淺談焦油水分測定時需要注意的事項及建議

任海仙

摘 要：焦油是煤在干餾和氣化中得到的具有刺激性氣味的粘稠狀的液體產品，通常含有水分。目前，化驗室采用的直接蒸餾測定法雖可以測出來焦油水分，相對來說，誤差比較大。本論文論述了在焦油水分測定的實驗中遇到的問題，需要注意的事項，由此建議化驗室可以采用相對精準而且用時短的電石法測定焦油水分。

關鍵詞：焦油;水分測定;均勻性;注意事項;建議

0 引言

根據GB/T5075-93規定，焦油水分指標是考核焦油質量指標重要依據之一，是焦油產品質量好壞的重要參數。焦油水分的高低直接影響焦油的質量，尤其是影響以焦油為原材料的深加工的下游產品的質量。作為化驗員，我們有責任和義務做到所有的化驗數據精準，為公司提供可靠的化驗數據。

1 實驗原理步驟及實驗過程中遇到的問題

目前，化驗室采用的直接蒸餾測定法的原理是利用水和焦油的沸點不同，稱取100g試樣進行蒸餾測定其水分含量，并以質量分數表示。

其測試步驟如下：①取干凈的蒸餾瓶稱取其質量m1;②稱取焦油100g（精確到0.1g）計作m2;③將其在通風櫥內直接放在電爐上加熱，首先采用小火加熱，然后再用大火加熱，直到焦油中沒有水分飛濺的聲音，焦油呈完全熔融狀態時，取下蒸餾瓶，冷卻至室溫，稱取其質量，計作m3;④計算公式為：m2-m3/m2-m1×100%。

在測試的過程中遇到如下問題：①同一焦油樣品A第一天（10月8日實驗數據）測得水分為1.51%，第二天同一化驗員以同樣的加熱蒸餾方式測定，水分就變成了3.43%，GB/T24214-2009焦油水分測定中，水分小于5%，同一化驗室誤差不得超過0.2%，到底是什么原因導致焦油水分有這么大的變化;②同一個樣品B第一天測定水分是4.35%，第二天同一化驗員測定水分是2.72%，不同的第一天采用大火加熱為主，第二天采用小火加熱為主，明顯的看到水滴不停的回流到蒸餾瓶內;③石腦油在加熱到60℃到80℃時開始有數滴流出，當溫度高于120℃時，迅速的逸出，在焦油水分含量計算中，石腦油占3%-4%，石腦油的逸出必然會導致焦油水分的升高，如何避免石腦油的逸出。

2 注意事項探討

2.1 焦油的均勻性

由于焦油組分復雜，溶有多種有機物無機物等，因此焦油極不均勻，尤其在焦油水分比較大的情況下，所形成的焦油更不均勻。再者，焦油在常溫下，密度通常是1.13-1.22g/cm3，且處于水包油的不均勻狀態。因此，會遇到問題1中的同一焦油樣品A隔夜后測其水分，比第一天直接測其水分會偏高。經過多次實驗，并摘錄數據如表2：明顯看出，焦油經過隔夜靜置后呈半凝固狀態，造成分層，通常情況下，水分游離在最上層，因此，第二天稱取樣品時造成無法稱取均勻的焦油樣品，使焦油水分值偏高。通過實驗，焦油在加熱到一定溫度的時候，焦油和水的密度基本上相同的時候，焦油中的水分與焦油處于相對均勻的共溶狀態，焦油水分偏差不是很大。

