火焰光度计测定甲醇合成原料气中的钾和钠

第５期　２０１２年９月　中　氮肥　Ｎｏ．５　Ｍ—Ｓｉｚｅｄ　Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ　Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　Ｓｅｐｔ．２０１２　火焰光度计测定甲醇合成原料气中的钾和钠　周孔国　（云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司，云南开远６６１６００）　［中图分类号］ＸＱ　２２３．１２　１　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］１００４—９９３２（２０１２）０５－００６２－０３　Ｏ　引　言　酸盐形式存在的晶体。轻则堵塞设备管道，增大　原料气阻力，降低生产负荷；重则使设备管道爆　裂，造成设备生产事故。因此及时掌握甲醇合成　我公司１５０　ｋｔ／ａ甲醇装置的原料气采用的是　低热值褐煤气化制得的粗煤气，该粗煤气中通常　含有一定量的钾、钠离子。作为甲醇合成的原料　原料气中钾、钠离子含量至关重要。在生产过程　中甲醇合成原料气中的钾、钠离子含量通常很　低，直接测定比较困难，于是我们采用去离子水　收集、吸收原料气中的钾、钠，然后用火焰光度　计直接测定收集水样中钾、钠离子浓度，以间接　气，若粗煤气中钾、钠离子含量过高，钾、钠离　子将在设备管道中逐渐富集，形成以硫酸盐和碳　［收稿日期］２０１２－０１—１６　获得甲醇原料气中钾、钠离子含量。此测定方法　［作者简介］周孔国（１９７４一），男，四川广安人，工程师。　简单，操作方便，准确度高。　０．００３，在试验允许误差范围内，说明新测定条　件可行。以偏钒酸钠质量为横坐标，以新测定条　件下测得的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，如　１．０　ｍＬ、１．５　ｍＬ、２．０　ｍＬ、２．５　ｍＬ钒标准溶液，　同１．５步骤测定配制脱硫液中的钒量（以ＮａＶＯ　计），计算回收率，结果如表２。试验结果表明，　图４。标准曲线的相关系数Ｒ＝０．９９９　８，线性关　系良好。　表１　２种测定条件下的吸光度　以３　ｍＬ　３０％双氧水作为褪色剂，氧化栲胶脱硫　溶液中的其他组分，脱色效果较好，不影响钒的　测定。　表２钒的回收试验结果　Ｏ　Ｏ　Ｏ　３结语　（１）过氧化物比色法测定栲胶脱硫液中的　钒，采用３０％双氧水为褪色剂，加（１＋１）硫　酸５　ｍＬ，发色剂（３％双氧水）加量为２　ｍＬ，　偏钒酸钠质量／ｍｇ　Ｏ　Ｏ　放置时间１０　ｍｉｎ，所测结果准确。与原来的分析　方法相比，节省了试剂，缩短了分析时间，更适　合生产控制分析。　（２）考虑到双氧水的不稳定性，为保证发　色效果，３％双氧水半月配制１次。　图４新测定条件的标准曲线图　２．５脱硫液中其他组分的影响　取不含钒的脱硫溶液５　ｍＬ　４份，分别加入　第５期　周孔国：火焰光度计测定甲醇合成原料气中的钾和钠　・６３・　１试验部分　１．１仪器及试剂　ＨＧ．５火焰光度计　１台（北京市检测仪器　厂）；　Ｉ＜Ｊ—Ａ型无油空压机１台（天津市利迈豪　工贸有限公司）；　湿式流量计１台；　孟氏吸收瓶２个（５００　ｍＬ）；　乙酸锂（ＡＲ）；　氯化钠（ＡＲ）；　氯化钾（ＡＲ）；　去离子水及一般实验室通用仪器；　瓶装液化气或煤气。　１．２测定条件　ＨＧ－５火焰光度计空气压力０．０８　ＭＰａ；　火焰燃烧稳定，颜色呈蓝色，焰芯高度８　ｍｍ左右，焰芯呈圆锥形且外形轮廓边缘清晰；　收集样气流速５０～１００　ｍＬ／ｍｉｎ，采集样气　时保持平压。　１．３测定步骤　１．３．１试剂配制　（１）３　ｍｍｏＬ／Ｌ含锂激发剂　称取０．３０６　ｇ乙酸锂（二水）于２００　ｍＬ烧　杯中，加水溶解并转移到１　０００　ｍＬ容量瓶中，　用去离子水定容后摇匀，贮存于聚乙烯瓶中。　（２）０．１　ｍｇ／ｍＬ钾、钠标准混合溶液　称取经５００～５５０℃灼烧至恒重的氯化钠　０．２５４　ｇ、氯化钾０．１９１　ｇ，分别溶于水，转移到　１　０００　ｍＬ容量瓶中，用去离子水定容后摇匀，　贮存于聚乙烯瓶中。　（３）零点调节液　用移液管吸取５．００　ｍＬ去离子水于５０　ｍＬ容　量瓶中，用３　ｍｍｏｌ／Ｌ含锂激发剂定容后摇匀。　（４）定标调节液　用移液管吸取５．００　ｍＬ钾、钠标准混合溶液　于５０　ｍＬ容量瓶中，用３　ｍｍｏｌ／Ｌ含锂激发剂定　容后摇匀。　１．３．