高溫高壓下尿素溶液中溶解氧的測(cè)定

高溫高壓下尿素溶液中溶解氧的測(cè)定楊朝柱（瀘天化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，四川瀘州，646300）2001-08-16引言在尿素生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高尿素用材鉻—鎳不銹鋼和鈦的耐腐蝕性，通常采用向高壓系統(tǒng)加入一定量的空氣或雙氧水，氧溶解在尿液中，一定濃度溶解氧的存在，能使不銹鋼和鈦表面的氧化膜保持完整，把金屬表面和腐蝕介質(zhì)隔離起來(lái)，從而使金屬得到保護(hù)。如果尿液中缺氧，這層氧化膜被破壞，又不能及時(shí)修復(fù)，則金屬處于活化狀態(tài)，其腐蝕速率成倍地增長(zhǎng)，將極大地縮短設(shè)備的使用壽命。因此對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中尿液中氧的監(jiān)測(cè)大為重要。國(guó)外目前有在線監(jiān)測(cè)儀，但價(jià)格太高。鑒于尿液具有高溫、高壓、易固化的特點(diǎn)，給采樣測(cè)定帶來(lái)很大的難度，采用常規(guī)的取樣方法很難滿足準(zhǔn)確測(cè)定尿液中溶解氧的要求，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，探索建立了一套測(cè)定高溫高壓下尿液中溶解氧的特殊采樣步驟和分析方法，即采用特制的不銹鋼氣液收集裝置帶壓取樣，采用氣相色譜法［1測(cè)］定氣相中氧含量。實(shí)驗(yàn)部分2.1儀器與設(shè)備氣相色譜儀一臺(tái)，真空泵、臺(tái)秤各一臺(tái)，自制不銹鋼特殊取樣裝置一臺(tái)。2.2實(shí)驗(yàn)條件色譜柱：13X分子篩；長(zhǎng)3m（?4mX0.5mm）不銹鋼管。載氣：氬氣（Ar）40mL/min、橋電流100mA、熱導(dǎo)室、汽化室溫度180°C。2.3實(shí)驗(yàn)步驟1）采樣裝置的準(zhǔn)備首先將干燥的取樣器于單盤(pán)臺(tái)秤（感量5g）上稱得取樣器空重,然后采用注水排氣法排盡取樣器內(nèi)氣體,充滿脫鹽水，再用純氬氣置換出部分脫鹽水，再繼續(xù)通入氬氣以置換液體中所含的氧氣，直到取樣器內(nèi)氣體經(jīng)色譜分析測(cè)定無(wú)氧峰出現(xiàn)為止。然后將取樣器抽真空至一0.06MPa左右，稱量記下取樣器與脫鹽水的質(zhì)量。2）現(xiàn)場(chǎng)采樣根據(jù)測(cè)定的需要，打開(kāi)合成塔或汽提塔取樣點(diǎn)閥門(mén)（見(jiàn)圖1），調(diào)節(jié)適當(dāng)開(kāi)度，稍排放后與取樣器連接。將尿液通入經(jīng)置換后的取樣器管線及閥門(mén)，直至壓力指示為0.12MPa左右為止。擦盡取樣器表面水分,稱取并記下采樣后總質(zhì)量。3）分析測(cè)定用純氬氣將取樣器充壓至表壓0.22?0.25MPa后，令采樣裝置直立靜置30min，使其冷至室溫。待氣液平衡后，則可用色譜法測(cè)定氧含量。2.4測(cè)定計(jì)算根據(jù)取樣的方法原理和亨利定律可知，尿液中含氧量為取樣器內(nèi)氣、液兩相含量之和。具體計(jì)算方法如下。取樣器的氣相氧含量的計(jì)算：彳.NihiX^.9%x32x/（PJV|）W=_~^2廠五計(jì)式中:璟吩一取樣器的代相氧含量、mg；M—測(cè)樣氣時(shí)氧峰賽減倍數(shù)；航一測(cè)樣氣時(shí)鱸的峰高丫申；叫一測(cè)標(biāo)樣時(shí)築峰衰減倍數(shù)；亦一測(cè)標(biāo)樣時(shí)氧的峰高,cm；20?%—測(cè)定空吒中氣的體積含作戟?dú)鈺r(shí)）；/—?dú)怏w休積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀贏系數(shù)；片一取樣充臺(tái)氣菇絕壓；Vi—相總怵積?rnLc取樣器內(nèi)灌相氧含量的計(jì)算："W樣x22*4式中:九?）—"W樣x22*4式中:九?）—取樣器內(nèi)液相氣含址,噸；呱一測(cè)液相時(shí)囊峰的逢減倍數(shù)和峰高,on?