有關(guān)氯乙烯單體含水測(cè)定方法的研究

（新疆天業(yè)集團(tuán)天偉化工，石河子市，832000） 年玉萍

現(xiàn)代化的氯乙烯生產(chǎn)主要是依靠電石法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂，在這個(gè)過(guò)程中，乙炔和氯化氫依照特定的比值，在一定溫度以及催化劑的催化下，可以生成氯乙烯，再通過(guò)冷卻、水洗、堿洗、冷卻以及脫水處理就能得到純度較高的氯乙烯單體。但是如果氯乙烯經(jīng)過(guò)精餾以及聚合的操作時(shí)，單體中含水較多會(huì)直接影響到低沸塔的脫洗效果，也有可能在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粗料，管道自聚現(xiàn)象，所以能夠精確的測(cè)定氯乙烯單體中的水分含量，對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程有著巨大的指導(dǎo)意義。

1 氯乙烯單體含水的危害

在目前的電石法生產(chǎn)氯乙烯的過(guò)程中，難以避免的是有部分的水被帶入生產(chǎn)的氯乙烯單體中，含水的氯乙烯單體不但會(huì)影響生產(chǎn)，還會(huì)對(duì)設(shè)備造成巨大的損壞，主要的危害表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：

（1）水分能夠分解出氧與VCM化合生成低分子過(guò)氧化物，也會(huì)生成氯化氫、甲酸、甲醛等一些酸性物質(zhì)腐蝕設(shè)備，此外由于腐蝕會(huì)有大量的二價(jià)鐵離子進(jìn)入單體，造成產(chǎn)品發(fā)黃，質(zhì)量下降，鐵離子的存在還會(huì)增加反應(yīng)的時(shí)間，減慢反應(yīng)速率，影響生產(chǎn)計(jì)劃。

（2）水分的存在會(huì)催化氯乙烯的自聚過(guò)程，由于催化形成的低聚合度初級(jí)產(chǎn)品會(huì)聚集在設(shè)備的出口，造成設(shè)備管道堵塞，給設(shè)備的維護(hù)帶來(lái)麻煩。

（3）氯乙烯中的水很容易引發(fā)PVC大分子中生成過(guò)氧化物，過(guò)氧化物化物會(huì)漸漸分解為氯化氫，當(dāng)體系中含有較高的氯化氫時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的的分散性，使得聚合物結(jié)構(gòu)變粗，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

（4）氯乙烯單體中的水分產(chǎn)品在精餾以及聚合的過(guò)程中產(chǎn)生很多的副產(chǎn)物，使得產(chǎn)品表面會(huì)有許多的黑黃點(diǎn)以及魚眼點(diǎn)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的表面美觀。

（5）氯乙烯中的水分還會(huì)與乙炔反應(yīng)生成有害的乙醛氣體，嚴(yán)重影響聚合度。

通過(guò)分析可知，氯乙烯中含有水分會(huì)對(duì)生成的過(guò)程產(chǎn)生許多的危害，所以進(jìn)行嚴(yán)格的控制以及檢測(cè)是十分重要的，選用科學(xué)的測(cè)定方法測(cè)定氯乙烯單體的水分含量對(duì)于后續(xù)的工藝操作具有重要的的指導(dǎo)作用，對(duì)于我國(guó)化工行業(yè)的發(fā)展也具有重要的意義。

2 吸收法測(cè)定氯乙烯單體中的水分

2.1 測(cè)定原理

在室內(nèi)環(huán)境條件下，將氯乙烯的單體緩慢的通過(guò)已經(jīng)精確確定質(zhì)量的無(wú)水氯化鈣、無(wú)水乙醇以及N,N-二甲基酞胺，通過(guò)無(wú)水氯化鈣吸收的水分導(dǎo)致質(zhì)量增加，乙醇以及N,N-二甲基酞胺來(lái)充分的的吸收氯乙烯，剩下的氣體為空氣，通過(guò)三個(gè)吸收裝置質(zhì)量的增加確定氯乙烯單體中的含水量。

