電石發氣量測定的細節研究

2018-06-01 11:49:53吳紅志

中國氯堿 2018年5期

吳紅志

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北唐山063305）

電石化學成分碳化鈣，是氯堿行業電石法制乙炔重要的化工原料，其發氣量是衡量電石質量的重要指標，結果直接影響著經營成本和生產質量。目前采用國標GB10665-2004方法測定，該標準使用十幾年，在儀器使用和計算的細節規定不全面，易產生系統誤差，本文總結了發氣量測定過程中存在的一些細節操作對結果造成的影響，旨在規范操作，提高分析準確率。

1 發氣量測定的原理及方法提要

碳化鈣與水反應生成乙炔氣體，將生成的乙炔氣體最大限度的減少損失引入氣體計量器中，根據氣體計量器內測得的氣體體積計算標準狀況下碳化鈣的發氣量。測定方法簡要流程圖見圖1。

圖1 發氣量測定方法簡要流程圖

2 分析室內溫度、濕度的影響

發氣量結果的計算雖然在公式中有關于溫度和壓力的校正，但是分析環境也影響發氣量的結果。首先，放置過久的電石會因吸收空氣中的水分呈粉末狀，由碳化鈣變成氫氧化鈣。在北方夏季高溫天氣時會增加電石的粉化速度，影響發氣量的測定結果。其次，氣體計量器內溫度過高或過低，會增加或降低乙炔氣在水中、飽和食鹽水中的溶解，也會影響最終讀數。根據經驗最好保持室溫20～25℃，濕度在60%以下。

3 大氣壓力計算

空盒氣壓表上的壓力顯示不能直接采用，讀取的氣壓表示值只有經過修正過才能使用。經校正過的壓力表校正證書上會顯示3組數據：a-溫度系數值（△Pt=at）、修正示值△PS、補充修正值△Pd。

實際壓力 P=PS+（△Pt+△PS+△Pd）（PS為氣壓表示值）

例如：氣壓表的校正系數如下：a-溫度系數值：+0.01 h Pa/℃，標準壓力值為1010 h Pa時，修正示值為-0.2 h Pa，補充修正值為+0.8 h Pa，如果壓力表示值1010 h Pa，溫度為20℃，校準后的壓力為：1010.8 h Pa。經校正后的大氣壓要高一些，發氣量的測定結果也會略高一些。

4 連續做4個樣品未考慮發生器內溫度變化

在發生器內加2 L自來水一次要連續做3個樣品，在反應的過程中，發生器內溫度會隨著反應的進行而升高，乙炔在水中的溶解度隨溫度升高而降低。采用氣相色譜法粗略測定了不同溫度下渣漿中乙炔含量及溫度的變化，數據變化見表1。

表1 加一次水連續做四個樣品的溫度變化和渣漿乙炔含量變化表

從表1可以看出，每分析一個樣品發生器內的溫度平均上升1.5℃左右。假設溫度20℃，氣壓為標準大氣壓，發生器容積為5L，其中水2 L，氣體空間3 L，以第3個樣品為例，溫度上升3℃。其氣體體積變化為V2，V2=V1×T2/T1=3×（273+23）/（273+20）=3.03（L）。

以50g電石樣品計算，每個樣品發氣量偏高為：

V1=（3.03-3）/0.05=0.6（L/kg）。

同理可計算出隨著溫度的升高，渣漿中乙炔氣含量降低，導致每個樣品發氣量也偏高。這個溫度因素導致的結果偏高標準中沒有考慮。

5 發氣量測定裝置的細節操作

5.1 調零點

在標準方法中提到將發氣筒調零點，再進行稱量后將樣品放入樣品室，但是在調零點時由于個人操作習慣不同存在幾種情況：一是先調零點，再將配重錘上的坨放上，在放入后標尺格上升兩三個格；另一種是先放上坨再調零點，因調后有上升趨勢，調速略慢，2種方法直接導致了結果的偏差。兩者比較后者更為科學，而且一定要保證在校正筒系數時和分析使用過程中調零方法一致。

5.2 平衡壓力

在碳化鈣與水反應的過程中，不斷產生乙炔氣體，使鐘罩內氣體計量器連續升高，至反應完全進行。按理論解釋，鐘罩內外產生了壓力差，導致U型壓力計產生壓差，隨反應的結束，壓力計會自動平衡，但是實際操作過程中由于配重腐蝕等原因會導致反應完全后U型壓力計存在略微壓差不能自行平衡，需要人為施加外力才能使其平衡，再讀取數值，這一結果與不增加人為外力下直接讀數，其發氣量結果要高。