大颗粒尿素水分测定干扰原因分析与处理

杨平+王鹏展

摘 要 在大颗粒尿素用电位滴定法进行水分测定过程中发现测定结果异常偏高，在查找原因后判断部分回溶尿素带入干扰物质影响了尿素水分测定。本文对其中干扰原因的判断和处理方法进行了探讨。

关键词 大颗粒尿素；电位滴定；干扰；水分

中图分类号 S143 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）172-0267-02

中煤鄂尔多斯能源化工有限公司拥有年产100万吨合成氨、175万吨大颗粒尿素生产能力，其中55%以上的产量远销海外，产品质量优异一直是“中煤”牌尿素的形象保证。公司两套“5080”系列尿素装置，采用添加甲醛造粒的工艺，先有过量甲醛与尿素反应生成UF溶液，然后将该溶液定量加入到浓缩后尿素溶液中进行造粒。甲醛的加入起到增加尿素颗粒强度，降低粉尘、缓释氮的作用。

2016年4月中旬，中煤鄂尔多斯能源化工有限公司化验室在使用梅特勒V20水分测定仪测定大颗粒尿素水分过程中出现异常现象，因此针对自动电位滴定中表现异常的原因进行了分析排查并加以处理。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

梅特勒V20水分测定仪，无水甲醇，KFR-06卡尔·费休溶液（T≈3mg/L）。

1.2 分析原理

存在于尿素中的水分，与已知水滴定度的卡尔·费休试剂进行定量反应，反应式如下：

H2O+I2+3C5H5N+SO2→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3 C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5NH·OSO2OCH3

1.3 测定方法

用逗号称量管称取1g左右尿素样品（精确至0.0001g），在V20水分测定仪上选择已经编制好的方法进行测定。要求称取的样品量消耗卡尔·费休试剂体积不超过10mL，仪器自动计算分析结果（以质量百分比计）。若发现在滴定过程中尿素未完全溶解则需要更换甲醇后重新称样分析。计算结果表示到小数点后两位，取平行测定结果的算术平均值作为测定结果。

1.4 实验现象

2016年4月16日14时，在Ⅱ系列尿素皮带采样做水分测定，测定结果为0.39%（高于0.3%的内控指标），报送结果提醒工艺车间进行调整以保证产品质量。17时，再取样分析结果为0.43%，在多次交替测定的尿素样品时发现仅Ⅱ系列尿素测定过程中有以上现象，而Ⅰ系列尿素测定正常；更换同型号水分测定仪做上述样品，实验现象相同，经对比判断仪器和试剂正常。继续取样Ⅱ系列尿素分析测定结果还在上升，且在测定过程中出现滴定池内滴定溶液颜色偏深红，滴定终点明显延迟，平行测定超允许差的现象。后经工艺车间调整，停止加入回溶尿素后测定结果突然降低，数据恢复正常。经分析判断回溶尿素的加入干扰影响了Ⅱ系列尿素水分含量的测定。

1.5 实验数据对比

1）两个系列尿素水分测定异常和正常状况下的亚甲基二脲、强度分析数据进行对比，结果如表1。

2）对上述过程中一种可疑样品送样至国家天然气煤化工产品质量监督检验中心进行了检验，送检时，因事先对可疑样品存在干扰进行了说明和讨论，最终确定对样品称量质量减半进行了实验，并且在本实验室采用同样和其他方式进行了测定，对比数据如表3。

从以上数据分析：样品直接减半称样质量降低干扰效果明显，增加溶剂量而称样量不变时有一定的降低干扰效果，新换溶剂且清洗电极后也有明显效果。

2 干扰原因分析和处理方法

1）通过上述数据对比发现，Ⅱ系列尿素水分测定异常时，亚甲基二脲数值都在0.46%，且最高时达到0.48%，尿素颗粒强度Ⅱ系列也明显高于Ⅰ系列。说明干扰物会与UF溶液中过量甲醛进行反应，致使尿素强度增加，水分测定过程中溶解所需时间明显延长。正常状态下1g尿素溶解时间约260s左右，而异常时达到了420s以上。

2）正常生产状态下不同系列不同月份数据对比说明：在正常生产而且干扰源同样存在的状态下，只要其浓度不高则不会使尿素强度增高，Ⅱ系列尿素水分测定亦不会异常偏高。且不会因UF溶液浓度波动和除亚甲基二脲、亚甲基三脲以外的其它长链聚合物的存在影响水分测定造成误差。

3）干扰物主要来源于回溶尿素的运输皮带磨损下来的颗粒物，但无法确定干扰物的成分。在两个系列的尿素装置生产能力、工艺条件等各方面相同的情况下，仅在Ⅱ系列存在尿素回溶槽，采用蒸汽加热溶解用以回收皮带运输过程中落地尿素和粉末，而在收集这部分尿素的过程中难免会带入橡胶皮带磨损后的碎屑，碎屑在加热、甲醛反应等多种条件的影响下溶解产生不明结构的聚合物，含量虽然不大，但会在水分测定中影响测定电极对终点的判断。且该影响因素虽然长期存在，但正常生产中完全可以忽略。只有在回溶尿素中碎屑含量达到一定浓度时，且Ⅱ系列尿素的UF溶液控制量偏高，尿素产品的颗粒强度达到约43N以上的时候才表现出来，干扰源停止加入或消化一段时间后则不影响测定。对比没有回溶槽的Ⅰ系列尿素产品发现，在同样工艺条件下尿素产品颗粒强度达到约43N甚至更高时因为没有回溶尿素的加入，水分含量从未出现异常偏高现象。

4）干扰情况虽然不能消除，但可以尽量减小。通过上述对比试验发现可以采取以下方法减小水分测定的干扰：

（1）在能满足分析需要的情况下减少取样量，降低干扰物质带入，通过试验称样量减半干扰最小。

（2）增加溶剂量稀释干扰源，在减量还影响明显时可适当增加溶剂甲醇量来稀释干扰。

（3）更换溶剂，再清洗或更换电极，若采用以上两种方式还不能减小干扰时采用铬酸洗液清洗电极30s或更换新电极再测定。

3 结论

在正常生产状态下，即便是有回溶尿素带入的干扰物影响，只要加以控制是不会对产品质量和分析检验造成影响；若遇异常情况出现，采用适当手段后完全可以减小该因素对水分测定的影响。

参考文献

[1]GB/T 2441.3-2010 尿素的测定方法 第3部分：水分卡尔·费休法.

[2]李子芬.大颗粒尿素水分测定误差的探讨[J].化肥标准化与质量监测，2003（2）：34-35.

[3]黄素艳.影响卡尔费休法测定尿素中水分的因素.大庆石化公司化肥厂.