大顆粒尿素水分測定干擾原因分析與處理

楊平+王鵬展

摘 要 在大顆粒尿素用電位滴定法進行水分測定過程中發現測定結果異常偏高，在查找原因后判斷部分回溶尿素帶入干擾物質影響了尿素水分測定。本文對其中干擾原因的判斷和處理方法進行了探討。

關鍵詞 大顆粒尿素；電位滴定；干擾；水分

中圖分類號 S143 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）172-0267-02

中煤鄂爾多斯能源化工有限公司擁有年產100萬噸合成氨、175萬噸大顆粒尿素生產能力，其中55%以上的產量遠銷海外，產品質量優異一直是“中煤”牌尿素的形象保證。公司兩套“5080”系列尿素裝置，采用添加甲醛造粒的工藝，先有過量甲醛與尿素反應生成UF溶液，然后將該溶液定量加入到濃縮后尿素溶液中進行造粒。甲醛的加入起到增加尿素顆粒強度，降低粉塵、緩釋氮的作用。

2016年4月中旬，中煤鄂爾多斯能源化工有限公司化驗室在使用梅特勒V20水分測定儀測定大顆粒尿素水分過程中出現異常現象，因此針對自動電位滴定中表現異常的原因進行了分析排查并加以處理。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

梅特勒V20水分測定儀，無水甲醇，KFR-06卡爾·費休溶液（T≈3mg/L）。

1.2 分析原理

存在于尿素中的水分，與已知水滴定度的卡爾·費休試劑進行定量反應，反應式如下：

H2O+I2+3C5H5N+SO2→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3 C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5NH·OSO2OCH3

1.3 測定方法

用逗號稱量管稱取1g左右尿素樣品（精確至0.0001g），在V20水分測定儀上選擇已經編制好的方法進行測定。要求稱取的樣品量消耗卡爾·費休試劑體積不超過10mL，儀器自動計算分析結果（以質量百分比計）。若發現在滴定過程中尿素未完全溶解則需要更換甲醇后重新稱樣分析。計算結果表示到小數點后兩位，取平行測定結果的算術平均值作為測定結果。

1.4 實驗現象

2016年4月16日14時，在Ⅱ系列尿素皮帶采樣做水分測定，測定結果為0.39%（高于0.3%的內控指標），報送結果提醒工藝車間進行調整以保證產品質量。17時，再取樣分析結果為0.43%，在多次交替測定的尿素樣品時發現僅Ⅱ系列尿素測定過程中有以上現象，而Ⅰ系列尿素測定正常；更換同型號水分測定儀做上述樣品，實驗現象相同，經對比判斷儀器和試劑正常。繼續取樣Ⅱ系列尿素分析測定結果還在上升，且在測定過程中出現滴定池內滴定溶液顏色偏深紅，滴定終點明顯延遲，平行測定超允許差的現象。后經工藝車間調整，停止加入回溶尿素后測定結果突然降低，數據恢復正常。經分析判斷回溶尿素的加入干擾影響了Ⅱ系列尿素水分含量的測定。

1.5 實驗數據對比

1）兩個系列尿素水分測定異常和正常狀況下的亞甲基二脲、強度分析數據進行對比，結果如表1。

2）對上述過程中一種可疑樣品送樣至國家天然氣煤化工產品質量監督檢驗中心進行了檢驗，送檢時，因事先對可疑樣品存在干擾進行了說明和討論，最終確定對樣品稱量質量減半進行了實驗，并且在本實驗室采用同樣和其他方式進行了測定，對比數據如表3。

從以上數據分析：樣品直接減半稱樣質量降低干擾效果明顯，增加溶劑量而稱樣量不變時有一定的降低干擾效果，新換溶劑且清洗電極后也有明顯效果。

2 干擾原因分析和處理方法

1）通過上述數據對比發現，Ⅱ系列尿素水分測定異常時，亞甲基二脲數值都在0.46%，且最高時達到0.48%，尿素顆粒強度Ⅱ系列也明顯高于Ⅰ系列。說明干擾物會與UF溶液中過量甲醛進行反應，致使尿素強度增加，水分測定過程中溶解所需時間明顯延長。正常狀態下1g尿素溶解時間約260s左右，而異常時達到了420s以上。

2）正常生產狀態下不同系列不同月份數據對比說明：在正常生產而且干擾源同樣存在的狀態下，只要其濃度不高則不會使尿素強度增高，Ⅱ系列尿素水分測定亦不會異常偏高。且不會因UF溶液濃度波動和除亞甲基二脲、亞甲基三脲以外的其它長鏈聚合物的存在影響水分測定造成誤差。

3）干擾物主要來源于回溶尿素的運輸皮帶磨損下來的顆粒物，但無法確定干擾物的成分。在兩個系列的尿素裝置生產能力、工藝條件等各方面相同的情況下，僅在Ⅱ系列存在尿素回溶槽，采用蒸汽加熱溶解用以回收皮帶運輸過程中落地尿素和粉末，而在收集這部分尿素的過程中難免會帶入橡膠皮帶磨損后的碎屑，碎屑在加熱、甲醛反應等多種條件的影響下溶解產生不明結構的聚合物，含量雖然不大，但會在水分測定中影響測定電極對終點的判斷。且該影響因素雖然長期存在，但正常生產中完全可以忽略。只有在回溶尿素中碎屑含量達到一定濃度時，且Ⅱ系列尿素的UF溶液控制量偏高，尿素產品的顆粒強度達到約43N以上的時候才表現出來，干擾源停止加入或消化一段時間后則不影響測定。對比沒有回溶槽的Ⅰ系列尿素產品發現，在同樣工藝條件下尿素產品顆粒強度達到約43N甚至更高時因為沒有回溶尿素的加入，水分含量從未出現異常偏高現象。

4）干擾情況雖然不能消除，但可以盡量減小。通過上述對比試驗發現可以采取以下方法減小水分測定的干擾：

（1）在能滿足分析需要的情況下減少取樣量，降低干擾物質帶入，通過試驗稱樣量減半干擾最小。

（2）增加溶劑量稀釋干擾源，在減量還影響明顯時可適當增加溶劑甲醇量來稀釋干擾。

（3）更換溶劑，再清洗或更換電極，若采用以上兩種方式還不能減小干擾時采用鉻酸洗液清洗電極30s或更換新電極再測定。

3 結論

在正常生產狀態下，即便是有回溶尿素帶入的干擾物影響，只要加以控制是不會對產品質量和分析檢驗造成影響；若遇異常情況出現，采用適當手段后完全可以減小該因素對水分測定的影響。

參考文獻

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