2.2 儀器及試劑

儀器：減壓閥、U型管、電子天平(精確到萬(wàn)分之一)、吸收瓶、最大量程10kg電子天平(精確到百分之一),4L準(zhǔn)確刻度的放水瓶。

試劑：無(wú)水乙醇(分析純)，N，N一二甲基甲酞胺(分析純)、無(wú)水氯化鈣(分析純)。

2.3 準(zhǔn)備工作

選取2只清潔的干燥U形管，內(nèi)裝粒狀無(wú)水氯化鈣，上面填充少量脫脂棉，關(guān)閉U形管的兩邊，將U形管至于干燥器中充分的干燥后進(jìn)行精確地稱重。

取4個(gè)干凈的吸收瓶依次裝入N，N一二甲基甲酞胺(I)、無(wú)水乙醇(II)、無(wú)水乙醇(II乃及N，N一二甲基甲酞胺(IV)，按順序依次連接，準(zhǔn)確稱量質(zhì)量，在吸收瓶的兩頭連接封閉的橡膠管。然后再取樣口裝減壓閥一個(gè)。

將以上的裝置按照順序準(zhǔn)確的連接好以后，檢查裝置的連接氣密性，確保裝置氣密性良好。然后將水防至刻度線位置。

2.4 測(cè)定步驟

打開取樣口開關(guān)，充分排氣一段時(shí)間后關(guān)閉閥門，用廢氣瓶手機(jī)廢氣。

開啟取樣口減壓閥，調(diào)節(jié)適合的氣速，使得氯乙烯氣體緩慢經(jīng)過(guò)吸收瓶，將尾氣放入水平。當(dāng)水平中的睡下降至一定刻度，關(guān)閉取樣閥門，收集水瓶中的收集的氣體。

利用U型干燥管吸收氣體5分鐘以上，然后關(guān)閉U形管兩邊的閥門，充分的干燥U形管后，準(zhǔn)確秤取質(zhì)量，同時(shí)也要準(zhǔn)確的秤取氣體吸收瓶的質(zhì)量變化。

2.5 計(jì)算

式中:G1為吸收前2支U形管(內(nèi)裝氯化鈣)的質(zhì)量；G’1為吸收單體氣后2支U形管(內(nèi)裝氯化鈣)的質(zhì)量；G2為吸收前吸收瓶的質(zhì)量，G’2為吸收單體后吸收瓶的質(zhì)量，G3為殘留氣體的質(zhì)量。

2.6 氣體吸收法測(cè)定氯乙烯水分的注意事項(xiàng)

（1）在進(jìn)行進(jìn)樣前一定要確認(rèn)裝置的連接是否密封，確保裝置不漏氣。

（2）在完成測(cè)定以后，U形管等儀器應(yīng)該干燥保存，其中的物質(zhì)應(yīng)該每次更換。

（3）吸收瓶的吸收液需要用一次換一次

（4）放水瓶的氣體儲(chǔ)存體積最好為2L

（5）在進(jìn)行取樣的過(guò)程中，氣體的速度不應(yīng)過(guò)快或者過(guò)慢，取樣口的氣體流速最好控制在130mL/min為合適。

3 卡爾費(fèi)休法測(cè)定氯乙烯單體中水分

卡爾費(fèi)希法是另一種能夠有效地測(cè)量氯乙烯單體中含水量的有效措施。利用卡爾費(fèi)休法測(cè)定物質(zhì)中的微量的水分，不但能夠測(cè)定自由水，而且能夠很好的測(cè)定結(jié)合水，利用這種方法能夠很好的測(cè)定樣品的含水量，并且測(cè)定效率高。目前國(guó)際上已經(jīng)開始廣泛的使用這樣的一種測(cè)定樣品中微量水分的方法，并且制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，目前，卡爾費(fèi)休測(cè)定樣品含水的方法也越來(lái)越多的受到我國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。

