溶解乙炔純度的檢測(cè)方法

1、溶解乙炔純度的檢測(cè)方法*姜陽 董翊 陳鷹 黃海星/上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院摘 要 分別用雜質(zhì)扣除法、 溴法與丙酮溶液法檢測(cè)溶解乙炔純度。 闡述了三種檢測(cè)方法的原理， 分析不同方法造成結(jié)果偏差的原因。 建立丙酮水溶液法檢測(cè)結(jié)果換算成溴法檢測(cè)結(jié)果的校準(zhǔn)公式。關(guān)鍵詞 溶解乙炔； 純度； 丙酮； 溴水0 引言溶解乙炔是由電石即碳化鈣與水作用或天然氣裂解制得的含有磷化氫、硫化氫等雜質(zhì)的粗乙 炔氣，經(jīng)凈化、壓縮、干燥、溶解于丙

2、酮中，并 貯存在充滿多孔填料氣瓶內(nèi)的乙炔氣。乙炔氣中 的雜質(zhì)氣體有 H2S、PH3、NH3 等，主要來源于原 料電石中。乙炔雜質(zhì)超標(biāo)對(duì)生產(chǎn)安全有很大危害，檢 測(cè) 器（TCD） 。Agilent 6890 氣 相 色 譜 儀， 配 有氫火焰離子化檢測(cè)器（FID） 。Agilent 6890 氣相色 譜儀，配有六通進(jìn)樣閥、轉(zhuǎn)化爐、氫火焰離子化 檢測(cè)器。Agilent 6890 氣相色譜儀，配有火焰光度 檢 測(cè) 器（FPD） 。GOW-MA

3、C 600 氣 相 色 譜 儀， 配 有 氦 放 電 離 子 化 檢 測(cè) 器（DID） 。 色 譜 柱：TDX 填 充 柱，1.5 m×3 mm ； GASPRO 1134332 (50 mm× 0.32 mm)；Porapak Q 1.5 m×3 mm；HP-PLOT Al2O3 M 19095P-25 (50 m×0.53 mm，15 μm)； H P - I N N O

4、W A X 1 9 0 9 1 N - 2 1 6 ( 5 0 m × 0 . 3 2 m m ，0.50 μm)。 紫 外 — 可 見 分 光 光 度 計(jì) Lambda25。 Waterboy2 微量水分分析儀。試 劑： 硫 酸 溶 液，0.01 mol/L； 各 類 標(biāo) 準(zhǔn) 混 合氣；納氏試劑。-4 當(dāng)乙炔氣中 PH3 體積分?jǐn)?shù)大于 2×10 時(shí)，可使

5、乙炔的自燃點(diǎn)顯著降低，在 100℃左右就能發(fā)生自 燃 [1]。因此溶解乙炔純度檢測(cè)是所有指標(biāo)中最重 要的一項(xiàng)。根據(jù)國標(biāo) GB 6819-2004，乙炔純度的測(cè)定以 溴法為仲裁法。溴法是乙炔被溴化鉀的溴飽和溶 液吸收，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成四溴乙烷，根據(jù)溴飽 和溶液吸收后的體積測(cè)定乙炔純度。雜質(zhì)扣除法 原理是分別檢測(cè)出溶解乙炔氣體中每種雜質(zhì)的體 積分?jǐn)?shù)，扣除雜質(zhì)后的體積分?jǐn)?shù)即為溶解乙炔的 純度。丙酮法則是基于乙炔在丙酮中的強(qiáng)溶解性 原理，根據(jù)

6、丙酮溶液吸收后的體積測(cè)定乙炔純度。 本文簡(jiǎn)要介紹這 3 種檢測(cè)方法。1 雜質(zhì)扣除法1.1 儀器與試劑儀器：Agilent 6890 氣相色譜儀，配有熱導(dǎo)池1.2 檢測(cè)方法與條件1）溶解乙炔中氧氣、氮?dú)怆s質(zhì)的檢測(cè) 色譜柱：TDX 填充柱，1.5 m×3 mm；載氣：氦 氣，30 mL/min； 爐 溫：40 ℃； 檢 測(cè) 器：TCD，160 ℃。2）溶解乙炔中一氧化碳、二氧化碳、甲烷雜 質(zhì)的檢測(cè)色譜柱：TD

7、X 填充柱，1.5 m×3 mm；載氣： 氮?dú)猓?0 ml/min； 爐溫： 80 ℃； 檢測(cè)器： FID，250 ℃。3）溶解乙炔中硫化物、磷化物雜質(zhì)的檢測(cè)口約 15 mm，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)上旋塞，使吸收液緩緩流 炔氣體也沒有完全被丙酮吸收，所以測(cè)試值比扣入 吸 收 管， 吸 收 完 畢， 讀 取 吸 收 管 內(nèi) 液 面 分 度，此數(shù)值即作為乙炔純度。除法得出的結(jié)果要低。溴法的原理是乙炔被溴化鉀的溴

