卡爾費(fèi)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(fèi)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(fèi)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(fèi)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(fèi)休試劑的配制與標(biāo)定，最后研究了攪拌時(shí)間和進(jìn)樣溫度對卡爾費(fèi)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(fèi)休法；攪拌時(shí)間；進(jìn)樣溫度

當(dāng)液體石油產(chǎn)品中有水存在時(shí)，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(shí)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(shí)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(fèi)休法測定石油產(chǎn)品含水量的原理

卡爾費(fèi)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(fèi)休法所需的碘不再是用已標(biāo)定過的含碘試劑去進(jìn)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(diǎn)用鉑電極指示。當(dāng)電解液中的碘濃度恢復(fù)到原濃度時(shí)，停止電解。然后根據(jù)法拉第電解定律，計(jì)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(fèi)休試劑中的二氧化硫與碘產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。但這個(gè)反應(yīng)是可逆反應(yīng)，當(dāng)硫酸濃度達(dá)到0.05%以上時(shí)，即可發(fā)生可逆反應(yīng)，如果讓還原反應(yīng)按照一個(gè)正方向進(jìn)行，需加入適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)來中和反應(yīng)過程中生成的酸。實(shí)驗(yàn)研究證明，在體系中加入吡啶，便可使反應(yīng)向右進(jìn)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(shí)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(fèi)休試劑的配制與標(biāo)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(shí)要單獨(dú)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(biāo)定。但目前我國市場上使用的卡爾費(fèi)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(fèi)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(shí)都必須進(jìn)行標(biāo)定，以測定其真實(shí)的水含量數(shù)據(jù)。

3 卡爾費(fèi)休水分檢測儀的使用及保養(yǎng)

卡爾費(fèi)休水分檢測儀是一種利用卡爾費(fèi)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(shí)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(fēng)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?？栙M(fèi)休水分檢測儀在使用一段時(shí)間后，電極響應(yīng)就會失效，此時(shí)就必須對電極進(jìn)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(zhǔn)確性。當(dāng)靈敏度降低，電極受污染嚴(yán)重時(shí)，可用紙沾一點(diǎn)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(xì)節(jié)都做好了，水分檢測儀才能夠準(zhǔn)確的測量出數(shù)據(jù)。

4 卡爾費(fèi)休水分檢測儀檢測結(jié)果影響因素

（1）攪拌時(shí)間 考察了同一樣品不同的攪拌時(shí)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(jìn)行攪拌，150℃條件下，1500r/min的攪拌速率下，在攪拌時(shí)間分別為3、6、8min時(shí)取樣，然后用天平稱取準(zhǔn)確質(zhì)量的樣品并按照儀器給定的方法進(jìn)行滴定。在同樣的攪拌速率下攪拌時(shí)間越長，測定出的含水量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)越小，這主要是因?yàn)?，攪拌時(shí)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(jìn)樣溫度 考察了同一樣品不同的進(jìn)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(jìn)行攪拌，1500r/min的攪拌速率下，攪拌8min后取出，然后在不同的進(jìn)樣溫度（150℃和200℃）下，用天平稱取準(zhǔn)確質(zhì)量的樣品并按照儀器給定的方法進(jìn)行滴定。進(jìn)樣溫度越高，含水量的測量值越高，這主要是因?yàn)?，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(jìn)樣溫度達(dá)到破壞乳狀液穩(wěn)定的溫度時(shí)，樣品中的乳化水才能變?yōu)橛坞x水進(jìn)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(shí)，應(yīng)選擇合適的進(jìn)樣溫度。

5 結(jié)語

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