnost dávkovače 70 a indikátoru 60 úrovně napětí.

Pro kontrolu průběhu titrace a nastavení činnosti obvodů je na výstup připojeno neznézorněné měřidlo se základním rozsahem 150 mV. Aby výchylky měřidla byly před bodem ekvivalence 300 mV na stupnici měřidla, je ke kalomelové elektrodě připojeno pomocná stabilizované napětí +400 mV. Platinová indikační elektroda 33 je potom -pólem a měřidlo ukazuje v bodě ekvivalence 100 mV.

Dávkovač 70 zajištuje střídavé otevírání a uzavírání elektromagnetického uzávěru byre» ty 4 a plynulé zkracování doby dávkování řídicím napětím. Jeho hlavní součástí je neznázorněný astabilní klopný obvod (multivibrátor), který je zdrojem potřebných obdélníkových napětí. Tato napětí po zesílení střídavě otevírají a uzavírají výkonový tranzistor, jehož proud „ ve stejném rytmu ovládá ventil byrety 4· Počáteční délky doby otevření i uzavření ventilu byrety 4 lze v potřebných mezích měnit proměnnými odpory v přísluSných EC členech aultivibrátoru.

Zkracování doby otevření zajišluje pomocný obvod s regulačním tranzistorem, který je paralelně připojen k odporu EC členu, jehož časová konstanta určuje dálku doby otevření. Regulační tranzistor mé v tomto případě funkci odporu řízeného napětím.

* Používaný indikátor 60 úrovně napětí je realizován neznázorněným Schmittovým klopným obvodem, zakončeným zesilovačem s relém. Úkolem obvodu je zastavení dávkovače 70. je-li dosaženo na elektrodách 33. 34 napětí bodu ekvivalence. Při dosažení bodu ekvivalence obvod překlopí, sepne relé a toto zastaví dávkovač 70 uzemněním báze příslušného tranzistoru multivibrátoru. Řídicí napětí se odebírá z výstupu milivoltmetru 50.

Se zařízením podle vynálezu se pracuje takto. Nejprve se před vlastním automatickým odměrným měřením naplní titrační nádobka 31 včetně připojené absorpční spirály 23 absorpčním roztokem 32. tj. 10% roztokem peroxidu vodíku HgOj. Hladina absorpčního roztoku 32 musí přitom dosahovat nad vyústění výstupního zévitu 25 absorpční spirály 2J. Platinové indikační elektroda referenční elektroda a ústí byrety 45 je ponořena do absorpčního roztoku 32.

Spustí se míchadlo 35 s nastaveným optimálním počtem otáček. Pak ee byreta naplní pootevřením kohoutu 42 k nultému dílku roztokem 0,1 K hydroxidu sodného ze zásobníku 4J· Platinová indikační elektroda 33 představující +pól a referenční elektroda 34 se připojí na vstup 51 milivoltmetru 50.

Déle se nastaví vypínací napětí indikátoru 60 úrovně napětí na 300 mV a současně se nastaví optimální doby otevření, např. 1 s a uzavření, např. 1,5 s elektrického ventilu 44.

Nyní se nastaví optimální napětí, např. 80 mV počátku a konce zkracování doby dávkování dávkovače lg· Výstup 71 tohoto dávkovače 70 se připojí k elektromagnetu £6 elektromagnetického ventilu 44· Současně se žárový prostor epalovací trubice 12 vyhřeje na provozní teplotu 1 300 až 1 350 °C. Závěrem se nastaví optimální proud vzduchu, nebo kyslíku ze zdroje 14. až v absorpční spirále 23 absorpčního ústroji 2 vznikají pravidelná bublinky.

Nyní se provede vlastní automatická odměmá stanovení: uzavírací zátka lg, kterou se do spalovací trubice 12 přivádí vzduch nebo kyslík, se vyjme a do žárového: prostoru spalovací trubice 12 se vsune lodička 13 se vzorkem a spalovací přísadou a tato spalovací trubice 12 se ihned znovu uzavře zátkou lg. Síra,.obsažená ve vzorku, se spalováním převádí na kysličník siřičitý SOj, který se proudem vzduchu, nebo kyslíku, postupně dostává do absorpční- * ho zařízení 2, kde se tyto plyny v absorpčním roztoku J2 rozdělují na bubliny, které postupuji vzhůru absorpční spirálou 23 a dostávají se spolu s absorpčním roztokem 32 do titrační nádoby 31. Při tomto relativně dlouhém styku obou fází nastává kvantitativní absorpce a oxi- ’ dače kysličníku siřičitého na kyselinu sirovou HgSO^. Jakmile se v titrační nádobce Ji objeví kyselina sírové, dochází ke změně napětí mezi platinovou indikační elektrodou JJ a referenční elektrodou 34. čímž se uvede do činnosti dávkovač 20, který začne pravidelně otevírat a uza-L vírat elektromagnetický ventil 44 a přítomné kyselina sírové se postupně neutralizuje.

Napětí mezi oběma elektrodami JJ, JI se a postupující neutralizací blíží k bodu ekvivalence. Při napětí asi 3S0 raV se uvede do činnosti regulační obvod dávkovače 70 a začne postupně zkracovat dobu otevírání ventilu 44. Těsně před bodem ekvivalence je dávkování nejkratší a při dosažení napětí 300 mV (měřidlo ukazuje 100 mV) mezi elektrodami 33 a 34 překlopí indikátor 60 úrovně napětí a zastaví dávkovač 70. Není-li spalování síry jeětě ukončeno, vznikne v absorpčním roztoku 32 dalěí kyselina sírové, napětí mezi elektrodami se opět zvýší a indikátor 60 opět překlopí a uvede do činnosti dávkovač 70 a titrace pokračuje až do bodu ekvivalence. To se opakuje tak dlouho, až je veěkérá vzniklé kyselina sírová zneutralizovéha. Z odečtené spotřeby 0,1 N hydroxidu sodného na byretě 4 se vypočítá množství síry přítomné ve vzorku.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zařízeni k automatickému odměrnému stanovení spalitelné síry, sestávající z části pro spalování vzorků, z absorpčního ústrojí s titrační nádobkou, v níž je uspořádáno míchedlo a z byrety, vyznačující se tlm, že absorpční ústroji (2) tvoří absorpční spirála (23), napojená svým nejspodnějěím závitem (22) a svým výstupním závitem (25) na titrační nádobku (31), v níž je uspořádána platinové indikační elektroda (33) a referenční elektroda (34) indikačního ústrojí (3), byreta (4) je opatřena uzávěrem s kotvou (46) elektromagnetu a přitom jsou platinové indikační elektroda (33) a referenční elektroda (34) napojeny na vstup měřicího a dévkovacího ústrojí (5), které tvoří stejnosměrný milivoltmetr (50), jehož výstup je spojen jednak s indikátorem (60) úrovně napětí a jednak s dávkovačem (70), jehož výstup je spojen s kotvou (46) elektromagnetu uzávěru byrety (4) a výstup indikátoru (60) úrovně napětí je spojen s dávkovačem (70).

   1 výkres