２样品制取　用２个串联的分别盛装３００　ｍＬ去离子水的　孟氏吸收瓶，通过湿式流量计采集吸收原料气中　的钾、钠，吸收后的水样转移到１　０００　ｍＬ容量　瓶中，用去离子水定容，摇匀。吸取５～２０　ｍＬ　待测水样于５０　ｍＬ容量瓶中，用３　ｍｍｏｌ／Ｌ含锂　激发剂定容，摇匀，作为待测样品。　１．３．３样品测定　开启火焰光度计，让仪器预热２０　ｍｉｎ。先用　去离子水清洗测试燃烧池，置换整个测试系统，　接着用零点调节液进行零刻度调校：调节调零旋　钮让其钾、钠读数均为零。待读数稳定后，换用　去离子水进行清洗置换，接着再用定标调节液进　行满刻度调节，调节定标旋钮让其钾读数为　２０．０，钠读数为２００。待读数稳定后，重复操作　２～３次。最后进行待测样品测定，待数字稳定　后读数。　１．３．４结果计算　甲醇原料气中的钾、钠含量按下式计算：　…＋、０．１×５×Ａ】　１　１　ｐ（Ｋ　）　×丽×　ｐ（Ｎａ　×　×　式中Ｐ（Ｋ　）——甲醇原料气中的钾离子质量浓　度，ｍｇ／ｍ　；　Ｐ（Ｎａ　）——甲醇原料气中的钠离子质量　浓度，ｍｇ／ｍ　；　Ａ　——待测样品钾的读数；　：——待测样品钠的读数；　——吸取的待测吸收水样体积，ｍＬ；　——采集的待测甲醇原料气体积，ｍ　。　２结果与讨论　２．１检出限　本试验方法通过直接测定收集液中的钾、钠　离子浓度，从而间接换算出甲醇原料气中的钾、　钠离子浓度。取０．１　ｍｇ／ｍＬ钾、钠标准混合溶　液５．００　ｍＬ，置于５０　ｍＬ容量瓶中，用３　ｍｍｏｌ／Ｌ　含锂激发剂定容后摇匀。开启火焰光度计，调节　空气和燃气流量，让其钾、钠读数达到最大满刻　度时，钾、钠读数分别为：钾２００，钠２０．０。而　在此种条件下测定钾、钠离子浓度的最小灵敏度　读数分别为１和０．１；因而可测算出试液中钾、　钠的检出限均可达０．５０　ｍｇ／Ｌ。　２．２精密度试验　用移液管量取２０．００　ｍＬ　０．１　ｍｇ／ｍＬ钾、钠　标准混合溶液于１００　ｍＬ的容量瓶中，用去离子　水稀释至刻度，摇匀。分别取５．００　ｍＬ上述稀释　・６４・　中氮肥　第５期　液于４个５０　ｍＬ的容量瓶中（容量瓶编号分别为　ｍｍｏｌ／Ｌ含锂激发剂定容后摇匀，分别测定其中　的钾、钠含量，测定结果见表１。　Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）作为精密度试验测定样品，用３　表１　水样中钾、钠精密度试验测定结果　以上钾、钠含量测试为微量测试，精密度试　验相对平均偏差较小，方法可行。　２．３准确度试验　１５．００　ｍｇ／Ｌ）置于５个５０　ｍＬ容量瓶中（容量　瓶编号分别为１、２、３、４、５），分别加入０．１　ｍｇ／ｍＬ钾、钠标准混合溶液０．２５　ｍＬ、０．５０　ｍＬ、　１．００　ｍＬ、１．５０　ｍＬ、２．００　ｍＬ，再用３　ｍｍｏＬ／Ｌ含　准确度试验采用加标回收试验。用移液管分　别量取５．００　ｍＬ已收集原料气中钾、钠的水样　（水样的钾、钠含量为：Ｋ　８．５０　ｍｇ／Ｌ，Ｎａ　锂激发剂定容后摇匀，分别测定其中的钾、钠含　量，测定结果见表２。　表２水样中钾、钠准确度试验测定结果　从表２数据可得出以下结论：随着加标量的　增加，其加标回收效果越好，测定的准确度　较高。　３注意事项　法测定。　（５）测定样品前，务必让火焰光度计预热　２０　ｍｉｎ，并用去离子水清洗置换测试系统。　（６）燃气和空气的比例要调节适当，保证　火焰燃烧稳定，颜色呈蓝色，焰芯高度保持８　ｍｍ左右。焰芯高度过高或过低均无法准确　测定。　（１）根据原料气中钾、钠的含量高低，确　定甲醇原料气收集的体积数；且在收集原料气中　钾、钠的过程中，确保样气采集保持平压，保证　进入湿式流量计中原料气的温度为常温，必要时　可接空气冷凝管。　（２）在收集原料气中钾、钠过程中，尽量　（７）配制零点调节液时，为了保证最佳灵　敏度和准确度，可适当增加或减少钾、钠标准混　合溶液的取样体积。　（８）每测定一个样品后均用去离子水清洗、　控制气体流速，让气体在进入孟氏吸收瓶的过程　中保持有连续的小气泡，保证原料气中钾、钠充　分被去离子水充分吸收。　置换测试系统；燃气可用煤气、液化气或二甲醚　气等。　（９）测定样品时，若火焰光度计无读数，　可能是样品中钾、钠离子浓度太高，样品需稀释　后再测定；也可能是锂盐激发试剂加入量不够或　者激发试剂失效，需适当增加或重新更换和配制　锂盐激发试剂。　（３）配制锂盐激发试剂时，尽量使用纯度　较高的乙酸锂试剂，最好现用现配。　（４）测定样品时，分析水样的取样量不能　太大，否则会因锂盐激发试剂量不够导致样品无