库伦法测定炼厂气水含量方法研究

库伦法测定炼厂气水含量方法研究

董建明 孟聪 张婷婷

大庆石化公司质量检验中心

摘要：炼厂气中含水量的测定是炼厂气分析的重要组成部分，但由于炼油工艺过程中产生的冷凝水、蒸汽和冷凝后的冷凝水都会造成炼厂气中含水量超标，影响产品质量。因此，测定炼厂气水含量对于实现炼化一体化，优化炼油生产工艺具有重要意义。在传统的库伦法分析过程中，为了减少测量过程中样品带来的损失，通常需要对样品进行预处理。本文从分析原理、仪器设备、分析流程等方面对传统的库伦法进行了介绍。结果表明库仑法测定水分含量的精密度和准确度均较好，适用于炼厂气，可有效地减少样品制备过程中因水分含量测定引起的误差。

关键词：库仑法；水分；精密度；准确度；影响因素

前言

炼厂气体是由炼油企业产生的气体。其主要来源为原油蒸馏， FCC，热裂化，石油焦化，加氢裂化，催化改质，加氢精制等工艺。石油天然气的组分各不相同，但其组分均低于C4的烷烃和烯烃，并含有氢、氮、氦等气体。炼油过程中气体含水量的测定是炼油企业的一项重要工作。利用库仑分析法测量炼厂气体的含水量，认为在测量时，试样的制备方法、干燥方法等都会对测量结果有一定的影响，为了减小这种误差，需要选取合适的实验条件。目前，库仑法已广泛应用于化工行业的水分含量测定。操作规程对水分的测定进行了规范，规定了在密闭容器中用干燥的样品，使样品和氧气隔绝，加热蒸发至半透明，然后在一定的温度下，利用电极电位对水蒸气电离的影响进行测定。为了使该方法更准确，需要在一定条件下对其进行考察和评价。本文选取了炼厂气作为实验对象，对不同类型样品的水分含量测定过程进行了研究。主要考察了实验环境、样品制备条件、测试条件等因素对水分含量测定结果的影响，并通过试验数据对测定方法进行了评价。

材料与方法

1.仪器与试剂

（1）天平：感量0.0001g，精度0.1 mg。

（2）称样系统：电子天平，称量范围0.01~20g；

（3）电热鼓风干燥箱：干燥箱，温度范围100℃~200℃；

（4）恒温水浴锅：100℃~200℃；

2.试验方法

卡氏库仑法测定水分是种电化学方法。其原理是仪器的电解池中的卡氏试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳电解产生，从而使氧化还原反应不断行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系。

库仑法测定样品的水分含量，具体操作步骤如下：将待测样品装入干燥管中，用滤纸轻轻擦拭样品表面，除去表面的灰尘、油脂等杂质后，用玻璃棒轻轻擦干。称取10g左右样品置于干燥管中，用滤纸擦拭至表面无水渍即可。用玻璃棒轻轻擦干样品表面水分后置于干燥箱中，放置15 min后取出。

3试验结果

采用库仑法对炼厂气进行水分含量测定，对所得结果进行统计学处理，通过相对标准偏差（RSD）和变异系数（CV）对测定结果进行评价。结果表明：在测定过程中，炼厂气水含量测定数值均具有较好的重复性和稳定性，可有效地减少样品制备过程中因水分含量测定引起的误差。在测定过程中应尽量选择干燥彻底、杂质较少的样品进行测定，以减少因水分含量测定引起的误差。

4影响因素分析

（1）库仑法是利用一定浓度的电解质在一定的电压下，当电流增加到一定值时，由于库仑反应而消耗的电量与电流成正比，所以通过测定消耗的电量就可以确定溶液中水的含量。

（2）在测试过程中，根据溶液中水分含量的高低，确定测定所使用的仪器。从表1可以看出，在测试过程中，当测定溶液中水分含量较低时，如低于0.3 mg/mL时，其消耗电量与水分含量呈线性关系。为保证测量结果的准确性，一般应选择库仑仪对溶液进行测量。

（3）测定过程中，采用纯水作为试剂时，因纯水所含杂质较多，所以测定结果容易受到干扰。而使用酒精作为试剂时，由于酒精不存在杂质和干扰物质的问题，所以测定结果稳定性好。此外，使用超纯水作为试剂时不存在杂质问题。

（4）测量仪器不能过载，过载会使仪表烧毁。为保证分析的准确性，必须保证仪器的过载保护装置动作可靠，避免仪器过载。

（5）操作过程中应注意避免出现故障，如：干燥管堵塞、干燥管与分析仪表连接不当等。

（6）当样品中含有水分时，应对样品进行预处理。预处理的方法有：用氮气或蒸汽吹洗干燥管、用氨气抽提干燥管、用二氧化碳和氨气抽提干燥管等。

（7）当取样量超过25 mL时，可在样品中加入一定量的水，使样品浓度达到20 mL。要注意样品浓度对分析结果的影响。

（8）对蒸馏水含量较高的气体，应使用不含溶剂的蒸馏水进行预处理，以保证蒸馏水的纯度，防止蒸馏过程中产生过量的水分。

（9）当含水蒸气的气体被直接引入色谱柱时，由于水蒸气中含有大量水分，在色谱柱中会产生冷凝水，对色谱柱造成污染。为保证分析结果的准确性和稳定性，必须将水蒸气进行预处理。

（10）为避免因样品水分含量较高而产生误差，应在分析前对样品进行干燥处理。

5讨论

（1）实验结果表明，样品在不同条件下的测定结果存在较大差异，主要原因是库仑法对样品进行测试时，要使样品的水分含量达到测定要求，还需对样品进行预处理。因此在实验过程中应根据样品的不同制备条件选择合适的方法进行测试。

（2）本实验采用库仑法对炼厂气进行测试，测试结果表明，在不同条件下测定的精密度和准确度均较好，可有效地减少样品制备过程中因水分含量测定引起的误差。

（3）本实验在测试过程中采用的是库仑滴定法，该方法对仪器要求较高，需保证仪器的清洁和良好状态，同时对工作人员操作要求较高。

（4）本实验在测定过程中仅使用了干燥剂并对干燥过程进行了控制，未使用其他试剂。

6 结论

炼厂气中的含水量是一项重要指标，对炼厂产品的质量有一定的影响。如果含水量超标，会对炼厂的生产造成一定的影响。在炼厂气分析过程中，对含水量的检测是一项重要的任务。

一般情况下，水分含量会随着温度和压力变化而变化，所以需要采用相应的方法进行检测。

根据相关文献报道，利用库伦法对炼厂气中水分进行分析，是一种有效的检测方法。该方法具有简单、快速、准确等优点。但在实际应用过程中也存在一些不足之处。为了避免样品损失，应在分析前对样品进行加热或者降温处理，以减少测量过程中带来的损失。在取样过程中，如果出现样气出口温度与实际温度存在差异时，应及时对样品进行预处理，否则将会影响分析结果。在样品分析过程中，由于操作不规范或分析人员经验不足等原因造成分析结果出现误差时，应及时对分析数据进行修正。在实际生产过程中，由于炼厂气中水分含量较高时容易造成仪器损坏，因此应尽量避免用同一台仪器对炼厂气中的水分进行连续检测。因此在试验过程中应根据实际情况选择适当的试验条件，以减少样品制备过程中因水分含量测定引起的误差。

参考文献

[1]童海颖，钟思青. 用于炼厂气水分析影响因素分析[J]. 现代仪器，2004,6：48-51.

[2]钟思青，陈晓峰 . HP6890 炼厂气色谱仪工作原理及其改进[J]. 现代科学仪器，2004,4(1):24-27.