卡爾費休法測定液體石油產(chǎn)品中的水含量

王彥宏 張瑨（大慶石化公司質(zhì)檢中心， 黑龍江 大慶 163714）

卡爾費休法測定液體石油產(chǎn)品中的水含量

王彥宏 張瑨（大慶石化公司質(zhì)檢中心， 黑龍江 大慶 163714）

卡爾費休法是近年來提出的一種操作簡單、高效、精度高的測量技術(shù)。本文在介紹卡爾費休法測定石油產(chǎn)品中的水含量原理的基礎(chǔ)上，指出了卡爾費休試劑的配制與標定，最后研究了攪拌時間和進樣溫度對卡爾費休法測量結(jié)果的影響。

液體石油產(chǎn)品；質(zhì)量檢測；水含量；卡爾費休法；攪拌時間；進樣溫度

當液體石油產(chǎn)品中有水存在時，這對工藝設(shè)備以及后續(xù)石油產(chǎn)品會造成很大的危害。如果原油中含水量過大，會在加工時引起突沸沖塔；成品油中的水會加速油品的氧化；潤滑油中有水存在時會引起零件腐蝕；因此，對于液體石油產(chǎn)品中的水含量的測定具有重要作用。

1 卡爾費休法測定石油產(chǎn)品含水量的原理

卡爾費休滴定儀測定微量水的原理是基于庫侖水分測定的原理，將待測試樣溶于含有一定碘的特殊溶劑的電解液后（水即消耗碘），但卡爾費休法所需的碘不再是用已標定過的含碘試劑去進行滴定，而是通過電解過程，使溶液中的碘離子在陽極氧化為碘，所產(chǎn)生的碘又與樣品中的水反應(yīng)，其終點用鉑電極指示。當電解液中的碘濃度恢復(fù)到原濃度時，停止電解。然后根據(jù)法拉第電解定律，計算出待測液體石油產(chǎn)品試樣中水的含量。

石油產(chǎn)品中的水與卡爾費休試劑中的二氧化硫與碘產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。但這個反應(yīng)是可逆反應(yīng)，當硫酸濃度達到0.05%以上時，即可發(fā)生可逆反應(yīng)，如果讓還原反應(yīng)按照一個正方向進行，需加入適當?shù)膲A性物質(zhì)來中和反應(yīng)過程中生成的酸。實驗研究證明，在體系中加入吡啶，便可使反應(yīng)向右進行，生成的硫酸酐吡啶不穩(wěn)定，能與水發(fā)生發(fā)應(yīng)，消耗一部分水而干擾測定，為了使其穩(wěn)定，可通過加無水甲醇解決不穩(wěn)定的問題。若反應(yīng)充分，1mol水需要1mol碘，1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而產(chǎn)生2mol氫碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。這是理論上的數(shù)據(jù)，但在實際操作過程中，誤差是不可避免的，因此二氧化硫、吡啶、甲醇的用量均是過量的，從而可求出石油產(chǎn)品中水的含量。

2 爾費休試劑的配制與標定

以甲醇作溶劑，試劑中碘、二氧化硫、甲醇三者的質(zhì)量比為1：3：10，這種試劑的有效濃度取決于碘的濃度，由于試劑中各組分本身也含有一些水分，使得新配制的試劑的有效濃度不斷降低，但試劑濃度降低的主要原因是一些副反應(yīng)引起的。配制這種試劑時要單獨配，分甲乙兩種試劑并且分別貯存，現(xiàn)用現(xiàn)配制，而且要標定。但目前我國市場上使用的卡爾費休水分測定試劑，無論是單組份的還是雙組份的，一般都是由廠家已經(jīng)調(diào)配好的可直接使用的產(chǎn)品，但由于卡爾費休試劑是一種很不穩(wěn)定的混合物質(zhì)，為了提高測量的精度，用戶在使用時都必須進行標定，以測定其真實的水含量數(shù)據(jù)。

3 卡爾費休水分檢測儀的使用及保養(yǎng)

卡爾費休水分檢測儀是一種利用卡爾費休法快速測量液體石油產(chǎn)品水含量的儀器，一般情況下的漂移值為每分鐘幾微升。如果漂移值變大，則必須檢查儀器的密封性或考慮再生分子篩。再生時將分子篩放入160～300℃的干燥爐中干燥24h以上。對安裝在廢液瓶上的分子篩因含有水和二氧化硫，故再生前還需用蒸餾水清洗。儀器必須放在干燥清潔的環(huán)境中，并安排專人保管。如果長期不用，必須將儀器內(nèi)的所有試劑抽出，并將所有管路清洗干凈，風干保存。滴定管用無水乙醇溶液清洗，不可將滴定管放在溫度高于40℃的地方。卡爾費休水分檢測儀在使用一段時間后，電極響應(yīng)就會失效，此時就必須對電極進行清洗。電極是水分檢測儀的關(guān)鍵部件，電極表面的污染可直接導(dǎo)致靈敏度降低，從而直接影響測量的準確性。當靈敏度降低，電極受污染嚴重時，可用紙沾一點丙酮擦電極，但必須小心翼翼，還必須等丙酮揮發(fā)完全后方可使用，或者將電極浸入稀硝酸溶液中24h，然后取出，用清水漂洗，濾紙擦拭干凈。只有把這些細節(jié)都做好了，水分檢測儀才能夠準確的測量出數(shù)據(jù)。

4 卡爾費休水分檢測儀檢測結(jié)果影響因素

（1）攪拌時間 考察了同一樣品不同的攪拌時間對含水量檢測結(jié)果的影響。使用同一攪拌器對同一原油樣品進行攪拌，150℃條件下，1500r/min的攪拌速率下，在攪拌時間分別為3、6、8min時取樣，然后用天平稱取準確質(zhì)量的樣品并按照儀器給定的方法進行滴定。在同樣的攪拌速率下攪拌時間越長，測定出的含水量質(zhì)量百分數(shù)越小，這主要是因為，攪拌時間越長，原油的乳化效果越好，形成的油包水乳狀液越小且越穩(wěn)定，不易破乳，導(dǎo)致測量的含水量結(jié)果越小。

（2）進樣溫度 考察了同一樣品不同的進樣溫度對含水量檢測結(jié)果的影響。使用同一攪拌器對同一原油樣品進行攪拌，1500r/min的攪拌速率下，攪拌8min后取出，然后在不同的進樣溫度（150℃和200℃）下，用天平稱取準確質(zhì)量的樣品并按照儀器給定的方法進行滴定。進樣溫度越高，含水量的測量值越高，這主要是因為，溫度越高，原油的粘度越低，對乳狀液的穩(wěn)定性影響較大，只有進樣溫度達到破壞乳狀液穩(wěn)定的溫度時，樣品中的乳化水才能變?yōu)橛坞x水進而變?yōu)樗魵獗粶y量出來。因此在測量石油產(chǎn)品中含水量時，應(yīng)選擇合適的進樣溫度。

5 結(jié)語

用卡爾費休法測定石油產(chǎn)品中的含水量時，應(yīng)該根據(jù)不同的油品性質(zhì)，選擇不同的實驗條件；在對卡爾費休試劑進行配制時應(yīng)即用即配，盡量不要長時間不清洗儀器，因為長時間的腐蝕不僅會對儀器造成損害，也會降低測量的準確度，當實驗的溫度變化較大時，必須進行適當?shù)恼{(diào)整。只有每一步都做好了，才能利用卡爾費休法準確的測定石油產(chǎn)品中的水含量。