任海仙

摘 要：焦油是煤在干餾和氣化中得到的具有刺激性氣味的粘稠狀的液體產(chǎn)品，通常含有水分。目前，化驗(yàn)室采用的直接蒸餾測(cè)定法雖可以測(cè)出來焦油水分，相對(duì)來說，誤差比較大。本論文論述了在焦油水分測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，需要注意的事項(xiàng)，由此建議化驗(yàn)室可以采用相對(duì)精準(zhǔn)而且用時(shí)短的電石法測(cè)定焦油水分。

關(guān)鍵詞：焦油;水分測(cè)定;均勻性;注意事項(xiàng);建議

0 引言

根據(jù)GB/T5075-93規(guī)定，焦油水分指標(biāo)是考核焦油質(zhì)量指標(biāo)重要依據(jù)之一，是焦油產(chǎn)品質(zhì)量好壞的重要參數(shù)。焦油水分的高低直接影響焦油的質(zhì)量，尤其是影響以焦油為原材料的深加工的下游產(chǎn)品的質(zhì)量。作為化驗(yàn)員，我們有責(zé)任和義務(wù)做到所有的化驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，為公司提供可靠的化驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)原理步驟及實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題

目前，化驗(yàn)室采用的直接蒸餾測(cè)定法的原理是利用水和焦油的沸點(diǎn)不同，稱取100g試樣進(jìn)行蒸餾測(cè)定其水分含量，并以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。

其測(cè)試步驟如下：①取干凈的蒸餾瓶稱取其質(zhì)量m1;②稱取焦油100g（精確到0.1g）計(jì)作m2;③將其在通風(fēng)櫥內(nèi)直接放在電爐上加熱，首先采用小火加熱，然后再用大火加熱，直到焦油中沒有水分飛濺的聲音，焦油呈完全熔融狀態(tài)時(shí)，取下蒸餾瓶，冷卻至室溫，稱取其質(zhì)量，計(jì)作m3;④計(jì)算公式為：m2-m3/m2-m1×100%。

在測(cè)試的過程中遇到如下問題：①同一焦油樣品A第一天（10月8日實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）測(cè)得水分為1.51%，第二天同一化驗(yàn)員以同樣的加熱蒸餾方式測(cè)定，水分就變成了3.43%，GB/T24214-2009焦油水分測(cè)定中，水分小于5%，同一化驗(yàn)室誤差不得超過0.2%，到底是什么原因?qū)е陆褂退钟羞@么大的變化;②同一個(gè)樣品B第一天測(cè)定水分是4.35%，第二天同一化驗(yàn)員測(cè)定水分是2.72%，不同的第一天采用大火加熱為主，第二天采用小火加熱為主，明顯的看到水滴不停的回流到蒸餾瓶?jī)?nèi);③石腦油在加熱到60℃到80℃時(shí)開始有數(shù)滴流出，當(dāng)溫度高于120℃時(shí)，迅速的逸出，在焦油水分含量計(jì)算中，石腦油占3%-4%，石腦油的逸出必然會(huì)導(dǎo)致焦油水分的升高，如何避免石腦油的逸出。

2 注意事項(xiàng)探討

2.1 焦油的均勻性

由于焦油組分復(fù)雜，溶有多種有機(jī)物無機(jī)物等，因此焦油極不均勻，尤其在焦油水分比較大的情況下，所形成的焦油更不均勻。再者，焦油在常溫下，密度通常是1.13-1.22g/cm3，且處于水包油的不均勻狀態(tài)。因此，會(huì)遇到問題1中的同一焦油樣品A隔夜后測(cè)其水分，比第一天直接測(cè)其水分會(huì)偏高。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，并摘錄數(shù)據(jù)如表2：明顯看出，焦油經(jīng)過隔夜靜置后呈半凝固狀態(tài)，造成分層，通常情況下，水分游離在最上層，因此，第二天稱取樣品時(shí)造成無法稱取均勻的焦油樣品，使焦油水分值偏高。通過實(shí)驗(yàn)，焦油在加熱到一定溫度的時(shí)候，焦油和水的密度基本上相同的時(shí)候，焦油中的水分與焦油處于相對(duì)均勻的共溶狀態(tài)，焦油水分偏差不是很大。

2.2 石腦油對(duì)焦油水分的影響

用直接蒸餾測(cè)定法測(cè)焦油水分時(shí)，由于水的沸點(diǎn)是100℃，在不斷加熱的過程中，蒸餾瓶中有少量的水蒸氣逸出，水蒸氣在逸出的過程中與瓶壁發(fā)生熱交換，結(jié)果是使水蒸氣的溫度逐步降低。因此，蒸餾瓶中會(huì)有一部分水蒸氣分子凝聚為微水液滴流回到蒸餾瓶?jī)?nèi)，如果加熱溫度過低，甚至沒有超過60℃（石腦油逸出的溫度）的時(shí)候，會(huì)造成大量的水蒸氣回流到蒸餾瓶?jī)?nèi)。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們會(huì)看到蒸餾瓶?jī)?nèi)不停的有水分飛濺的聲音，瓶口幾乎沒有水蒸氣逸出，從而造成問題2水分偏高。因此，我們?cè)跍y(cè)焦油水分時(shí)，一定要注意加熱溫度及方式，以免石腦油的流出對(duì)水分產(chǎn)生影響。實(shí)際操作過程中，我們很難控制住石腦油的逸出。對(duì)比甲苯蒸餾法，電石法測(cè)定焦油水分的原理及步驟，我們可以初步判斷這樣加熱測(cè)定焦油的水分很有可能造成蒸餾不充分或者石腦油的逸出。因此，需要我們改進(jìn)焦油水分測(cè)定的方法。

