粗苯中三苯含量快速定量分析方法的研究

馬秀東， 譚 蕊， 鄒洪娜

（山西三維集團(tuán)股份有限公司，山西 洪洞 041603）

引 言

粗苯即焦油苯（crude coking）是煤熱解生產(chǎn)焦炭過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物之一，主要組分為芳香烴類(lèi)物質(zhì)，并伴有含硫化合物，成分極其復(fù)雜，很難準(zhǔn)確全面地對(duì)各組分進(jìn)行定量識(shí)別。在粗苯中，三苯（即苯、甲苯、二甲苯）的含量是評(píng)價(jià)粗苯優(yōu)劣的主要指標(biāo)。一般情況下，粗苯中三苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)在85%～90%。因此，在實(shí)際工作中三苯含量的準(zhǔn)確定量十分重要，與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益緊密相連。目前，在焦化苯行業(yè)中評(píng)價(jià)粗苯質(zhì)量?jī)?yōu)劣的方法主要是蒸餾法［1］，這種方法精確度不高，常給用戶(hù)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損失，已不能滿(mǎn)足用戶(hù)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。

對(duì)粗苯中三苯的定量分析方法在國(guó)內(nèi)尚屬空白。目前，可以查到的國(guó)外有關(guān)粗苯中三苯定量分析方法是美國(guó)材料協(xié)會(huì)提供的標(biāo)準(zhǔn)，該方法的局限性在于所有組分均要出峰、分析時(shí)間長(zhǎng)。在本文中，我們采用的定量方法為“內(nèi)標(biāo)法”［2］。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法在精密度和準(zhǔn)確度兩方面均達(dá)到了生產(chǎn)所需，并使分析時(shí)間由原來(lái)的180min縮短到了30min，實(shí)現(xiàn)了原料檢驗(yàn)的快捷及準(zhǔn)確，節(jié)省了大量的人力和財(cái)力。目前，本方法已編入了公司的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和設(shè)備

氣相色譜儀：配有分流／不分流進(jìn)樣口和FID檢測(cè)器。色譜柱：UCON，LB550X，100m×0.25mm×0.2μm。

操作條件：進(jìn)樣器250℃；柱溫140℃恒溫，保持30min；檢測(cè)器250℃；輔助氣體載氣（N2），1.6mL／min；燃?xì)猓℉2），30mL／min；助燃?xì)猓╝ir），25mL／min；尾吹（N2），25mL／min。檢測(cè)器、進(jìn)樣口溫度及輔助氣體的流量參照儀器制造上的說(shuō)明進(jìn)行。

苯，甲苯，對(duì)、間、鄰二甲苯均為分析純，乙醇及合適的內(nèi)標(biāo)物為分析純。

1.2 方法原理

方法的檢測(cè)原理為內(nèi)標(biāo)法。該方法的特點(diǎn)：1）不必所有組分都出峰；2）色譜條件對(duì)分析結(jié)果影響不大，準(zhǔn)確度、精確度較高；3）通過(guò)采用稀釋的方法可以使大部分雜質(zhì)峰低于檢出限，同時(shí)可以使待測(cè)組分的量程達(dá)到色譜的最佳測(cè)定范圍。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 試樣制備

用苯、甲苯及二甲苯配制標(biāo)準(zhǔn)樣，使其三苯含量接近粗苯中的三苯含量。

1.3.2 溶劑配制

在500mL容量瓶中加入300mL溶劑，用1mL吸量管移取0.9mL相對(duì)于苯的1#內(nèi)標(biāo)物，再用100μL注射器加入100μL相對(duì)于甲苯的2#內(nèi)標(biāo)物，用溶劑定容至500mL，混合均勻，待用。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)方法

1）用25mL的滴定管將配制好的溶劑加入25mL的容量瓶中，再用100μL注射器加入26μL的標(biāo)準(zhǔn)樣，混合均勻。

2）進(jìn)標(biāo)樣，至少取3個(gè)平行，進(jìn)樣譜圖見(jiàn)圖1。

3）將采集到的譜圖利用工作站積分處理，建立內(nèi)標(biāo)曲線。

4）與標(biāo)樣同樣色譜條件下進(jìn)樣品。

圖1 進(jìn)樣譜圖

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的優(yōu)化處理

為保證樣品的分離效果，在使用新的色譜柱時(shí)，須將色譜柱在高溫下（根據(jù)色譜柱的使用說(shuō)明進(jìn)行）進(jìn)行老化預(yù)處理。

2.2 準(zhǔn)確性驗(yàn)證

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，我們?cè)谕粚?shí)驗(yàn)室進(jìn)行了3組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 粗苯中三苯含量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

從表1中可以看出，測(cè)定值與理論值的差值在－0.04%～0.06%，檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度高。

2.3 加標(biāo)回收率驗(yàn)證

1）粗苯中三苯含量加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表2。

表2 單一標(biāo)樣加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

2）同一樣品中同時(shí)加入苯、甲苯、二甲苯的回收率實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表3。

表3 混合標(biāo)樣的加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

對(duì)于加標(biāo)回收率的驗(yàn)證，加標(biāo)回收率一般在95%～105%時(shí)就可以證明方法的準(zhǔn)確度。由表2和表3可以看出，無(wú)論是驗(yàn)證樣品中單獨(dú)加標(biāo)還是混合加標(biāo)，粗苯中三苯的加標(biāo)回收率均可達(dá)到要求，這就說(shuō)明了該方法是切實(shí)可行的。

3 結(jié)論

經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，用內(nèi)標(biāo)法測(cè)定三苯含量，分離效果好，分析速度快，準(zhǔn)確度高，縮短了三苯含量的檢測(cè)時(shí)間，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)起到十分重要的作用。但鑒于方法的局限性，本方法在使用中未考慮到柱子殘留，因此，在實(shí)際應(yīng)用中還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

［1］湘潭鋼鐵廠，冶金工業(yè)學(xué)院.YB／T 5022－1993 粗苯［S］.北京：中國(guó)工業(yè)出版社，1993.

［2］吳烈鈞.氣相色譜檢測(cè)方法［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.