2.2 石腦油對焦油水分的影響

用直接蒸餾測定法測焦油水分時，由于水的沸點是100℃，在不斷加熱的過程中，蒸餾瓶中有少量的水蒸氣逸出，水蒸氣在逸出的過程中與瓶壁發生熱交換，結果是使水蒸氣的溫度逐步降低。因此，蒸餾瓶中會有一部分水蒸氣分子凝聚為微水液滴流回到蒸餾瓶內，如果加熱溫度過低，甚至沒有超過60℃（石腦油逸出的溫度）的時候，會造成大量的水蒸氣回流到蒸餾瓶內。在實驗過程中，我們會看到蒸餾瓶內不停的有水分飛濺的聲音，瓶口幾乎沒有水蒸氣逸出，從而造成問題2水分偏高。因此，我們在測焦油水分時，一定要注意加熱溫度及方式，以免石腦油的流出對水分產生影響。實際操作過程中，我們很難控制住石腦油的逸出。對比甲苯蒸餾法，電石法測定焦油水分的原理及步驟，我們可以初步判斷這樣加熱測定焦油的水分很有可能造成蒸餾不充分或者石腦油的逸出。因此，需要我們改進焦油水分測定的方法。

2.2.1 甲苯蒸餾法測定

根據國標GB/T2289-94，甲苯蒸餾法的測定原理是：基于兩種互不相溶的液體的沸點低于各組分的沸點，將樣品中的水分與甲苯的共沸液蒸出，冷凝并收集蒸餾液，由于兩者密度不同，根據餾出液中水的體積可計算樣品中水分的含量。測試步驟如下：①室溫下稱取混勻試樣100g（精確至0.1g）和量取甲苯50mL至于蒸餾瓶中，完全搖勻;②連接蒸餾瓶接收管和冷卻管。在冷卻管上端用少許脫脂棉塞住，以防空氣中的水分在冷卻管內凝結;③加熱沸騰，使冷凝液以每秒2-5滴的速度從冷卻管末端滴下。當接受器中的水分不再增加時，再加大火焰加熱數分鐘，停止蒸餾;④待接收管里的液體溫度達到室溫時，讀取水層體積。如接收管內水分渾濁時，則將接收管放入溫水中，使其澄清，然后冷至室溫讀數;⑤計算公式：w（%）=v/m×100。其中：v-接收管中水分的體積，m-試樣的重量。

2.2.2 電石法測定

根據GB/T24214-2009焦油水分測定方法，電石法的原理是：試樣與電石按一定的比例混合，在不斷攪拌的條件下，其中的水分與電石反應生成乙炔，用量氣管收集，根據產生的氣體體積計算水分的含量。測試步驟如下：①用氣體發生瓶稱取5g焦油試樣，并將磁棒放入發生瓶中;②在電石稱量管中稱大約3g電石，把三通閥至于與大氣連通部位，用水準瓶調整量氣管液面至零位后關閉三通閥;③將氣體發生瓶瓶塞自由下落蓋嚴，迅速把三通閥轉至與氣體發生瓶和量氣管的連通部位;④開啟磁力攪拌器，使焦油中的水分和電石充分反應，待量氣瓶液面不再變化時，讀取產生的氣體體積，讀取大氣壓和溫度;⑤用棉花，甲苯把氣體發生瓶清洗備用;⑥計算公式（水分的質量分數M，以%表示）：

式中：v-操作條件下所測的氣體體積;P-操作條件下所測的大氣壓力;Pw-操作條件下水的飽和蒸氣壓;Mh2o-水的摩爾質量;R-常數0.082L/（K·t001）;T-操作條件下的氣體溫度;m-試樣質量，單位為克（g）。

3 建議

綜合整個實驗來看，首先，在做有關焦油水分的時候，首先一定要注意取樣的規范性，取樣回來后及時化驗焦油，否則有可能導致焦油分層，導致焦油水分偏高。其次，采用直接蒸餾法測定焦油水分時造成石腦油隨著焦油水分蒸發而逸出，甲苯蒸餾法從稱樣到最后算出結果最少需1.5h，此法耗費時間長，而電石法測定焦油水分的時間短，準確程度高，并且此方法適用于高溫下焦油水分的測定。因此化驗室可以選擇電石法測定焦油水分，可以有效避免焦油水分的誤差的產生。

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