煤液化油中氯含量分析方法

王泓皓

（榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西榆林719000）

煤液化是指在高溫條件下，使固體狀態(tài)的煤與氫氣反應(yīng)，從而生成液體油品。在反應(yīng)過程中，煤中的氯化物也進(jìn)一步轉(zhuǎn)化到其中，并生成鹽酸，腐蝕設(shè)備。因此，加強對其中氯離子的檢測，防止出現(xiàn)腐蝕問題，是當(dāng)前煤化工行業(yè)中思考的重點。傳統(tǒng)針對煤液化油中氯離子的檢測，是采用聯(lián)苯基納法，這種方法通常采用含有劇毒的試劑[1-3]。所以，人們開始引入熒光譜分析法或離子色譜分析法。但是熒光譜分析方法不合適對微量元素的分析，主要原因是受干擾因素太多。本文在以往研究基礎(chǔ)上，提出一種離子色譜圖分析方法，并對其進(jìn)行了驗證。

1 實驗試劑與儀器

1.1 實驗主要試劑

實驗所采用的主要試劑見表1。

實驗油樣主要為高分油和液化生成油，其液化生成油的餾程如表2所示。

1.2 主要設(shè)備與試驗裝置

實驗主要儀器見表3。

表1 實驗試劑

表2 液化生成油餾程

表3 實驗儀器

1.3 實驗方法

本文主要對煤液化油中的無機(jī)氯成分進(jìn)行檢測。無機(jī)氯較為穩(wěn)定，具有不易揮發(fā)、沸點較高的特點，因此利用表3 中所列出的實驗儀器，實驗采用固定爐溫能夠達(dá)到1 300 ℃的SQ-100 型燃燒爐以提高燃燒溫度，并且將其與離子色譜進(jìn)行聯(lián)用，從而通過該方法來測定煤液化油中氯含量。SQ-100型燃燒爐示意圖如圖1所示[4]。

圖1 SQ-100型燃燒爐示意圖

試驗前，首先對移動爐的初始溫度、各階段最高溫度、固定爐溫度以及時間等進(jìn)行設(shè)置，然后稱取實驗樣品，借助進(jìn)樣舟將樣品送至燃燒管；接著，在移動爐達(dá)到預(yù)設(shè)的最高溫度并運動至固定爐時，將進(jìn)樣舟送至固定爐使實驗樣品燃燒；在燃燒時間達(dá)到預(yù)設(shè)時間后，吸收單元對含氯產(chǎn)物進(jìn)行吸收，并在吸收結(jié)束后，將吸收液注入離子色譜。

2 結(jié)果分析

2.1 燃燒爐對氯回收影響

設(shè)定移動爐的初始溫度為100 ℃，在階段一與階段二的最高溫度分別為900 ℃和950 ℃，在吸收單元的吸收液體積為50 mL。本文重點考察固定爐溫度、進(jìn)樣舟在移動到固定爐后停留的時間，以及進(jìn)樣量和通氣量對氯回收的影響。

2.1.1 固定爐溫度對氯回收效果的影響

對燃燒爐條件進(jìn)行設(shè)置：進(jìn)樣量為0.1 g至0.13 g，進(jìn)樣舟在固定爐中停留10 min，通氣流量設(shè)為1.5 L/min。對900～1 300 ℃不同固定爐溫度條件下的氯回收效果進(jìn)行考察，結(jié)果如圖2所示。

圖2 固定爐溫度對氯回收效果的影響

從圖2 中可以看到，考察指標(biāo)為離子色譜圖中氯的峰面積與標(biāo)準(zhǔn)氯水溶液進(jìn)樣量的比值，固定爐溫越高則相應(yīng)的比值也越大。實驗所用的SQ-100燃燒爐可達(dá)到1 300 ℃的固定爐溫度，由此可確定將固定爐溫度設(shè)置為1 300 ℃。

2.1.2 進(jìn)樣舟在固定爐中停留時間對氯回收效果的影響

對燃燒爐條件進(jìn)行設(shè)置：進(jìn)樣量為0.1 g至0.13 g，固定爐溫度為1 300 ℃，通氣流量設(shè)為每分鐘1.5 L。考察進(jìn)樣舟在固定爐中停留不同時間條件下的氯回收效果，結(jié)果如圖3所示。

圖3 進(jìn)樣舟在固定爐中停留時間對氯回收效果的影響

從圖3 中可以看到，隨著進(jìn)樣舟在固定爐中停留時間的變化，所對應(yīng)的離子色譜圖中氯的峰面積與標(biāo)準(zhǔn)氯水溶液進(jìn)樣量的比值并未出現(xiàn)顯著變化，說明兩者間的影響關(guān)系較小。由此將進(jìn)樣舟在固定爐中停留時間設(shè)置為10 min。

