重量法測定乙炔和氯化氫混合氣中水分含量的改進

侯迎利，趙阿娜

（新疆中泰化學（集團）股份有限公司，新疆烏魯木齊830009）

在電石法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂中，氯乙烯合成原料氣（乙炔和氯化氫）中的水分主要有以下危害：（1）氯化氫氣中存在的水分容易溶解氯化氫氣體形成鹽酸，腐蝕轉(zhuǎn)化器，嚴重時會蝕穿列管，導(dǎo)致停車檢修，使生產(chǎn)受到損失。（2）水分的存在還易使轉(zhuǎn)化器中的催化劑結(jié)塊，降低催化劑的活性，導(dǎo)致整個轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的阻力增加，氣流分布不均勻，局部由于反應(yīng)特別劇烈而過熱，使HgCl2催化劑升華加劇，催化劑活性迅速降低，并且溫度波動大，不易控制。（3）水分的存在還容易發(fā)生如下副反應(yīng)：C2H2+H2O=CH3CHO（乙醛）。乙醛在精制中不易除去，成為VCM中的雜質(zhì)，對聚合反應(yīng)有一定影響。同時，由于生成乙醛，一部分乙炔原料被消耗，VCM的收率降低。

因此，混合氣中水分的檢測工作尤為重要。目前，氯堿行業(yè)普遍使用的方法有重量法、露點法和色譜法[1]，這些方法有著各自優(yōu)點和缺點，本文主要介紹對重量法的改進。

1 測定原理

將含有水分的混合氣通過已稱量的無水氯化鈣吸收管吸收其水分。分別用已稱量的氫氧化鈉溶液和N，N-二甲基甲酰胺溶液吸收瓶吸收氯化氫和乙炔氣體，分別稱量吸收管和吸收瓶，并根據(jù)各自與測定前質(zhì)量的差計算樣品的水含量。

2 試劑與儀器

無水氯化鈣（分析純）；

干燥氮氣；

10%（質(zhì)量分數(shù)）氫氧化鈉溶液（工業(yè)品）；

中性玻璃絲：取玻璃絲若干放入燒杯中，加濃鹽酸浸泡24 h，然后，洗滌至中性，在105℃下烘干備用；

98%硫酸；

潤滑油；

U型干燥管（帶考克）2支；

乳膠管；

分析純N，N-二甲基甲酰胺溶液；

1 L廣口瓶；

有玻璃擋板的木盒子，根據(jù)所用U型干燥管的大小定做。

分析方法改進后測定水分裝置見圖1。

3 測定步驟

（1）將干燥、潔凈、無堿性的玻璃絲截成長約6mm的短絲，與無水氯化鈉分段均勻地裝入2支潔凈干燥的帶塞U型干燥管中，擦凈管口和支管，將磨口塞上涂上潤滑油，用98%硫酸干燥過的氮氣通過干燥管5～10 min，排除管內(nèi)的濕空氣。2支U型干燥管于干燥器中冷卻30 min，稱重，精確至0.000 1 g，記為M1；將內(nèi)裝氫氧化鈉的吸收瓶稱重，精確至0.1 g，記為G1；將內(nèi)裝N，N-二甲基甲酰胺溶液的吸收瓶稱重，精確至0.1 g，記為F1。

（2）在不連干燥管的前提下排氣數(shù)分鐘，將采樣管插入管道1/3處，連接U型干燥管放入有玻璃擋板的木盒子里。把干燥管的另一端連在堿吸收瓶進氣口，將堿吸收瓶的出氣口連接到N，N-二甲基甲酰胺溶液吸收瓶的進氣端（如果考慮完全吸收，可以將堿吸收瓶和N，N-二甲基甲酰胺溶液吸收瓶均增加為2個）。用可調(diào)夾子調(diào)節(jié)進樣氣流速，以3～4泡/s的速度為宜，緩慢通。把經(jīng)過98%濃硫酸干燥過的氮氣接進樣口，吹除氯化鈣中吸附的乙炔和氯化氫氣體，約5 min后，把干燥器上的旋塞閥關(guān)上，精確稱量2支干燥管 （記為M2）、氫氧化鈉吸收瓶（記為G2）和N，N-二甲基甲酰胺溶液吸收瓶（記為F2）（干燥前后稱重時，必須使用同一臺天平）。

4 結(jié)果計算

式中：M2為吸收后2支干燥管的質(zhì)量，g；M1為吸收前2支干燥管的質(zhì)量，g；G2為吸收后氫氧化鈉吸收瓶質(zhì)量，g；G1為吸收前氫氧化鈉吸收瓶質(zhì)量，g。F2為吸收后N，N-二甲基甲酰胺溶液吸收瓶質(zhì)量，g；F1為吸收前N，N-二甲基甲酰胺溶液吸收瓶質(zhì)量，g。

5 改進前后的區(qū)別、優(yōu)缺點及數(shù)據(jù)對比

改進前后的區(qū)別為：乙炔的重量由量氣法改為吸收法；計算公式的改進。

測定方法改進前的缺點為：乙炔在水中有一定的溶解度，使用量氣法造成分析結(jié)果偏大；氣體的體積與壓力、溫度有較大關(guān)系，如果不是在標準狀況下使用摩爾質(zhì)量計算，乙炔的重量便不準確；乙炔的樣本量受到限制，即使10 L全部裝滿乙炔氣體，總重量也不過12 g，樣本量較小，分析結(jié)果誤差大；在實際操作過程中，使用裝有蒸餾水、體積為10 L的容器，增加操作的難度和勞動強度。

測定分析方法改進后的優(yōu)點為：通過干燥管的所有乙炔氣體全部被吸收，不存在乙炔損失、摩爾質(zhì)量計算不準確等情況，經(jīng)過準確稱量吸收瓶，可以得出準確分析結(jié)果；乙炔的樣本量不受限制，可以隨意加大采樣量，降低樣本量小帶來的分析誤差；在實際操作過程中吸收瓶體積小、重量輕、操作難度小。

分析方法改進前后的對比數(shù)據(jù)見表1。

表1 改進前后的數(shù)據(jù)對比情況 %

從改進前后的比較和對照數(shù)據(jù)可以看出，改進后測定方法不存在樣品（乙炔氣體）損失和樣本量受到限制等直接影響分析結(jié)果的情況，且改進后的分析方法在實際操作過程中吸收瓶體積小、重量輕、操作方便、操作的難度小。另外，改進后的分析方法檢驗結(jié)果更加穩(wěn)定，數(shù)據(jù)更加接近真實值。

［1］臺紅霞.乙炔和氯化氫混合氣水分測定方法探討.聚氯乙烯，2007，（8）：13.