氣相色譜法代替吸收法測(cè)定氣氨純度

孫 坤，許廣利，李 茉，李曉光

(1．中國(guó)石油吉林石化公司 煉油廠，吉林 吉林 132022；2．中國(guó)石油吉林石化公司 精細(xì)化學(xué)品廠，吉林 吉林 132021；3．吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林 吉林 132013)

氨氣是硫磺加工過(guò)程中的副產(chǎn)品，經(jīng)脫硫、脫油等精制加工后壓縮成液氨，它是生產(chǎn)化肥和其它化工產(chǎn)品的重要工業(yè)原料[1]，如炸藥、硝酸、硝酸甘油以及各種胺鹽和各種化學(xué)纖維及塑料等。氨氣中的氨含量是氨精制過(guò)程中的重要控制和質(zhì)量指標(biāo)，因而準(zhǔn)確快速測(cè)定氨氣中的氨純度可以對(duì)生產(chǎn)起到重要的指導(dǎo)作用。氨氣中氨純度的測(cè)定一般采用傳統(tǒng)的吸收測(cè)定法，在吸收過(guò)程和測(cè)定過(guò)程中影響因素很多，如吸收時(shí)氣體流速的大小、吸收液加入的準(zhǔn)確與否、吸收時(shí)顏色變化的控制、惰性氣體體積的讀取及滴定時(shí)終點(diǎn)的判斷等。測(cè)定結(jié)果受人為因素影響較大，中間一個(gè)環(huán)節(jié)失誤就會(huì)導(dǎo)致分析失敗或分析結(jié)果不準(zhǔn)確。此外氨氣樣品是強(qiáng)刺激性氣體，分析時(shí)大量氣體樣品不但污染環(huán)境，如大量吸入后會(huì)使人出現(xiàn)咽喉疼痛，聲音嘶啞，胸悶，頭暈頭疼，惡心和嘔吐，流淚、眼結(jié)膜充血、皮膚接觸致皮膚灼傷。采用氣相色譜法測(cè)定氨氣含量，具有分析速度快(5 min可得分析結(jié)果)，樣品用量少，結(jié)果準(zhǔn)確，重復(fù)性好等特點(diǎn)，適用生產(chǎn)控制的快速測(cè)定。同時(shí)可大大減少氣體樣品對(duì)環(huán)境的污染和人體的傷害，降低分析操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

N-甲基二乙醇胺：質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%，吉林市宇貝爾工貿(mào)有限公司；氫氣：體積分?jǐn)?shù)為99．99%，氨氣：體積分?jǐn)?shù)為98.80%，均為吉化北方超純氣體有限公司生產(chǎn)。

HP 5890氣相色譜儀：配有TCD檢測(cè)器、HP 3396積分儀，均為安捷倫科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 方法的定性[2]

根據(jù)組分的保留值進(jìn)行定性。

1.3 方法的定量

利用外標(biāo)法進(jìn)行方法的定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇與處理

采用以chromosrob-104為固定相，用經(jīng)過(guò)N-甲基二乙醇胺處理前后的色譜柱對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析對(duì)比，見(jiàn)表1。

表1 用經(jīng)過(guò)N-甲基二乙醇胺處理前后的色譜柱對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析對(duì)比 φ/%

由表1可知，用經(jīng)過(guò)N-甲基二乙醇胺處理前后的色譜柱對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析對(duì)比。結(jié)果差異大，這是因?yàn)閏hromosrob-104固定相對(duì)樣品具有較強(qiáng)吸附作用造成組分峰拖尾，影響測(cè)定結(jié)果的重復(fù)性，經(jīng)N-甲基二乙醇胺處理后能消除吸附作用，有效地分離樣品中各組分，是理想分析柱。

2.2 進(jìn)樣方法的選擇

由于采用外標(biāo)法進(jìn)行定量，進(jìn)樣量及進(jìn)樣方式對(duì)測(cè)定結(jié)果有很大影響，采用注射器進(jìn)樣在樣品置換過(guò)程中容易引起呼吸道不適，所以采用六通閥氣體進(jìn)樣器進(jìn)樣，定量準(zhǔn)確，可以避免樣品對(duì)人工的傷害，操作非常方便。

2.3 色譜操作條件的選擇

由于樣品中含有少量的CO2(可能是采樣時(shí)帶入)，用不同的載氣流速、色譜柱溫等系列實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化選擇，最后選定載氣為氫氣，流速30 mL/min，柱箱溫度150 ℃，氣化室溫度200 ℃，檢測(cè)器溫度200 ℃為最佳操作條件。在該操作條件下，樣品中CO2、氨等組分能完全分離，各組分流出色譜峰圖見(jiàn)圖1。

t/min圖1 氣氨色譜峰圖

2.4 重復(fù)性與精密度實(shí)驗(yàn)

在最佳操作色譜條件下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氨氣和硫磺裝置生產(chǎn)的氨氣樣品進(jìn)行多次測(cè)定，測(cè)得的純度結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 重復(fù)性測(cè)定結(jié)果 φ/%

由表2數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差很小，方法的重復(fù)性可滿足生產(chǎn)的要求。

2.5 方法對(duì)比

連續(xù)幾天選取硫磺裝置生產(chǎn)的10個(gè)氨氣樣品，分別用色譜法和吸收法測(cè)定其純度，測(cè)得的結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，用色譜分析法和傳統(tǒng)吸收法測(cè)定氨氣純度，2種方法誤差在0.15%～0.40%，可以滿足分析要求，所以色譜法測(cè)定氨氣純度完全可以代替吸收法測(cè)定氨氣純度。

表3 2種方法測(cè)定的結(jié)果對(duì)比 φ/%

3 結(jié) 論

(1) 采用經(jīng)過(guò)N-甲基二乙醇胺處理的chromosrob-104色譜柱，TCD檢測(cè)器，外標(biāo)法定量的氣相色譜法能快速地檢測(cè)出氨氣中氨的濃度。同傳統(tǒng)的吸收法相比，分析速度快，操作簡(jiǎn)單，而且重復(fù)性和準(zhǔn)確性都能達(dá)到分析要求，能滿足生產(chǎn)控制要求?？梢源嫖辗y(cè)定氨氣純度。

(2) 由于樣品中含CO2多時(shí)會(huì)影響氨的分析結(jié)果，進(jìn)樣時(shí)要充分置換氣體進(jìn)樣器的定量管，確保樣品的代表性。

(3) 固定相必須經(jīng)N-甲基二乙醇胺處理，否則進(jìn)行樣品分析時(shí)對(duì)樣品吸附嚴(yán)重，重復(fù)性差，準(zhǔn)確度降低。

(4) 由于樣品用量少，可大大減少樣品對(duì)人體的傷害和對(duì)環(huán)境的污染。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 張子峰．合成氨生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：8-211．

[2] 劉世純．實(shí)用分析化驗(yàn)工讀本[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999：165-208．