有关氯乙烯单体含水测定方法的研究

2015-12-16新疆天业集团天伟化工石河子市832000年玉萍

石河子科技 2015年3期

（新疆天业集团天伟化工，石河子市，832000）年玉萍

现代化的氯乙烯生产主要是依靠电石法生产聚氯乙烯树脂，在这个过程中，乙炔和氯化氢依照特定的比值，在一定温度以及催化剂的催化下，可以生成氯乙烯，再通过冷却、水洗、碱洗、冷却以及脱水处理就能得到纯度较高的氯乙烯单体。但是如果氯乙烯经过精馏以及聚合的操作时，单体中含水较多会直接影响到低沸塔的脱洗效果，也有可能在生产过程中会产生大量的粗料，管道自聚现象，所以能够精确的测定氯乙烯单体中的水分含量，对于生产过程有着巨大的指导意义。

1 氯乙烯单体含水的危害

在目前的电石法生产氯乙烯的过程中，难以避免的是有部分的水被带入生产的氯乙烯单体中，含水的氯乙烯单体不但会影响生产，还会对设备造成巨大的损坏，主要的危害表现在下面几个方面：

（1）水分能够分解出氧与VCM化合生成低分子过氧化物，也会生成氯化氢、甲酸、甲醛等一些酸性物质腐蚀设备，此外由于腐蚀会有大量的二价铁离子进入单体，造成产品发黄，质量下降，铁离子的存在还会增加反应的时间，减慢反应速率，影响生产计划。

（2）水分的存在会催化氯乙烯的自聚过程，由于催化形成的低聚合度初级产品会聚集在设备的出口，造成设备管道堵塞，给设备的维护带来麻烦。

（3）氯乙烯中的水很容易引发PVC大分子中生成过氧化物，过氧化物化物会渐渐分解为氯化氢，当体系中含有较高的氯化氢时会严重影响产品的的分散性，使得聚合物结构变粗，结构不稳定。

（4）氯乙烯单体中的水分产品在精馏以及聚合的过程中产生很多的副产物，使得产品表面会有许多的黑黄点以及鱼眼点严重影响产品的表面美观。

（5）氯乙烯中的水分还会与乙炔反应生成有害的乙醛气体，严重影响聚合度。

通过分析可知，氯乙烯中含有水分会对生成的过程产生许多的危害，所以进行严格的控制以及检测是十分重要的，选用科学的测定方法测定氯乙烯单体的水分含量对于后续的工艺操作具有重要的的指导作用，对于我国化工行业的发展也具有重要的意义。

2 吸收法测定氯乙烯单体中的水分

2.1 测定原理

在室内环境条件下，将氯乙烯的单体缓慢的通过已经精确确定质量的无水氯化钙、无水乙醇以及N,N-二甲基酞胺，通过无水氯化钙吸收的水分导致质量增加，乙醇以及N,N-二甲基酞胺来充分的的吸收氯乙烯，剩下的气体为空气，通过三个吸收装置质量的增加确定氯乙烯单体中的含水量。

2.2 仪器及试剂

仪器：减压阀、U型管、电子天平(精确到万分之一)、吸收瓶、最大量程10kg电子天平(精确到百分之一),4L准确刻度的放水瓶。

试剂：无水乙醇(分析纯)，N，N一二甲基甲酞胺(分析纯)、无水氯化钙(分析纯)。

2.3 准备工作

选取2只清洁的干燥U形管，内装粒状无水氯化钙，上面填充少量脱脂棉，关闭U形管的两边，将U形管至于干燥器中充分的干燥后进行精确地称重。

取4个干净的吸收瓶依次装入N，N一二甲基甲酞胺(I)、无水乙醇(II)、无水乙醇(II乃及N，N一二甲基甲酞胺(IV)，按顺序依次连接，准确称量质量，在吸收瓶的两头连接封闭的橡胶管。然后再取样口装减压阀一个。