2.2.1 甲苯蒸餾法測(cè)定

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T2289-94，甲苯蒸餾法的測(cè)定原理是：基于兩種互不相溶的液體的沸點(diǎn)低于各組分的沸點(diǎn)，將樣品中的水分與甲苯的共沸液蒸出，冷凝并收集蒸餾液，由于兩者密度不同，根據(jù)餾出液中水的體積可計(jì)算樣品中水分的含量。測(cè)試步驟如下：①室溫下稱取混勻試樣100g（精確至0.1g）和量取甲苯50mL至于蒸餾瓶中，完全搖勻;②連接蒸餾瓶接收管和冷卻管。在冷卻管上端用少許脫脂棉塞住，以防空氣中的水分在冷卻管內(nèi)凝結(jié);③加熱沸騰，使冷凝液以每秒2-5滴的速度從冷卻管末端滴下。當(dāng)接受器中的水分不再增加時(shí)，再加大火焰加熱數(shù)分鐘，停止蒸餾;④待接收管里的液體溫度達(dá)到室溫時(shí)，讀取水層體積。如接收管內(nèi)水分渾濁時(shí)，則將接收管放入溫水中，使其澄清，然后冷至室溫讀數(shù);⑤計(jì)算公式：w（%）=v/m×100。其中：v-接收管中水分的體積，m-試樣的重量。

2.2.2 電石法測(cè)定

根據(jù)GB/T24214-2009焦油水分測(cè)定方法，電石法的原理是：試樣與電石按一定的比例混合，在不斷攪拌的條件下，其中的水分與電石反應(yīng)生成乙炔，用量氣管收集，根據(jù)產(chǎn)生的氣體體積計(jì)算水分的含量。測(cè)試步驟如下：①用氣體發(fā)生瓶稱取5g焦油試樣，并將磁棒放入發(fā)生瓶中;②在電石稱量管中稱大約3g電石，把三通閥至于與大氣連通部位，用水準(zhǔn)瓶調(diào)整量氣管液面至零位后關(guān)閉三通閥;③將氣體發(fā)生瓶瓶塞自由下落蓋嚴(yán)，迅速把三通閥轉(zhuǎn)至與氣體發(fā)生瓶和量氣管的連通部位;④開啟磁力攪拌器，使焦油中的水分和電石充分反應(yīng)，待量氣瓶液面不再變化時(shí)，讀取產(chǎn)生的氣體體積，讀取大氣壓和溫度;⑤用棉花，甲苯把氣體發(fā)生瓶清洗備用;⑥計(jì)算公式（水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)M，以%表示）：

式中：v-操作條件下所測(cè)的氣體體積;P-操作條件下所測(cè)的大氣壓力;Pw-操作條件下水的飽和蒸氣壓;Mh2o-水的摩爾質(zhì)量;R-常數(shù)0.082L/（K·t001）;T-操作條件下的氣體溫度;m-試樣質(zhì)量，單位為克（g）。

3 建議

綜合整個(gè)實(shí)驗(yàn)來看，首先，在做有關(guān)焦油水分的時(shí)候，首先一定要注意取樣的規(guī)范性，取樣回來后及時(shí)化驗(yàn)焦油，否則有可能導(dǎo)致焦油分層，導(dǎo)致焦油水分偏高。其次，采用直接蒸餾法測(cè)定焦油水分時(shí)造成石腦油隨著焦油水分蒸發(fā)而逸出，甲苯蒸餾法從稱樣到最后算出結(jié)果最少需1.5h，此法耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而電石法測(cè)定焦油水分的時(shí)間短，準(zhǔn)確程度高，并且此方法適用于高溫下焦油水分的測(cè)定。因此化驗(yàn)室可以選擇電石法測(cè)定焦油水分，可以有效避免焦油水分的誤差的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]張瑾.煤焦油餾程/水分測(cè)定方法的改進(jìn)[J].炭黑工業(yè)，2006（5）：26-29.

[2]李振華，王宏彥，于彬.焦油水分測(cè)定結(jié)果分歧的原因及對(duì)策[J].燃料與化工，2004（02）：28-29.

[3]劉進(jìn)榮，盛趙德.造成高海拔地區(qū)電石法制乙炔電石單耗量高的原因[J].化工管理，2016（021）：80-80.

[4]許堅(jiān).煤焦油水分測(cè)定過程中試樣稱量的重要性及細(xì)節(jié)[J].商品與質(zhì)量：學(xué)術(shù)觀察，2012，（004）：81-81.