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      石油產品硫含量測定儀

      更新時間:2022-01-12

      簡要描述:

      石油產品硫含量測定儀由進樣器、裂解爐、電解池、庫侖放大器、D/A轉換器、計算機及溫度流量控制器等部分組成。其高靈敏度和快速響應是由庫侖放大器零平衡原理以及合適的電解池和電解液相結合而達到的。

      石油產品硫含量測定儀是應用微庫侖分析技術,采用計算機控制微庫侖滴定的產品,具有性能可靠、操作簡易、穩定性好、便于安裝等特點,可用于石油化工產品中微量硫、氯含量的分析,廣泛應用于石油、化工、科研等部門。

      石油產品硫含量測定儀以WindowsXP操作系統為工作平臺,其友好的用戶界面使分析人員操作更為方便、快捷。在系統分析過程中,操作條件﹑分析參數和分析結果均在顯示器上直接顯示,并根據需要可將參數、結果進行存盤和打印,以便日后調用、存檔。

      二、工 作 原 理

      由進樣器、裂解爐、電解池、庫侖放大器、D/A轉換器、計算機及溫度流量控制器等部分組成。其高靈敏度和快速響應是由庫侖放大器零平衡原理以及合適的電解池和電解液相結合而達到的。

      儀器設計原理如圖1所示:

                           

                                                   圖1 儀器設計原理圖

       

      在電解池中,參考電極和測量電極組成指示電極對,發生陰極和發生陽極組成電解電極對。電解液中的離子存在離解平衡,即:

      3I- - 2e ? I3- (硫檢測)

      此時,測量電極表面會形成一個穩定的電極電位,從而與參考電之間形成一相對穩定的電位差ΔΕ。指示電極對將這一ΔΕ信號提供給放大器,然后由數模轉換器(D/A)提供一反向外加偏壓。當二個電壓相等時,則輸入到放大器中的信號為零,那么放大器輸出也為零,此時,在電解電極對間就沒有電流(I)流過,儀器處于平衡狀態:

      E測 - E參 = E偏

      △E = 0

      I = 0

      用微量注射器或者載舟進樣器將石油產品、有機化合物或無機化合物樣品送入石英裂解管,在通有載氣(氬氣或氮氣)和助燃氣(氧氣)的情況下,在700-900℃的高溫下,樣品迅速分解,樣品中的硫或氯元素與氧氣反應被轉化為二氧化硫(SO2)或氯化氫(HCl):

      S + O2 = SO2

      CxHy-Cl + O2 → HCl + CO2 + H2O

      并被載氣帶入電解池,與電解液中的I3-離子(硫檢測)發生反應,致使電解液中I3-離子或Ag+濃度降低,從而使得測量電極電位也發生了變化,其結果造成指示電極對的輸出與儀器所給定偏壓值不平衡,信號△E不再為零:

      SO2+I3-+2H2O→SO42-+3I-+4H+(硫檢測)

      Cl- + Ag+ = AgCl(氯檢測)

      E參十E測≠E偏

      △E≠ 0

      此時放大器有了輸入,隨之由放大器供給電解電極對一個放大的電壓,并有一相對應于△E量的電流(I)流過電解電極對,電解陽極則電解產生相應的I3-離子(硫檢測)以補充被反應消耗掉的離子。

      3I- - 2e → I3- (硫檢測)

      這一過程將連續進行,直至產生足夠的滴定離子,使電解液中滴定離子的濃度恢復到初始狀態。計算補充被消耗的I3-離子(硫檢測)所需的電量,根據法拉第電解定律,即可求出樣品中的硫含量。

      三、技 術 指 標

      1. 測量范圍:

      硫含量:0.2 mg/L ~ 10000 mg/L(高于5000mg/L可稀釋)

      2. 儀器準確度:

