凈煤氣中油含量測試方法探討

陳永滄 段飛宇

摘 要：氣體油含量是評價氣體產品質量及工藝過程的一個重要指標，本文聯系煤制甲醇煤制氣工藝，對凈煤氣中油含量分析方法展開研究，并對一些技術問題作了探討。

關鍵詞：煤氣 油;吸收; 紅外光度法;氣相色譜法

目前氣體中油含量測試沒有具體的國標，紅外分光光度法測量水中的油含量是目前測量水中油最有效的方法之一（HJ/T 637—2018）。該方法是在酸性介質中用四氯化碳萃取水中的總含油量，并分別在波數3030cm-1，2960cm-1，2930cm-1處測定其吸光度，根據朗伯-比爾定律并由此公式C=X·A2930+Y·A2960+Z（A3030-A2930/F）進行計算從而測定水中總含油量。本方法借鑒HJ/T 637—2018，讓被測氣體通過盛有四氯化碳的洗氣瓶，氣體中的油類被四氯化碳溶液吸收， 被吸收組分的含量均由波數分別為2930cm -（CH2基團中C-H鍵的伸縮振動）、2960cm-1（CH3基團中C-H鍵的伸縮振動）和3030cm-1（芳香環中C-H鍵的伸縮振動）譜帶處的吸光度 A2390、A2960和A3030進行計算。

經過低溫甲醇洗的煤氣（或叫凈化氣）脫除粗煤氣中含有的大量CO2和H2S、有機硫、HCN、石腦油以及其它雜質，氣體得到凈化，根據凈化后油一般含量為：10-90mg/m3，氣體中的油可用四氯化碳吸收，用紅外測油儀測試總油含量，因煤氣中的甲醇在四氯化碳中有吸收，需在總油含量中扣除甲醇的量。

針對甲醇在四氯化碳溶液中的吸收，筆者做了如下實驗：①取一組容量瓶，各裝入約50%體積的四氯化碳溶液，然后各加入不同質量的甲醇，算出甲醇實際含量g/L;②將此四氯化碳溶液用紅外測油儀測試與甲醇等當的油含量;③計算兩者之間的關系，并求出實際計算公式。實驗結果如下圖：

從上表可以看出，155.76、74.59與147、76.41接近，其差值只是理論值與實際操作的誤差。從實驗中可得出如下結論：①甲醇在四氯化碳溶液中能全部溶解;②甲醇的甲基能被紅外測油儀完全檢測;③能根據甲醇的實際質量計算出其在測油儀中的檢測質量的理論值;④甲醇換算為甲基油的公式為：

本文聯系煤氣化低溫甲醇洗工藝運行的特點，根據工藝特點對凈煤氣中油含量進行檢測，以便滿足工藝氣體油含量測試要求。

從上表組分可以看出：①凈煤氣中微量組分CH3OH能被四氯化碳完全吸收，甲醇的CH3也能被紅外測油儀檢測，因此需要扣除與甲醇等當的油含量。②甲烷、乙烷也含有能被四氯化碳檢測的甲基，但C1～C4均是液化石油氣的組分，且沸點極低在四氯化碳中的溶解度小，在這里不做扣除。

檢測方案設計：①用氣相色譜測出氣體中甲醇組分，將甲醇組分換算成等當的油。②用四氯化碳吸收氣體中甲醇和油。③兩者相減即得油含量。

一、儀器設備、試劑和材料

1儀器：紅外分光光度計，能在3400cm-1至2 400cm-1之間進行掃描操作，并配4cm 帶蓋石英比色皿。

2四氯化碳（CCl4）：環保型，在2600cm-1～3300cm-1之間掃描，其吸光度應不超過0.03（1cm比色皿、空氣池作參比）。

注：四氯化碳有毒，操作時要謹慎小心，并在通風櫥內進行。

3無水硫酸鈉（Na2SO4 ）：在高溫爐內300℃加熱2h ，冷卻后裝入磨口玻璃瓶中，干燥器內保存。

4洗氣瓶：孟氏或特氏250 ml。

5濕式氣體流量計5L，分度值20ml。

二、總油含量測試步驟

1、樣氣中甲醇的測試

緩慢開啟氣體取樣閥排氣3分鐘，排氣量為0.5～2L/min。將管路中的殘余氣體排盡。用鋁箔取樣袋置換樣氣3次，收集氣體樣品，用外標法進氣相色譜儀定量測試，得甲醇組分的體積V CH3OH（v/v），將樣氣中體積百分比換算成mg/m3，計算方法如下：

ρCH3OH = VCH3OH× 106 ×（16/22.4）

2、吸收過程

取二個250ml玻璃洗氣瓶， 各裝入100ml環保型四氯化碳溶液，按樣氣、1#瓶、2#瓶、濕式氣體流量計（流量計上插有溫度計，壓差計，調節水平）的順序用透明硅橡膠管連接，控制氣體流量2—2.5L/min， 吸收一定體積后（根據油量大小調整，一般20-200L）記錄流量計讀數，將2個洗氣瓶中的含油溶液集中混勻。

3、吸收液處理

將吸收液搖勻，移取50mL吸收液加入裝有5g無水硫酸鈉的具塞磨口錐形瓶中，搖動數次。如果無水硫酸鈉全部結晶成塊，需要補加無水硫酸鈉，靜置。

4、吸收液測試

將樣品液轉移至4cm比色皿中，以四氯化碳為參比溶液，于2930cm-1、2960cm-1/3030cm-1處用紅外測油儀測量其吸光度A2930、A2960、A3030，得出油濃度C吸收物 （mg/L）。并換算成mg/m3單位。

ρ吸收物（mg/m3）=[C吸收物? × 吸收液體積（L，∑（1#、2#）] / [吸收氣體體積（L）÷ 1000]

5、扣除氣體甲醇后的實際油含量

實際油含量（mg/m3）=ρ吸收物 -ρCH3OH

參考文獻：

[1]GB/T 12208-2008 人工煤氣組分與雜質含量測定方法.

[2]GB/T16488-1996水質：石油類和動植物油的測定（紅外光度法）.

[3]張鵬程;溶液吸收法及其在壓縮氣體含油量測定中的應用[J];化學工業與工程.