8、飽和溶液吸收，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成四溴乙 烷，根據(jù)溴飽和溶液吸收后的體積測(cè)定乙炔純度。 溴化鉀的溴飽和溶液除吸收乙炔氣體外，對(duì)樣品 氣體中的主要雜質(zhì)丙酮蒸汽和其他不飽和有機(jī)物 也有一部分吸收，因此測(cè)試值比扣除法得出的結(jié) 果高。4.2 不同條件下不同方法的比較2.3 樣品前處理同 1.3。檢測(cè)結(jié)果 2.4見表 2。表 2 10001479 號(hào)溶解乙炔體積分?jǐn)?shù)溴法檢測(cè)在不同環(huán)境溫度下，同一樣品溴水法和丙酮法的分析結(jié)果表明，丙酮法比溴水法的分

9、析結(jié)果 平均要低 1~1.5%，冬天則相差更大（見表 5） 。丙 酮法是基于乙炔在丙酮中的強(qiáng)溶解性原理，由于 丙酮外逸，乙炔沒有完全被丙酮吸收，液相中的 丙酮體積有所減少，而乙炔的濃度值是由液相體 積推算出來的，因此需要對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)。33.1丙酮 - 水溶液法儀器與試劑儀器：同 2.1。試劑：丙酮；去離子水；丙酮 - 水溶液：丙酮與水按體積比 1:1 配制成均勻混合溶液。3.2 檢測(cè)步驟同 2.2。表 5 不同環(huán)境溫度下分析結(jié)

10、果對(duì)比3.3 樣品前處理同 1.3。檢測(cè)結(jié)果 3.4見表 3。表 3 10001479 號(hào)溶解乙炔體積分?jǐn)?shù)丙酮- 水溶液法檢測(cè) 校準(zhǔn)計(jì)算公式為C = X + Y ( 1-X ) [2] （1）式中：C — 乙炔的體積百分濃度；X — 丙酮法檢測(cè)乙炔的吸收率；Y — 液面上方氣相中丙酮 的飽和濃度。由公式（1）推導(dǎo)：44.1溶解乙炔純度不同檢測(cè)方法的比較不同檢測(cè)方法的結(jié)果分析C = A + BX 同一溶解乙炔樣品分別用雜質(zhì)扣除法、溴法

11、、丙酮 - 水溶液法對(duì)其進(jìn)行分析，所得結(jié)果其純度： 溴法＞雜質(zhì)扣除法＞丙酮 - 水溶液法（見表 4） 。 從檢測(cè)原理上認(rèn)為雜質(zhì)扣除法所得結(jié)果為溶解乙 炔的真實(shí)純度，則在環(huán)境溫度為 20℃時(shí)，溴法所 得結(jié)果比真實(shí)值大 0.3%，丙酮 - 水溶液法所得結(jié) 果比真實(shí)值小 1.0%。表 4 10001479 號(hào)溶解乙炔體積分?jǐn)?shù)用不同方法測(cè)試（2）式中： A －被吸收氣體的體積，為一常數(shù)； B －殘余氣體的體積，為一常數(shù)。 由于丙酮法與溴

12、法檢測(cè)原理相似，檢測(cè)結(jié)果的誤差主要是由吸收后殘余氣體中的丙酮蒸汽引 起。將不同濃度的乙炔丙酮法與溴法檢測(cè)結(jié)果代 入公式（2） ，可以推導(dǎo)出換算公式C ＝ 62.9% + 0.37 X （3）以上方法大大簡(jiǎn)化了乙炔純度的測(cè)定，對(duì)溶解乙炔的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)尤為方便。5 結(jié)果與討論同一溶解乙炔樣品分別用雜質(zhì)扣除法、溴法、（下轉(zhuǎn)第 20 頁）丙酮法是基于乙炔在丙酮中的強(qiáng)溶解性原理，由于丙酮溶液不吸收乙炔氣體外的其他雜質(zhì)，乙環(huán)境溫度 雜質(zhì)扣除法 溴法

13、 丙酮 - 水溶液法20℃ 98.7% 99.0% 97.7%序號(hào) 1 2 3 4 5 6檢測(cè)結(jié)果 /% 97.7 97.7 97.8 97.7 97.7 97.7環(huán)境溫度 /℃ 丙酮法 /% 扣除法 /% 溴法 /% 差值 /%10 97.2 98.7 98.9 1.715 97.4 98.7 98.9 1.520 97.7 98.7 99.0 1.325 98.0 98.7 99.1