      (1)濃度為 0.1mg/L~1.0mg/L時,誤差:≤±0.1 mg/L

      (2)濃度為 1.0mg/L~10mg/L時,相對誤差:≤10%

      (3)濃度為 10mg/L以上時,相對誤差:≤5%

      3. 發生電流:zui大:±2mA

      4. 放大器輸出電壓:zui大:±30V

      5. 給定偏壓范圍:0~500mV,連續可調

      6. 控溫范圍及精度:室溫~1000℃,±1%±5℃

      四、儀器組成

      儀器由計算機、微庫侖硫氯測定儀主機、溫度流量控制器、滴定池、攪拌器、進樣器等部分組成。

      1. 主機

      微庫侖硫氯測定儀主機是進行數據采集、信號放大和數據處理的關鍵部件,是整個儀器的核心。

      2. 溫度流量控制器

      溫度流量控制器由兩段控溫的高溫裂解爐及相應的控制電路和氣體調節流量計組成。其前面板上有兩個氣體流量計及控制相應氣體流量大小的針型閥調節旋鈕,反應氣和載氣由后面板接入,通過調節旋鈕調節其流量大小,并由氣體流量計直接讀出。接入氣體的壓力控制在100~200 kPa左右,反應氣和載氣分別為普氧、普氮。氣體流量調節旋鈕,即針形閥只供調節流量大小,不可作為氣體流量的開關,以防止損壞。實驗完畢后,必須將氣體總閥關閉。

      (注:以下所提到的工作參數和操作條件,均以分析硫含量為例)

      3. 電解池(又名滴定池)

      電解池的結構示意圖如下圖所示,根據不同測量要求分為硫電解池和氯電解池(詳見“電解池的操作”)。

                                             

      電解池結構示意圖  

      4. 攪拌器:

      攪拌器是放置電解池的裝置,外殼應保持良好的接地,避光和屏蔽。

      樣品燃燒后的產物被氣流帶入電解池后,要保證其與電解液中滴定劑之間進行快速和充分接觸,這種工作是通過磁力攪拌器來完成的。

      攪拌時,速度不宜過快或過慢,以電解液產生微小旋渦為宜。同時,應把滴定池放在磁鋼的正上方,以免攪拌棒碰撞電解池池壁或者池內電極片。

      5. 進樣器:

      進樣器能自動把樣品注入石英裂解管中,它可以自由調節進樣速度和行程,滿足不同樣品的分析要求。固態樣品和氣態樣品的分析需選配相對應的進樣器。

      (1)液體進樣器由單片機控制步進電機來帶動絲桿進行樣品的注入。當進樣(按前進鍵)完畢后,絲桿自動后退。通過調節兩組撥盤開關來設定絲桿的進程和速度。一般情況下,進程和速度分別設為3檔和4檔。

      (2)對氣體樣品通常用1-10mL的注射器進行樣品注入。用注射器取樣時,取樣速度要快,以防氣體從針頭跑出。在進樣時速度不宜太快,以保證較高的氧分壓,讓樣品完全燃燒,防止裂解管壁形成積炭?;蛴脷怏w進樣器來實現樣品的進樣。

      (3)對于固體和高沸點的粘稠液體試樣不適宜用注射器進樣時,可使用帶進樣舟的固體進樣器進樣。進樣時先利用推動棒將樣品送到裂解管預熱部位,待30~60秒后,再將進樣舟推至裂解爐中心部位讓樣品進行裂解,裂解產物由載氣帶入電解池進行滴定。然后將進樣舟拖至裂解管入口附近冷卻,等待進行下一次樣品測定。

      6.石英裂解管:

      裂解管由石英制成,它的作用是將樣品中的有機硫、氯和碳氫各元素分別轉變為能與電解液中滴定離子發生作用的SO2、HCl和不發生反應的CO2、H2O等化合物。

      裂解管入口用硅橡膠墊堵上,樣品經注射器穿過硅橡膠墊,在裂解管入口處汽化,氮氣通過靠近硅橡膠墊的螺旋管經過預熱后,進入汽化室與樣品氣相混合,再通過噴嘴進入燃燒室,并與另一側管供給的氧氣混合發生燃燒。由于設計有較大的汽化室既保證了樣品可完全汽化,又可使樣品得到足夠的稀釋,以較快的流速通過噴嘴與氧氣充分混合燃燒得到較高的SO2或HCl的轉化率。

      1.儀器安裝的供電要求

      交流電壓:220V±20V;頻率:50Hz±0.5Hz

      儀器安裝應避免與大功率高頻電子設備接在同一電源上。

      儀器應安裝在接地電阻小于5Ω的工作臺上。

      2.儀器安裝的環境要求

      環境溫度:0 ~ 40℃

           

       

       

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