卡爾費休法測定液體石油產品中的水含量

王彥宏 張瑨（大慶石化公司質檢中心， 黑龍江 大慶 163714）

卡爾費休法測定液體石油產品中的水含量

王彥宏 張瑨（大慶石化公司質檢中心， 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。本文在介紹卡爾費休法測定石油產品中的水含量原理的基礎上，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果的影響。

液體石油產品；質量檢測；水含量；卡爾費休法；攪拌時間；進樣溫度

當液體石油產品中有水存在時，這對工藝設備以及后續石油產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，所產生的碘又與樣品中的水反應，其終點用鉑電極指示。當電解液中的碘濃度恢復到原濃度時，停止電解。然后根據法拉第電解定律，計算出待測液體石油產品試樣中水的含量。

石油產品中的水與卡爾費休試劑中的二氧化硫與碘產生氧化還原反應。但這個反應是可逆反應，當硫酸濃度達到0.05%以上時，即可發生可逆反應，如果讓還原反應按照一個正方向進行，需加入適當的堿性物質來中和反應過程中生成的酸。實驗研究證明，在體系中加入吡啶，便可使反應向右進行，生成的硫酸酐吡啶不穩定，能與水發生發應，消耗一部分水而干擾測定，為了使其穩定，可通過加無水甲醇解決不穩定的問題。若反應充分，1mol水需要1mol碘，1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而產生2mol氫碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。這是理論上的數據，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，現用現配制，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調配好的可直接使用的產品，但由于卡爾費休試劑是一種很不穩定的混合物質，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據。

3 卡爾費休水分檢測儀的使用及保養

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境中，并安排專人保管。如果長期不用，必須將儀器內的所有試劑抽出，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鍵部件，電極表面的污染可直接導致靈敏度降低，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。只有把這些細節都做好了，水分檢測儀才能夠準確的測量出數據。

4 卡爾費休水分檢測儀檢測結果影響因素

（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，測定出的含水量質量百分數越小，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定，不易破乳，導致測量的含水量結果越小。

（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，對乳狀液的穩定性影響較大，只有進樣溫度達到破壞乳狀液穩定的溫度時，樣品中的乳化水才能變為游離水進而變為水蒸氣被測量出來。因此在測量石油產品中含水量時，應選擇合適的進樣溫度。

5 結語

用卡爾費休法測定石油產品中的含水量時，應該根據不同的油品性質，選擇不同的實驗條件；在對卡爾費休試劑進行配制時應即用即配，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，必須進行適當的調整。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品中的水含量。