将以上的装置按照顺序准确的连接好以后，检查装置的连接气密性，确保装置气密性良好。然后将水防至刻度线位置。

2.4 测定步骤

打开取样口开关，充分排气一段时间后关闭阀门，用废气瓶手机废气。

开启取样口减压阀，调节适合的气速，使得氯乙烯气体缓慢经过吸收瓶，将尾气放入水平。当水平中的睡下降至一定刻度，关闭取样阀门，收集水瓶中的收集的气体。

利用U型干燥管吸收气体5分钟以上，然后关闭U形管两边的阀门，充分的干燥U形管后，准确秤取质量，同时也要准确的秤取气体吸收瓶的质量变化。

2.5 计算

式中:G1为吸收前2支U形管(内装氯化钙)的质量；G’1为吸收单体气后2支U形管(内装氯化钙)的质量；G2为吸收前吸收瓶的质量，G’2为吸收单体后吸收瓶的质量，G3为残留气体的质量。

2.6 气体吸收法测定氯乙烯水分的注意事项

（1）在进行进样前一定要确认装置的连接是否密封，确保装置不漏气。

（2）在完成测定以后，U形管等仪器应该干燥保存，其中的物质应该每次更换。

（3）吸收瓶的吸收液需要用一次换一次

（4）放水瓶的气体储存体积最好为2L

（5）在进行取样的过程中，气体的速度不应过快或者过慢，取样口的气体流速最好控制在130mL/min为合适。

3 卡尔费休法测定氯乙烯单体中水分

卡尔费希法是另一种能够有效地测量氯乙烯单体中含水量的有效措施。利用卡尔费休法测定物质中的微量的水分，不但能够测定自由水，而且能够很好的测定结合水，利用这种方法能够很好的测定样品的含水量，并且测定效率高。目前国际上已经开始广泛的使用这样的一种测定样品中微量水分的方法，并且制定了相关标准，目前，卡尔费休测定样品含水的方法也越来越多的受到我国相关机构的广泛关注。

3.1 卡尔费休法测定原理如下

终点前，卡尔费休试剂中的I2被样品中的水分消耗，造成I2过量，指示电极会发生下述电极反应而产生电流:

通过上式可知，1mol的I2完全氧化1mol的SO3需要消耗1mol的水，所以该反应比例是1molI2与1mol水的当量反应，即电解I2的电量相当于电解水的电量。仪器能够测定反应中I2的消耗量，然后按照比例能够计算出反应1mol的H2O的比例，通过电量仪的测定能够简单地得到待测样品中的含水量。

3.2 仪器及试剂

水份测定仪；阴极液、阳极液试剂；耐压取样瓶25m1；电子天平(精确到百分之一)；毛细管进样器；液化石油气体取样器。

3.3 分析步骤

（1）在进行测试的前天更换阴极液以及阳极液，并且过夜保证滴定杯的充分干燥。

（2）取样过程时将小钢瓶连接至取样口，打开取样口以及进样口的阀门，氯乙烯的安替经过钢瓶底部进入，当氯乙烯通过钢瓶的地步出现时，快速关闭进口阀门，然后准确称重钢瓶质量。

（3）链接钢瓶以及毛细管进样器，保持进气的速度控制在每分钟5个左右，在反应杯中加装搅拌装置能够及时的打碎气泡，能够保证反应充分进行。进样量尽量控制在1～2g，用差减法计算进样量，输入进样量，计算机软件会自动计算得出结果，滴定时要不断摇动滴定杯，保证反应的充分。

3.4 继续改进对策及实施

通过对操作过程的总结分析发现，卡尔费休法测定氯乙烯单体中的水分能够很好地减小操作误差，但是并不能避免这种误差的出现，实际测定过程由于要使用小钢瓶会出现操作危险，称量过程也会出现误差，进样的过程水汽也会在瓶壁冷凝，使得数据偏小。在小钢瓶中进样流速控制出现困难，会损坏钢瓶的出口，危害操作者身体健康。所以卡尔费休测定氯乙烯单体中的水分还是有继续进步的空间。

总结以上发现，出现测量的误差的主要原因是由于使用小钢瓶出现问题，如果将小钢瓶改为耐压的平衡瓶进行取样，平衡瓶取样具有安全高效的优势，而且在进样的过程水分不会出现冷凝，使得进样过程变得简单。