淺談氣體中微量乙炔測(cè)定方法

魏麗娟

摘 要：近年來(lái)由于國(guó)內(nèi)外由于空分設(shè)備中乙炔含量超標(biāo)引發(fā)的爆炸事故時(shí)有發(fā)生，給我們一次次敲響著警鐘。很多企業(yè)現(xiàn)階段采用的乙炔測(cè)定方法還停留在上世紀(jì)60年代。正所謂凡事預(yù)則立不預(yù)則廢，為什么一定要對(duì)氣體中微量乙炔進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)量呢？對(duì)于氣體中微量乙炔現(xiàn)階段主流有效的方法有哪些呢？本文就這些問題展開討論，對(duì)現(xiàn)階段各種微量乙炔測(cè)定法進(jìn)行簡(jiǎn)述和點(diǎn)評(píng)。

關(guān)鍵詞：空分設(shè)備；乙炔；測(cè)定方法；微量

1、對(duì)空分氣體中的微量乙炔的原因

眾所周知在乙炔的是做過(guò)程中需要空分裝置，空分裝置是以天然氣為基礎(chǔ)制作乙炔必不可少的裝置。但是空分裝置中的原有空氣中含有微量的乙炔，很容易隨著蒸餾過(guò)程進(jìn)入分餾塔。由于乙炔本身的化學(xué)性質(zhì)及其活潑（因?yàn)橐胰埠刑既I），而且溶解度不大，一旦蒸餾過(guò)程中乙炔含量超標(biāo)，乙炔就會(huì)以固體形式析出，固體形式活潑性與液體和氣體相比都要大，一旦這些固體乙炔和液氧相遇，達(dá)到一定濃度要求后，必然會(huì)引發(fā)爆炸，輕者蒸餾設(shè)備報(bào)廢，重者引發(fā)火災(zāi)導(dǎo)致人員傷亡。因此說(shuō)測(cè)定空分設(shè)備中的乙炔含量意義重大，對(duì)于牽扯到人身安全的問題，必然要受到更多的重視。

2、氣相色譜法測(cè)定空分氣體中的微量乙炔

2.1 氣相色譜法測(cè)定空分氣體中的微量乙炔原理簡(jiǎn)介

利用色譜柱對(duì)氣態(tài)和固態(tài)的吸附力差別來(lái)進(jìn)行鑒定，當(dāng)帶有微量乙炔的待測(cè)氣體通過(guò)色譜柱時(shí)，必然會(huì)經(jīng)歷一個(gè)脫離重新依附的再分配過(guò)程，當(dāng)帶有微量乙炔的待測(cè)氣體通過(guò)一段色譜柱長(zhǎng)度后，根據(jù)氣體吸附力的不同會(huì)按順序通過(guò)氫氣火焰檢測(cè)裝置，這種檢測(cè)裝置最大的特點(diǎn)就是會(huì)根據(jù)通過(guò)氣體的含碳量量的不同產(chǎn)生不同的電流型號(hào)，將產(chǎn)生的這種微弱的電流信號(hào)進(jìn)行放大處理之后，記錄下來(lái)，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)就可以繪制出實(shí)驗(yàn)氣體的各組份的色譜圖，根據(jù)色譜就可以對(duì)實(shí)驗(yàn)氣體進(jìn)行定性和定量的計(jì)算。

2.2 氣相色譜法測(cè)定空分氣體中的微量乙炔實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)介

氣相色譜法測(cè)定空分氣體中微量乙炔大致實(shí)驗(yàn)步驟分為六步，實(shí)驗(yàn)儀器的選定——采樣方法的確定——分離條件的確定——實(shí)驗(yàn)氣體體積的選定——實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)——結(jié)果分析計(jì)算。每一步的選擇都在至關(guān)重要，直接影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，下面就其中較難的步驟進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

