净煤气中油含量测试方法探讨

陈永沧 段飞宇

摘 要：气体油含量是评价气体产品质量及工艺过程的一个重要指标，本文联系煤制甲醇煤制气工艺，对净煤气中油含量分析方法展开研究，并对一些技术问题作了探讨。

关键词：煤气 油;吸收; 红外光度法;气相色谱法

目前气体中油含量测试没有具体的国标，红外分光光度法测量水中的油含量是目前测量水中油最有效的方法之一（HJ/T 637—2018）。该方法是在酸性介质中用四氯化碳萃取水中的总含油量，并分别在波数3030cm-1，2960cm-1，2930cm-1处测定其吸光度，根据朗伯-比尔定律并由此公式C=X·A2930+Y·A2960+Z（A3030-A2930/F）进行计算从而测定水中总含油量。本方法借鉴HJ/T 637—2018，让被测气体通过盛有四氯化碳的洗气瓶，气体中的油类被四氯化碳溶液吸收， 被吸收组分的含量均由波数分别为2930cm -（CH2基团中C-H键的伸缩振动）、2960cm-1（CH3基团中C-H键的伸缩振动）和3030cm-1（芳香环中C-H键的伸缩振动）谱带处的吸光度 A2390、A2960和A3030进行计算。

经过低温甲醇洗的煤气（或叫净化气）脱除粗煤气中含有的大量CO2和H2S、有机硫、HCN、石脑油以及其它杂质，气体得到净化，根据净化后油一般含量为：10-90mg/m3，气体中的油可用四氯化碳吸收，用红外测油儀测试总油含量，因煤气中的甲醇在四氯化碳中有吸收，需在总油含量中扣除甲醇的量。

针对甲醇在四氯化碳溶液中的吸收，笔者做了如下实验：①取一组容量瓶，各装入约50%体积的四氯化碳溶液，然后各加入不同质量的甲醇，算出甲醇实际含量g/L;②将此四氯化碳溶液用红外测油仪测试与甲醇等当的油含量;③计算两者之间的关系，并求出实际计算公式。实验结果如下图：

从上表可以看出，155.76、74.59与147、76.41接近，其差值只是理论值与实际操作的误差。从实验中可得出如下结论：①甲醇在四氯化碳溶液中能全部溶解;②甲醇的甲基能被红外测油仪完全检测;③能根据甲醇的实际质量计算出其在测油仪中的检测质量的理论值;④甲醇换算为甲基油的公式为：

本文联系煤气化低温甲醇洗工艺运行的特点，根据工艺特点对净煤气中油含量进行检测，以便满足工艺气体油含量测试要求。

从上表组分可以看出：①净煤气中微量组分CH3OH能被四氯化碳完全吸收，甲醇的CH3也能被红外测油仪检测，因此需要扣除与甲醇等当的油含量。②甲烷、乙烷也含有能被四氯化碳检测的甲基，但C1～C4均是液化石油气的组分，且沸点极低在四氯化碳中的溶解度小，在这里不做扣除。

检测方案设计：①用气相色谱测出气体中甲醇组分，将甲醇组分换算成等当的油。②用四氯化碳吸收气体中甲醇和油。③两者相减即得油含量。

一、仪器设备、试剂和材料

1仪器：红外分光光度计，能在3400cm-1至2 400cm-1之间进行扫描操作，并配4cm 带盖石英比色皿。

2四氯化碳（CCl4）：环保型，在2600cm-1～3300cm-1之间扫描，其吸光度应不超过0.03（1cm比色皿、空气池作参比）。

注：四氯化碳有毒，操作时要谨慎小心，并在通风橱内进行。

3无水硫酸钠（Na2SO4 ）：在高温炉内300℃加热2h ，冷却后装入磨口玻璃瓶中，干燥器内保存。

4洗气瓶：孟氏或特氏250 ml。

5湿式气体流量计5L，分度值20ml。

二、总油含量测试步骤

1、样气中甲醇的测试

缓慢开启气体取样阀排气3分钟，排气量为0.5～2L/min。将管路中的残余气体排尽。用铝箔取样袋置换样气3次，收集气体样品，用外标法进气相色谱仪定量测试，得甲醇组分的体积V CH3OH（v/v），将样气中体积百分比换算成mg/m3，计算方法如下：

ρCH3OH = VCH3OH× 106 ×（16/22.4）

2、吸收过程

取二个250ml玻璃洗气瓶， 各装入100ml环保型四氯化碳溶液，按样气、1#瓶、2#瓶、湿式气体流量计（流量计上插有温度计，压差计，调节水平）的顺序用透明硅橡胶管连接，控制气体流量2—2.5L/min， 吸收一定体积后（根据油量大小调整，一般20-200L）记录流量计读数，将2个洗气瓶中的含油溶液集中混匀。

3、吸收液处理

将吸收液摇匀，移取50mL吸收液加入装有5g无水硫酸钠的具塞磨口锥形瓶中，摇动数次。如果无水硫酸钠全部结晶成块，需要补加无水硫酸钠，静置。

4、吸收液测试

将样品液转移至4cm比色皿中，以四氯化碳为参比溶液，于2930cm-1、2960cm-1/3030cm-1处用红外测油仪测量其吸光度A2930、A2960、A3030，得出油浓度C吸收物 （mg/L）。并换算成mg/m3单位。

ρ吸收物（mg/m3）=[C吸收物  × 吸收液体积（L，∑（1#、2#）] / [吸收气体体积（L）÷ 1000]

5、扣除气体甲醇后的实际油含量

实际油含量（mg/m3）=ρ吸收物 -ρCH3OH

参考文献：

[1]GB/T 12208-2008 人工煤气组分与杂质含量测定方法.

[2]GB/T16488-1996水质：石油类和动植物油的测定（红外光度法）.

[3]张鹏程;溶液吸收法及其在压缩气体含油量测定中的应用[J];化学工业与工程.