卡尔费休法测定液体石油产品中的水含量

王彦宏 张瑨（大庆石化公司质检中心， 黑龙江 大庆 163714）

卡尔费休法测定液体石油产品中的水含量

王彦宏 张瑨（大庆石化公司质检中心， 黑龙江 大庆 163714）

卡尔费休法是近年来提出的一种操作简单、高效、精度高的测量技术。本文在介绍卡尔费休法测定石油产品中的水含量原理的基础上，指出了卡尔费休试剂的配制与标定，最后研究了搅拌时间和进样温度对卡尔费休法测量结果的影响。

液体石油产品；质量检测；水含量；卡尔费休法；搅拌时间；进样温度

当液体石油产品中有水存在时，这对工艺设备以及后续石油产品会造成很大的危害。如果原油中含水量过大，会在加工时引起突沸冲塔；成品油中的水会加速油品的氧化；润滑油中有水存在时会引起零件腐蚀；因此，对于液体石油产品中的水含量的测定具有重要作用。

1 卡尔费休法测定石油产品含水量的原理

卡尔费休滴定仪测定微量水的原理是基于库仑水分测定的原理，将待测试样溶于含有一定碘的特殊溶剂的电解液后（水即消耗碘），但卡尔费休法所需的碘不再是用已标定过的含碘试剂去进行滴定，而是通过电解过程，使溶液中的碘离子在阳极氧化为碘，所产生的碘又与样品中的水反应，其终点用铂电极指示。当电解液中的碘浓度恢复到原浓度时，停止电解。然后根据法拉第电解定律，计算出待测液体石油产品试样中水的含量。

石油产品中的水与卡尔费休试剂中的二氧化硫与碘产生氧化还原反应。但这个反应是可逆反应，当硫酸浓度达到0.05%以上时，即可发生可逆反应，如果让还原反应按照一个正方向进行，需加入适当的碱性物质来中和反应过程中生成的酸。实验研究证明，在体系中加入吡啶，便可使反应向右进行，生成的硫酸酐吡啶不稳定，能与水发生发应，消耗一部分水而干扰测定，为了使其稳定，可通过加无水甲醇解决不稳定的问题。若反应充分，1mol水需要1mol碘，1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而产生2mol氢碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。这是理论上的数据，但在实际操作过程中，误差是不可避免的，因此二氧化硫、吡啶、甲醇的用量均是过量的，从而可求出石油产品中水的含量。

2 尔费休试剂的配制与标定

以甲醇作溶剂，试剂中碘、二氧化硫、甲醇三者的质量比为1：3：10，这种试剂的有效浓度取决于碘的浓度，由于试剂中各组分本身也含有一些水分，使得新配制的试剂的有效浓度不断降低，但试剂浓度降低的主要原因是一些副反应引起的。配制这种试剂时要单独配，分甲乙两种试剂并且分别贮存，现用现配制，而且要标定。但目前我国市场上使用的卡尔费休水分测定试剂，无论是单组份的还是双组份的，一般都是由厂家已经调配好的可直接使用的产品，但由于卡尔费休试剂是一种很不稳定的混合物质，为了提高测量的精度，用户在使用时都必须进行标定，以测定其真实的水含量数据。

3 卡尔费休水分检测仪的使用及保养

卡尔费休水分检测仪是一种利用卡尔费休法快速测量液体石油产品水含量的仪器，一般情况下的漂移值为每分钟几微升。如果漂移值变大，则必须检查仪器的密封性或考虑再生分子筛。再生时将分子筛放入160～300℃的干燥炉中干燥24h以上。对安装在废液瓶上的分子筛因含有水和二氧化硫，故再生前还需用蒸馏水清洗。仪器必须放在干燥清洁的环境中，并安排专人保管。如果长期不用，必须将仪器内的所有试剂抽出，并将所有管路清洗干净，风干保存。滴定管用无水乙醇溶液清洗，不可将滴定管放在温度高于40℃的地方。卡尔费休水分检测仪在使用一段时间后，电极响应就会失效，此时就必须对电极进行清洗。电极是水分检测仪的关键部件，电极表面的污染可直接导致灵敏度降低，从而直接影响测量的准确性。当灵敏度降低，电极受污染严重时，可用纸沾一点丙酮擦电极，但必须小心翼翼，还必须等丙酮挥发完全后方可使用，或者将电极浸入稀硝酸溶液中24h，然后取出，用清水漂洗，滤纸擦拭干净。只有把这些细节都做好了，水分检测仪才能够准确的测量出数据。

4 卡尔费休水分检测仪检测结果影响因素

（1）搅拌时间 考察了同一样品不同的搅拌时间对含水量检测结果的影响。使用同一搅拌器对同一原油样品进行搅拌，150℃条件下，1500r/min的搅拌速率下，在搅拌时间分别为3、6、8min时取样，然后用天平称取准确质量的样品并按照仪器给定的方法进行滴定。在同样的搅拌速率下搅拌时间越长，测定出的含水量质量百分数越小，这主要是因为，搅拌时间越长，原油的乳化效果越好，形成的油包水乳状液越小且越稳定，不易破乳，导致测量的含水量结果越小。

（2）进样温度 考察了同一样品不同的进样温度对含水量检测结果的影响。使用同一搅拌器对同一原油样品进行搅拌，1500r/min的搅拌速率下，搅拌8min后取出，然后在不同的进样温度（150℃和200℃）下，用天平称取准确质量的样品并按照仪器给定的方法进行滴定。进样温度越高，含水量的测量值越高，这主要是因为，温度越高，原油的粘度越低，对乳状液的稳定性影响较大，只有进样温度达到破坏乳状液稳定的温度时，样品中的乳化水才能变为游离水进而变为水蒸气被测量出来。因此在测量石油产品中含水量时，应选择合适的进样温度。

5 结语

用卡尔费休法测定石油产品中的含水量时，应该根据不同的油品性质，选择不同的实验条件；在对卡尔费休试剂进行配制时应即用即配，尽量不要长时间不清洗仪器，因为长时间的腐蚀不仅会对仪器造成损害，也会降低测量的准确度，当实验的温度变化较大时，必须进行适当的调整。只有每一步都做好了，才能利用卡尔费休法准确的测定石油产品中的水含量。