采樣方法選擇：因?yàn)榇龣z測(cè)的實(shí)驗(yàn)氣體都是在蒸餾塔內(nèi)，取出的采樣氣體如何保證不受采樣方法的影響至關(guān)重要。一般情況下將取樣得來(lái)的待測(cè)氣體放入到保溫桶中，用排盡空氣的針筒取少量待測(cè)液后將針筒前段橡皮管夾好（防止外界空氣進(jìn)入），帶取樣液體完全汽化后在進(jìn)行檢測(cè)。（針筒中活塞是可伸縮的，在液體汽化過(guò)程中活塞會(huì)移動(dòng)，不會(huì)爆炸的）

實(shí)驗(yàn)氣體體積的選定：經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)選用5ml作為待測(cè)體積時(shí)測(cè)量的結(jié)果最好。因?yàn)橹挥羞@樣才能將乙炔的最小檢測(cè)濃度達(dá)到安全要求，同樣的，由于實(shí)驗(yàn)儀器的限制，多次調(diào)試后對(duì)空氣流量，氫氣流量都有明確的要求。

實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)：在實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候選擇逢高增量法進(jìn)行定性測(cè)量，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，

峰高由高至低一次代表著甲烷、乙烷、乙炔、丙烷等，對(duì)比實(shí)驗(yàn)氣體峰高值，就能判定測(cè)量氣體的化學(xué)成分，這就是峰高定性測(cè)量法。單獨(dú)定性測(cè)量肯定不行，主要還是要進(jìn)行定量測(cè)量，定量測(cè)量的方法是通過(guò)對(duì)比絕對(duì)校正因子得到的，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)得到一系列濃度乙炔含量的絕對(duì)校正因子，只要將測(cè)試氣體的校正因子與之比較，就能得出測(cè)試氣體乙炔含量。

2.3 氣相色譜法測(cè)定空分氣體中的微量乙炔的不足

氣相色譜法測(cè)定空分氣體中的微量乙炔與傳統(tǒng)的目視比色法要好很多，目視比色法由于人為的誤差和方法本身存在的缺陷，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性差，不具有說(shuō)服力。而且相較而言，氣相色譜法分析速度更快，靈敏度更高且分析所需的實(shí)驗(yàn)樣品也比較少。但也是存在其缺點(diǎn)的。首先，實(shí)驗(yàn)過(guò)程繁瑣，由于需要通過(guò)峰高定性和絕對(duì)因子定量對(duì)比，所以實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要找到標(biāo)準(zhǔn)的峰高圖和標(biāo)準(zhǔn)的絕對(duì)因子圖，而且濃度在小范圍內(nèi)變動(dòng)得到的絕對(duì)因子也變化較小，所以定量計(jì)算來(lái)說(shuō)，絕對(duì)因子的方法不能夠測(cè)量乙炔含量低的氣體。其次，色譜固定相的選擇比較復(fù)雜，需要根據(jù)被測(cè)氣體成分來(lái)選擇，色譜固定相的選擇直接影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性，而對(duì)于色譜固定相的選擇需要專家分析決定，因此就限制了該方法的廣泛使用。

3、光電比色法測(cè)定純氧氣體中的微量乙炔濃度

上面介紹了氣相色譜法測(cè)定空分氣體中的微量乙炔有其有點(diǎn)當(dāng)然也有其不可忽視的缺點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于原料空氣的乙炔含量鑒定大都采用上述的色譜分析法來(lái)鑒定，但是對(duì)于純氧中的乙炔含量鑒定就不再適用，以前人們常采用目視比色法來(lái)進(jìn)行純氧中乙炔含量的鑒定，但是這種方法人為參與度高，且靈敏度不高，有時(shí)候誤差很大。相比較而言，現(xiàn)在對(duì)于純氧中乙炔含量多采用靈敏度更高的光電比色法。

