煤液化油中氯含量分析方法

王泓皓

（榆林职业技术学院，陕西榆林719000）

煤液化是指在高温条件下，使固体状态的煤与氢气反应，从而生成液体油品。在反应过程中，煤中的氯化物也进一步转化到其中，并生成盐酸，腐蚀设备。因此，加强对其中氯离子的检测，防止出现腐蚀问题，是当前煤化工行业中思考的重点。传统针对煤液化油中氯离子的检测，是采用联苯基纳法，这种方法通常采用含有剧毒的试剂[1-3]。所以，人们开始引入荧光谱分析法或离子色谱分析法。但是荧光谱分析方法不合适对微量元素的分析，主要原因是受干扰因素太多。本文在以往研究基础上，提出一种离子色谱图分析方法，并对其进行了验证。

1 实验试剂与仪器

1.1 实验主要试剂

实验所采用的主要试剂见表1。

实验油样主要为高分油和液化生成油，其液化生成油的馏程如表2所示。

1.2 主要设备与试验装置

实验主要仪器见表3。

表1 实验试剂

表2 液化生成油馏程

表3 实验仪器

1.3 实验方法

本文主要对煤液化油中的无机氯成分进行检测。无机氯较为稳定，具有不易挥发、沸点较高的特点，因此利用表3 中所列出的实验仪器，实验采用固定炉温能够达到1 300 ℃的SQ-100 型燃烧炉以提高燃烧温度，并且将其与离子色谱进行联用，从而通过该方法来测定煤液化油中氯含量。SQ-100型燃烧炉示意图如图1所示[4]。

图1 SQ-100型燃烧炉示意图

试验前，首先对移动炉的初始温度、各阶段最高温度、固定炉温度以及时间等进行设置，然后称取实验样品，借助进样舟将样品送至燃烧管；接着，在移动炉达到预设的最高温度并运动至固定炉时，将进样舟送至固定炉使实验样品燃烧；在燃烧时间达到预设时间后，吸收单元对含氯产物进行吸收，并在吸收结束后，将吸收液注入离子色谱。

2 结果分析

2.1 燃烧炉对氯回收影响

设定移动炉的初始温度为100 ℃，在阶段一与阶段二的最高温度分别为900 ℃和950 ℃，在吸收单元的吸收液体积为50 mL。本文重点考察固定炉温度、进样舟在移动到固定炉后停留的时间，以及进样量和通气量对氯回收的影响。

2.1.1 固定炉温度对氯回收效果的影响

对燃烧炉条件进行设置：进样量为0.1 g至0.13 g，进样舟在固定炉中停留10 min，通气流量设为1.5 L/min。对900～1 300 ℃不同固定炉温度条件下的氯回收效果进行考察，结果如图2所示。

图2 固定炉温度对氯回收效果的影响

从图2 中可以看到，考察指标为离子色谱图中氯的峰面积与标准氯水溶液进样量的比值，固定炉温越高则相应的比值也越大。实验所用的SQ-100燃烧炉可达到1 300 ℃的固定炉温度，由此可确定将固定炉温度设置为1 300 ℃。

2.1.2 进样舟在固定炉中停留时间对氯回收效果的影响

对燃烧炉条件进行设置：进样量为0.1 g至0.13 g，固定炉温度为1 300 ℃，通气流量设为每分钟1.5 L。考察进样舟在固定炉中停留不同时间条件下的氯回收效果，结果如图3所示。

图3 进样舟在固定炉中停留时间对氯回收效果的影响

从图3 中可以看到，随着进样舟在固定炉中停留时间的变化，所对应的离子色谱图中氯的峰面积与标准氯水溶液进样量的比值并未出现显著变化，说明两者间的影响关系较小。由此将进样舟在固定炉中停留时间设置为10 min。

2.1.3 进样量对氯回收效果的影响

对燃烧炉条件进行设置：固定炉温度为1 300 ℃，通气流量设为1.5 L/min，进样舟在固定炉中停留时间设为10 min。考察不同进样量条件下的氯回收效果，结果如图4所示。

图4 进样量对氯回收效果的影响

从图4 中可以看到，不同进样量条件下所对应的离子色谱图中氯的峰面积与标准氯水溶液进样量的比值并未出现显著变化，说明进样量对氯回收效果的影响较小。提高进样量可以增加氯含量检测的灵敏度，但考虑到充分燃烧的因素，最终确定进样量的选取范围为0.09～0.16 g。

2.1.4 通气流量对氯回收效果的影响

对燃烧炉条件进行设置：固定炉温度为1 300 ℃，进样舟在固定炉中停留时间设置为10 min，进样量选取范围设为0.09～0.16 g 内。考察不同通气流量条件下的氯回收效果，结果如图5所示。

图5 通气流量对氯回收效果的影响

从图5中可以看到不同通气流量条件下所对应的离子色谱图中氯的峰面积与标准氯水溶液进样量的比值变化。在通气流量低于1.5 L/min的条件下比值随通气流量的增加而逐渐变大，而当通气流量超过1.5 L/min后，比值趋于平稳。根据以上结果，最终确定通气流量设置为1.5 L/min。

2.2 标准曲线建立

在上述试验条件优化的情况下，设定离子色谱仪试验参数，以KOH 作为淋洗液，色谱轴选择AS19，250 mm×4 mm[5]。称取不同浓度下的不同质量的标准溶液，通过上述的燃烧炉方案，得到吸收液，然后将吸收液送入到ICS-2100中进行光谱分析，进而得到标准溶液曲线，具体见图6。

图6 标准溶液曲线

2.3 标准氯水溶液中氯回收率的考察

通过上述方案，测得氯回收率，具体如表4 所示。

表4 标准氯水溶液中氯回收率及偏差

根据表4 中所示的标准氯水溶液中氯回收率及偏差数值，燃烧炉/离子色谱联用法能够较为准确地对氯含量100 μg/g的标准氯水溶液进行测定。

2.4 含氯油标样中氯回收率的考察

根据以上试验，得到含氯油标样A的回收率，具体见表5所示。

表5 含氯油标样A中氯回收率及偏差

根据表5 中所示的含氯油标样A 中氯回收率及偏差测定结果，说明在表2.1节所示的条件下，以燃烧炉/离子色谱联用法对氯含量10.0 μg·g-1的标准油样进行测定[6]，能够达到较高的准确度并具有良好的重复性。

含氯油标样B中氯回收率及偏差分别见表6。

根据表6 中所示的含氯油标样B 中氯回收率及偏差数值，说明上述实验条件下，本测量方法能够达到较高的准确度并具有良好的重复性。

表6 含氯油标样B中氯回收率及偏差

2.5 煤液化油中氯含量的测定

上述两种煤液化油中的氯含量如图7所示。

图7 氯含量测量色谱图

测定的液化生成油中氯含量及偏差如表7所示。

表7 液化生成油中氯含量及偏差

测定的高分油中氯含量及偏差如表8所示。

通过以上结果都说明，本文构建的方法，对高分油、液化生成油中氯含量及偏差测定上，都能够达到较高的准确度并具有良好的重复性。

表8 高分油中氯含量及偏差

3 结 论

通过以上的实验看出，通过燃烧炉可高效地促进对油品中氯化合物的生成，并通过离子光谱仪完成对样品中氯含量的测定。测定结果表明，测定准确性高，偏差小。由此，通过上述的方法，可有效的实现对煤液化油中氯离子含量的测定。