一、概述
液化石油氣中的總硫含量是液化石油氣的關鍵技術指標。液化石油氣的兩個產品標準都分別規(guī)定了其含量的上限技術條件。
液化石油氣的硫分別以硫醇、硫醚和硫化氫三種形態(tài)存在,其中硫醇和硫化氫是液化石油氣產生腐蝕性的直接原因。另外硫在液化石油氣燃燒時會產生二氧化硫而造成空氣污染,但為了保證用戶安全使用,及時察覺液化石油氣的泄漏,對液化石油氣要添加一定量的加臭劑,這些加臭劑也多為硫醇和硫醚類,但其添加量不應超過技術條件規(guī)定的指標。
液化石油氣中總硫含量測定試驗方法目前有兩個標準:一個是SH/T《液化石油氣總硫測定法(電量法)》,該方法為GB 11174《液化石油氣》規(guī)定引用;另一個是SY/T 7508《油氣田液化石油氣中總硫測定(氧化微庫侖法)》,該方法為GB 9052.1《油氣田液化石油氣》規(guī)定引用。兩個試驗方法原理相同,操作也基本相近,只是在進樣方法上有一定差異。SY/T 7508采用液態(tài)定量進樣法,在最后的結果計算中又涉及試樣的密度和平均摩爾質量(需測定組成),比較復雜,所以這里著重說明SH/T 0222《液化石油氣總硫含量測定法(電量法)》。
二、原理
該方法的原理為:用氮氣帶入一定量的液化石油氣試樣,使其進入維持在約600℃的氮氣流中,經石英管噴嘴流出進入900℃的氧氣流中燃燒,使試樣中的硫化物轉變成二氧化硫,并隨氣流進入滴定池,與三碘離子反應。由于三碘離子的消耗,使指示電極對產生一個偏差信號輸入庫侖儀。庫侖儀根據(jù)其信號大小控制電解電流,以補充所消耗的三碘離子。用產生三碘離子所消耗的總電量來確定進入滴定池中二氧化硫的量。通過標樣校正后,即可算出試樣中總硫含量。
在滴定池中發(fā)生的化學反應:
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電解產生三碘離子的電極反應:
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三、儀器
1.庫侖儀
能測量指示參比電極對之間的電位差,具有抵消這個電位差的偏置電壓。有可以調節(jié)的放大控制系統(tǒng),放大此電位差。輸出放大電壓信號加到電解電極對時,電壓信號正比于電解電流量,并具有可變的量程衰減。
庫侖儀的組成還包括記錄儀(滿量程少于10mV)、熱解爐、氣體流量控制系統(tǒng)、石英燃燒管和滴定池。
熱解爐能夠提供兩段溫度,即入口段500~600℃和熱解段850~900℃,溫度波動小于±10℃。
氣體流程控制系統(tǒng)保證能夠提供滿足試驗要求的,穩(wěn)定的氮氣和氧氣流量。
石英燃燒管應用石英制成,具有良好的熱穩(wěn)定性和強度,并配有進樣口和氣體流入裝置。
滴定池:具有能檢出電解液中三碘離子濃度變化的指示和參比電極對,具有產生三碘離子的陽極—陰電極對和燃燒氣體的入口。指示電極為鉑片電極;參比電極為鉑絲插入碘飽和的電解液中所組成的半電池,陽極和陰極均為鉑片或鉑絲組成。滴定池中裝入電解液放在攪拌器上。
2.進樣系統(tǒng)
(1)液態(tài)進樣系統(tǒng):包括10μL的微量注射器和電動均勻注射推進器,用于標準樣品進樣。
(2)氣態(tài)進樣系統(tǒng):如圖1-6-8所示。
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該系統(tǒng)是將調節(jié)閥、汽化室和采樣閥放在一個鋁制的加熱浴中,并能維持在60~70℃的某一恒定溫度。同時能夠指示溫度。該系統(tǒng)還包括氮氣流量控制閥和轉子流量計以及液化石油氣流量指示。
四、材料和試劑
1.材料
氮氣:純度高于99%;
氧氣:純度高于99%;
蒸餾水。
2.試劑
冰乙酸:分析純。
碘化鉀:優(yōu)級純。
碘:分析純。
環(huán)乙烷、異辛烷或精制油:用來配制標樣的溶劑,含硫量必須小于0.5μg/g。配制小于10μg/g的標樣時,含硫量必須小于0.2μg/g。
正丁基硫醚(CH3CH2CH2CH2)2S作為硫的標準試劑,也可選用其他標準試劑,如辛硫醇等,但純度必須高于99.5%。
無水丙三醇:化學純。
甘露醇:化學純。
五、試驗準備
1.不溶解烴類的潤滑脂的制備
100g無水丙三醇、29g淀粉和14g甘露醇混合后慢慢地加熱至沸騰,迅速地從加熱處移去,然后攪拌至冷卻備用。
2.電解液的制備
0.05%碘化鉀和0.04%冰乙酸的水溶液。
3.標準溶液的配制
(1)硫標準儲存溶液(硫含量約300μg/g):準確稱取約0.5000g正丁基硫醚倒入已稱重的500mL容量瓶中,用環(huán)乙烷、異辛烷或精制油中的任意一種標樣溶劑稀釋至刻線,再稱重。
硫標準儲存溶液的準確硫含量S1(μg/g),按下式計算:
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式中M1——正丁基硫醚的質量,g;
M2——正丁基硫醚和溶劑的總質量,g;
106——克轉換為微克的系數(shù),μg/g;
0.2192——硫與正丁基硫醚的摩爾質量比。
(2)硫標準溶液:用移液管取硫標準儲存溶液10mL,置于100mL容量瓶中,用環(huán)己烷、異辛烷或精制油中的任意一種標樣溶劑稀釋至刻線。