3.1 光電比色法測(cè)定純氧氣體中微量乙炔濃度的基本原理

光電比色法的基本原理就是利用有色液體對(duì)不同波長(zhǎng)一首程度的差異來(lái)判斷溶液中各成分的濃度。對(duì)于純氧中混入少量乙炔的混合液體來(lái)說(shuō)，乙炔濃度的不同導(dǎo)致液體同某一種波長(zhǎng)吸收能力不同，測(cè)定一系列不同濃度的乙炔和純氧的混合溶液的的波長(zhǎng)吸收能力，測(cè)定吸收能力的差異就能對(duì)比得到待測(cè)溶液中乙炔的濃度。

在實(shí)際造作過(guò)程中采用的單色光是將光源發(fā)射的光經(jīng)過(guò)綠光片過(guò)濾得到，這種一定波長(zhǎng)寬度的光近似認(rèn)為是單色光。讓經(jīng)果濾光片后得到的近似單色光通過(guò)有色溶液后照射到光電板上，光電板根據(jù)光的強(qiáng)度大小對(duì)應(yīng)產(chǎn)生不同的電流，這樣就可以直接通過(guò)電流大小這種直觀的數(shù)據(jù)來(lái)反映溶液的吸收光波的能力，進(jìn)而判斷溶液中乙炔的濃度。

3.2 光電比色法測(cè)定純氧氣體中微量乙炔濃度的實(shí)驗(yàn)過(guò)程

首先就是配置標(biāo)準(zhǔn)濃度的乙炔，這個(gè)在化學(xué)上長(zhǎng)采用九水硝酸鉻與六水硝酸鈷反應(yīng)得到乙炔溶液，再將乙炔溶液稀釋到所需濃度即可配制出乙炔標(biāo)準(zhǔn)液。將一系列的不同濃度的乙炔標(biāo)準(zhǔn)液密閉封裝后用專業(yè)儀器測(cè)量不同濃度乙炔標(biāo)準(zhǔn)液對(duì)應(yīng)的光密度，根據(jù)測(cè)得的濃度光密度數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線用于實(shí)驗(yàn)對(duì)比。其次就是配制乙炔的吸收液，這種也缺吸收液作用巨大，主要功能就是可以吸收氣體中的微量乙炔，這種標(biāo)準(zhǔn)液的配制要求很嚴(yán)格，因?yàn)檫@將直接關(guān)系到液體能否完全吸收液氧中的乙炔。常用的三水硝酸銅和濃氨水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)配制成A液，用鹽酸羥胺和無(wú)水乙醇反應(yīng)配制B液，使用時(shí)將一定含量的A液和B液混合即可，這種吸收液最大的特點(diǎn)就是無(wú)色透明。

3.3 光電比色法測(cè)定純氧中乙炔濃度的不足

光電比色法相較于前面提到的兩種方法，有很多的有點(diǎn)，比如靈敏度高，操作簡(jiǎn)單等。但是也有其自身的局限性和缺點(diǎn)。首先就是乙炔標(biāo)準(zhǔn)液和乙炔吸收液的配制問題，實(shí)驗(yàn)都是由人來(lái)完成，人的操作不可能精確度很高，每次配制都會(huì)有誤差，這些誤差的累計(jì)都會(huì)體現(xiàn)在最后的測(cè)量精度上。其次就是標(biāo)準(zhǔn)液配時(shí)后并不是立即使用，保存過(guò)程再好也有稀釋的可能，等再次使用的時(shí)候很難保證就是你當(dāng)時(shí)所需的濃度啦。還有實(shí)驗(yàn)過(guò)程中光線因素的影響，這些都是客觀存在的因素也都對(duì)實(shí)驗(yàn)精影響很大。

結(jié)論：

通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段乙炔濃度測(cè)量的幾種方法的簡(jiǎn)介和比較分析，讓人們對(duì)現(xiàn)存測(cè)量技術(shù)有一定的認(rèn)識(shí)和了解，為以后學(xué)習(xí)乙炔測(cè)定的學(xué)習(xí)提供參考。

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