| Grupa 1 | Pełna nazwa ćwiczenia Analiza elementarna paliw stałych |
| Arkadiusz Budziak Hubert Kopieniak Mateusz Święs Arkadiusz Zięba |
Data wykonania 26.03.2013r. |
Wstęp teoretyczny
Analiza elementarna zajmuje się badaniem zawartości głównych pierwiastków tworzących substancję organiczną paliw stałych, a więc węgla, wodoru, tlenu, azotu i siarki. Inne pierwiastki np. chlor, czy fosfor występują w znacznie mniejszych ilościach. Zawartość pierwiastków C, H i O zależy od stopnia metamorfizmu. Z jego wzrostem rośnie zawartość węgla, maleje zawartość tlenu i nieznacznie spada zawartość wodoru. Natomiast zawartość siarki i azotu w praktyce nie zależy od stopnia metamorfizmu.
Masowe udziały poszczególnych pierwiastków w węglu kamiennym przedstawia tabela:
| Węgiel C | 75 ÷ 92 % |
|---|---|
| Wodór H | 4 ÷ 6 % |
| Tlen O | 2 ÷ 16 % |
| Siarka S | 0,3 ÷ 1,5 % |
| Azot N | 1 ÷ 2 % |
Wyniki analizy elementarnej są bardzo przydatne, umożliwiają w przybliżeniu obliczenie uzysków produktów koksowania, ciepła spalania, teoretycznej temperatury spalania i składu produktów spalania oraz zgazowania. Pozwalają także określić stopień metamorfizmu. Oznaczanie zawartości węgla i wodoru wykonuje się metodą Sheffield. Przebieg tej próby zawarty jest w normie PN/G-04521. Zawartość azotu badamy metodą Kjeldahla - PN/G-04523. Zawartość siarki badamy metodą Eschki.
Zawartość tlenu jest dopełnieniem do stu sumy zawartości pierwiastków C, H, N i S.
Na zajęciach zbadaliśmy zawartość węgla i wodoru metodą Sheffield znając zawartość wilgoci w próbce.
Opracowanie wyników
Masa próbki: 0,25g
Przyrost masy wapna sodowanego: 0,6g
Przyrost masy nadchloranu magnezu: 0,12g
Zawartość wilgoci: 10%
Obliczmy zawartość węgla:
C + O2 CO2
12g 44g
x 0,6g
x = $\frac{0,6*12}{44}$ = 0,1636g
C = $\frac{0,1636}{0,25}*100\% = 65,44\%\ $
Interpretacja wyników i wnioski
Zawartość węgla w próbce okazała się zaskakująco niska. W rzeczywistości odpowiada ona paliwu o niższym stopniu metamorfizmu niż węgiel kamienny(węglowi brunatnemu). Oznacza to, że popełniono błąd podczas przeprowadzania doświadczenia, prawdopodobnie podczas ważenia próbek lub wyniki podano ze zbytnim zaokrągleniem. Widzimy na przykład, że przyrost masy wapna sodowanego jest podany z dokładnością do 1 miejsca po przecinku i być może należało ważenie przeprowadzić dokładniej. Istnieje też druga prawdopodobna przyczyna takiego wyniku, mianowicie na wskutek szybkiego przepływu gazowych produktów spalania przez absorbery część dwutlenku węgla mogła zostać nie pochłonięta przez wapno sodowane, co mogło znacznie zaniżyć wynik. Możliwe jest również, że nie doszło do zupełnego spalenia próbki (w popiele wystąpiły niespalone resztki karbonizatu), a więc nie policzyliśmy węgla zawartego w tych organicznych pozostałościach. Mogło się tak zdarzyć np. z powodu zbyt krótkiego czasu spalania w aparaturze.
Wyliczona zawartość wodoru zupełnie nie odpowiada zawartości węgla, ponieważ wskazuje raczej na węgiel 36-38 wg typów, czyli o wysokim stopniu metamorfizmu. Ponieważ zawartość węgla i zawartość wodoru są związane ze stopniem metamorfizmu, to na podstawie średnich danych możemy przewidzieć, że zawartość węgla powinna wynosić ok. 90%. Potwierdza to tylko nasze przypuszczenia odnośnie popełnienia błędu podczas liczenia zawartości węgla.
Partia węgla, którą analizowaliśmy z powodu niskiej zawartości organicznego węgla nie byłaby przydatna w przemyśle koksowniczym (zbyt niski uzysk koksu). Jest to natomiast węgiel, który mógłby zostać użyty w kotłach elektrownii opalanych węglem brunatnym( na to wskazuje zawartość C).