3.1 卡爾費(fèi)休法測(cè)定原理如下

終點(diǎn)前，卡爾費(fèi)休試劑中的I2被樣品中的水分消耗，造成I2過(guò)量，指示電極會(huì)發(fā)生下述電極反應(yīng)而產(chǎn)生電流:

通過(guò)上式可知，1mol的I2完全氧化1mol的SO3需要消耗1mol的水，所以該反應(yīng)比例是1molI2與1mol水的當(dāng)量反應(yīng)，即電解I2的電量相當(dāng)于電解水的電量。儀器能夠測(cè)定反應(yīng)中I2的消耗量，然后按照比例能夠計(jì)算出反應(yīng)1mol的H2O的比例，通過(guò)電量?jī)x的測(cè)定能夠簡(jiǎn)單地得到待測(cè)樣品中的含水量。

3.2 儀器及試劑

水份測(cè)定儀；陰極液、陽(yáng)極液試劑；耐壓取樣瓶25m1；電子天平(精確到百分之一)；毛細(xì)管進(jìn)樣器；液化石油氣體取樣器。

3.3 分析步驟

（1）在進(jìn)行測(cè)試的前天更換陰極液以及陽(yáng)極液，并且過(guò)夜保證滴定杯的充分干燥。

（2）取樣過(guò)程時(shí)將小鋼瓶連接至取樣口，打開取樣口以及進(jìn)樣口的閥門，氯乙烯的安替經(jīng)過(guò)鋼瓶底部進(jìn)入，當(dāng)氯乙烯通過(guò)鋼瓶的地步出現(xiàn)時(shí)，快速關(guān)閉進(jìn)口閥門，然后準(zhǔn)確稱重鋼瓶質(zhì)量。

（3）鏈接鋼瓶以及毛細(xì)管進(jìn)樣器，保持進(jìn)氣的速度控制在每分鐘5個(gè)左右，在反應(yīng)杯中加裝攪拌裝置能夠及時(shí)的打碎氣泡，能夠保證反應(yīng)充分進(jìn)行。進(jìn)樣量盡量控制在1～2g，用差減法計(jì)算進(jìn)樣量，輸入進(jìn)樣量，計(jì)算機(jī)軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算得出結(jié)果，滴定時(shí)要不斷搖動(dòng)滴定杯，保證反應(yīng)的充分。

3.4 繼續(xù)改進(jìn)對(duì)策及實(shí)施

通過(guò)對(duì)操作過(guò)程的總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，卡爾費(fèi)休法測(cè)定氯乙烯單體中的水分能夠很好地減小操作誤差，但是并不能避免這種誤差的出現(xiàn)，實(shí)際測(cè)定過(guò)程由于要使用小鋼瓶會(huì)出現(xiàn)操作危險(xiǎn)，稱量過(guò)程也會(huì)出現(xiàn)誤差，進(jìn)樣的過(guò)程水汽也會(huì)在瓶壁冷凝，使得數(shù)據(jù)偏小。在小鋼瓶中進(jìn)樣流速控制出現(xiàn)困難，會(huì)損壞鋼瓶的出口，危害操作者身體健康。所以卡爾費(fèi)休測(cè)定氯乙烯單體中的水分還是有繼續(xù)進(jìn)步的空間。

總結(jié)以上發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)測(cè)量的誤差的主要原因是由于使用小鋼瓶出現(xiàn)問題，如果將小鋼瓶改為耐壓的平衡瓶進(jìn)行取樣，平衡瓶取樣具有安全高效的優(yōu)勢(shì)，而且在進(jìn)樣的過(guò)程水分不會(huì)出現(xiàn)冷凝，使得進(jìn)樣過(guò)程變得簡(jiǎn)單。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析，采用吸收法以及卡爾費(fèi)休法能夠很好的測(cè)定氯乙烯單體中的水分，但是在實(shí)際操作過(guò)程中這兩種方法還有繼續(xù)進(jìn)步的空間，需要我們繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)改造，指導(dǎo)日常的生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，發(fā)展一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效的測(cè)定方法。

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