2.1.3 進(jìn)樣量對氯回收效果的影響

對燃燒爐條件進(jìn)行設(shè)置：固定爐溫度為1 300 ℃，通氣流量設(shè)為1.5 L/min，進(jìn)樣舟在固定爐中停留時間設(shè)為10 min?？疾觳煌M(jìn)樣量條件下的氯回收效果，結(jié)果如圖4所示。

圖4 進(jìn)樣量對氯回收效果的影響

從圖4 中可以看到，不同進(jìn)樣量條件下所對應(yīng)的離子色譜圖中氯的峰面積與標(biāo)準(zhǔn)氯水溶液進(jìn)樣量的比值并未出現(xiàn)顯著變化，說明進(jìn)樣量對氯回收效果的影響較小。提高進(jìn)樣量可以增加氯含量檢測的靈敏度，但考慮到充分燃燒的因素，最終確定進(jìn)樣量的選取范圍為0.09～0.16 g。

2.1.4 通氣流量對氯回收效果的影響

對燃燒爐條件進(jìn)行設(shè)置：固定爐溫度為1 300 ℃，進(jìn)樣舟在固定爐中停留時間設(shè)置為10 min，進(jìn)樣量選取范圍設(shè)為0.09～0.16 g 內(nèi)?？疾觳煌饬髁織l件下的氯回收效果，結(jié)果如圖5所示。

圖5 通氣流量對氯回收效果的影響

從圖5中可以看到不同通氣流量條件下所對應(yīng)的離子色譜圖中氯的峰面積與標(biāo)準(zhǔn)氯水溶液進(jìn)樣量的比值變化。在通氣流量低于1.5 L/min的條件下比值隨通氣流量的增加而逐漸變大，而當(dāng)通氣流量超過1.5 L/min后，比值趨于平穩(wěn)。根據(jù)以上結(jié)果，最終確定通氣流量設(shè)置為1.5 L/min。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立

在上述試驗條件優(yōu)化的情況下，設(shè)定離子色譜儀試驗參數(shù)，以KOH 作為淋洗液，色譜軸選擇AS19，250 mm×4 mm[5]。稱取不同濃度下的不同質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過上述的燃燒爐方案，得到吸收液，然后將吸收液送入到ICS-2100中進(jìn)行光譜分析，進(jìn)而得到標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線，具體見圖6。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線

2.3 標(biāo)準(zhǔn)氯水溶液中氯回收率的考察

通過上述方案，測得氯回收率，具體如表4 所示。

表4 標(biāo)準(zhǔn)氯水溶液中氯回收率及偏差

根據(jù)表4 中所示的標(biāo)準(zhǔn)氯水溶液中氯回收率及偏差數(shù)值，燃燒爐/離子色譜聯(lián)用法能夠較為準(zhǔn)確地對氯含量100 μg/g的標(biāo)準(zhǔn)氯水溶液進(jìn)行測定。

2.4 含氯油標(biāo)樣中氯回收率的考察

根據(jù)以上試驗，得到含氯油標(biāo)樣A的回收率，具體見表5所示。

表5 含氯油標(biāo)樣A中氯回收率及偏差

根據(jù)表5 中所示的含氯油標(biāo)樣A 中氯回收率及偏差測定結(jié)果，說明在表2.1節(jié)所示的條件下，以燃燒爐/離子色譜聯(lián)用法對氯含量10.0 μg·g-1的標(biāo)準(zhǔn)油樣進(jìn)行測定[6]，能夠達(dá)到較高的準(zhǔn)確度并具有良好的重復(fù)性。

含氯油標(biāo)樣B中氯回收率及偏差分別見表6。

根據(jù)表6 中所示的含氯油標(biāo)樣B 中氯回收率及偏差數(shù)值，說明上述實驗條件下，本測量方法能夠達(dá)到較高的準(zhǔn)確度并具有良好的重復(fù)性。

表6 含氯油標(biāo)樣B中氯回收率及偏差

2.5 煤液化油中氯含量的測定

上述兩種煤液化油中的氯含量如圖7所示。

圖7 氯含量測量色譜圖

測定的液化生成油中氯含量及偏差如表7所示。

表7 液化生成油中氯含量及偏差

測定的高分油中氯含量及偏差如表8所示。

通過以上結(jié)果都說明，本文構(gòu)建的方法，對高分油、液化生成油中氯含量及偏差測定上，都能夠達(dá)到較高的準(zhǔn)確度并具有良好的重復(fù)性。

表8 高分油中氯含量及偏差

3 結(jié) 論

通過以上的實驗看出，通過燃燒爐可高效地促進(jìn)對油品中氯化合物的生成，并通過離子光譜儀完成對樣品中氯含量的測定。測定結(jié)果表明，測定準(zhǔn)確性高，偏差小。由此，通過上述的方法，可有效的實現(xiàn)對煤液化油中氯離子含量的測定。