測(cè)定標(biāo)樣時(shí)氧妁衰減倍數(shù)和峰高,cm；畑一標(biāo)準(zhǔn)樟注人色譜的空氣誡spL；F樣一注人色譜儀液體體積屮L；臨一取樣誥中液相體積,mU尿?yàn)┲旭そ庋醯陌径葹椋菏街校贺懼罚┮荒蛞荷耆芙庋醯臐舛萾mg/kgl評(píng)—取樣囲&，帥當(dāng)液相中溶解氧恕略不計(jì)時(shí)（見(jiàn)3.3節(jié)人上式簡(jiǎn)化為：cfOj）=-^--x1000結(jié)果與討論測(cè)定結(jié)果的分析采用上述特殊的取樣方法，經(jīng)氣相色譜法測(cè)得老系統(tǒng)合成塔、氨汽提塔、二氧化碳汽提塔等液相中微量溶解氧的濃度，結(jié)果列于表1。表,合成塔U靈汽提塔、二氮北碳汽提培犀祓中瀋解氧數(shù)據(jù)口斷年）號(hào)￥月.號(hào)￥月.町S隔V提塔1136(65.0671.&62L2OE25.Q651.5512.413ItiO.O6713.6S85.54E21200.0CT0.653.2551.211^5.07Q廿血82.766200.07037.528T7.6O71.23isi.oyo91.51SJ.23iso.az斗”?S27+的14K23tw.o7010.3354.379T.2420G.￡i70皿曲54-?101.243060705.2625.52111?24165.070D.7&]4.74121.291954760.^142.€313R29!TO.O760.456工律)51.3079!L2336J4161.30145.0?94.射34.27171.30200.0791.145-73瑋1.302S2.0?95.6422.36191JLJ55,t?7S(3.3185-W20L3I257.0HJ7S3.7S2\131IW.O湖O-€393.35221.3L200.0734.30232.32t0.0560.241.202+132C3.Q569.2345.49252.32L2?56Q.ffi?玄00序諾宦R期注：1?7號(hào)數(shù)據(jù)是空壓機(jī)加空氣，8?25號(hào)數(shù)據(jù)是壓縮機(jī)進(jìn)口加空氣。從表1中可以看出：當(dāng)采用空壓機(jī)加空氣時(shí)，合成塔出液中溶解氧在（83?92）X10-6,二氧化碳汽提塔出液中溶解氧在12X10—6左右。氨汽提塔出液中溶解氧在3.25X10—6。當(dāng)采用從二氧化碳?jí)嚎s機(jī)進(jìn)口加空氣時(shí)，加入空氣量較穩(wěn)定，這時(shí)液相中溶解氧合成塔平均在54X10-6左右，氨汽提塔平均在3.4X10-6,二氧化碳汽提塔平均在27X10-6左右。與從空壓機(jī)加空氣比較，二氧化塔汽提塔出液溶解氧有明顯增加，對(duì)設(shè)備防腐有利。合成塔出液溶解氧有所下降，但對(duì)設(shè)備防腐無(wú)影響。由于老系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整頻繁系統(tǒng)溫度、壓力波動(dòng)，故測(cè)定數(shù)據(jù)有波動(dòng)，反映出了測(cè)定結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷穩(wěn)定，采用從二氧化碳?jí)嚎s機(jī)進(jìn)口加空氣時(shí)，加入量穩(wěn)定，這時(shí)幾次采樣分析結(jié)果相當(dāng)接近。當(dāng)同一組樣多次進(jìn)行測(cè)定時(shí)，其出峰譜圖完全重復(fù)，能滿足分析測(cè)定要求，具有較高的準(zhǔn)確性。關(guān)于特殊取樣器的作用要準(zhǔn)確測(cè)定尿液中的溶解氧，關(guān)鍵在于取樣。由于尿素液具有高溫、高壓、易固化的特點(diǎn)，而要取準(zhǔn)在高溫、高壓下的樣品測(cè)定氧含量是個(gè)難題，一般的采樣方法是難以取準(zhǔn)的。本著采樣要安全可靠的原則，用自行研制的特殊取樣裝置，使取得試樣與空氣完全隔絕。采用該裝置取樣，保證了樣品的可靠性和測(cè)定的準(zhǔn)確性。不測(cè)定吸收液液相中溶解氧對(duì)分析結(jié)果的影響鑒于采樣是將尿液取于盛有一定水（200mL左右）的特殊取樣器中。絕大部分難溶于水的H、0、Ar、N、222CH轉(zhuǎn)入氣相中。而溶解在液相中的0極少。根據(jù)亨利定律可計(jì)算出在0分壓下、在特定的尿液濃度下氧的422溶解度。據(jù)介紹，在400mL左右的吸收液中殘留的氧為0.03mg。不測(cè)定液相中氧的含量，對(duì)分析結(jié)果所造

成的相對(duì)誤差在一0.43%0.11%之間，在分析誤差范圍內(nèi)。由于測(cè)定液相中0時(shí)，尿素液易污染色譜2柱，而液相中的0極少，在誤差范圍內(nèi)，故本方法省去液相氧