浅谈焦油水分测定时需要注意的事项及建议

任海仙

摘 要：焦油是煤在干馏和气化中得到的具有刺激性气味的粘稠状的液体产品，通常含有水分。目前，化验室采用的直接蒸馏测定法虽可以测出来焦油水分，相对来说，误差比较大。本论文论述了在焦油水分测定的实验中遇到的问题，需要注意的事项，由此建议化验室可以采用相对精准而且用时短的电石法测定焦油水分。

关键词：焦油;水分测定;均匀性;注意事项;建议

0 引言

根据GB/T5075-93规定，焦油水分指标是考核焦油质量指标重要依据之一，是焦油产品质量好坏的重要参数。焦油水分的高低直接影响焦油的质量，尤其是影响以焦油为原材料的深加工的下游产品的质量。作为化验员，我们有责任和义务做到所有的化验数据精准，为公司提供可靠的化验数据。

1 实验原理步骤及实验过程中遇到的问题

目前，化验室采用的直接蒸馏测定法的原理是利用水和焦油的沸点不同，称取100g试样进行蒸馏测定其水分含量，并以质量分数表示。

其测试步骤如下：①取干净的蒸馏瓶称取其质量m1;②称取焦油100g（精确到0.1g）计作m2;③将其在通风橱内直接放在电炉上加热，首先采用小火加热，然后再用大火加热，直到焦油中没有水分飞溅的声音，焦油呈完全熔融状态时，取下蒸馏瓶，冷却至室温，称取其质量，计作m3;④计算公式为：m2-m3/m2-m1×100%。

在测试的过程中遇到如下问题：①同一焦油样品A第一天（10月8日实验数据）测得水分为1.51%，第二天同一化验员以同样的加热蒸馏方式测定，水分就变成了3.43%，GB/T24214-2009焦油水分测定中，水分小于5%，同一化验室误差不得超过0.2%，到底是什么原因导致焦油水分有这么大的变化;②同一个样品B第一天测定水分是4.35%，第二天同一化验员测定水分是2.72%，不同的第一天采用大火加热为主，第二天采用小火加热为主，明显的看到水滴不停的回流到蒸馏瓶内;③石脑油在加热到60℃到80℃时开始有数滴流出，当温度高于120℃时，迅速的逸出，在焦油水分含量计算中，石脑油占3%-4%，石脑油的逸出必然会导致焦油水分的升高，如何避免石脑油的逸出。

2 注意事项探讨

2.1 焦油的均匀性

由于焦油组分复杂，溶有多种有机物无机物等，因此焦油极不均匀，尤其在焦油水分比较大的情况下，所形成的焦油更不均匀。再者，焦油在常温下，密度通常是1.13-1.22g/cm3，且处于水包油的不均匀状态。因此，会遇到问题1中的同一焦油样品A隔夜后测其水分，比第一天直接测其水分会偏高。经过多次实验，并摘录数据如表2：明显看出，焦油经过隔夜静置后呈半凝固状态，造成分层，通常情况下，水分游离在最上层，因此，第二天称取样品时造成无法称取均匀的焦油样品，使焦油水分值偏高。通过实验，焦油在加热到一定温度的时候，焦油和水的密度基本上相同的时候，焦油中的水分与焦油处于相对均匀的共溶状态，焦油水分偏差不是很大。

2.2 石脑油对焦油水分的影响

用直接蒸馏测定法测焦油水分时，由于水的沸点是100℃，在不断加热的过程中，蒸馏瓶中有少量的水蒸气逸出，水蒸气在逸出的过程中与瓶壁发生热交换，结果是使水蒸气的温度逐步降低。因此，蒸馏瓶中会有一部分水蒸气分子凝聚为微水液滴流回到蒸馏瓶内，如果加热温度过低，甚至没有超过60℃（石脑油逸出的温度）的时候，会造成大量的水蒸气回流到蒸馏瓶内。在实验过程中，我们会看到蒸馏瓶内不停的有水分飞溅的声音，瓶口几乎没有水蒸气逸出，从而造成问题2水分偏高。因此，我们在测焦油水分时，一定要注意加热温度及方式，以免石脑油的流出对水分产生影响。实际操作过程中，我们很难控制住石脑油的逸出。对比甲苯蒸馏法，电石法测定焦油水分的原理及步骤，我们可以初步判断这样加热测定焦油的水分很有可能造成蒸馏不充分或者石脑油的逸出。因此，需要我们改进焦油水分测定的方法。

2.2.1 甲苯蒸馏法测定

根据国标GB/T2289-94，甲苯蒸馏法的测定原理是：基于两种互不相溶的液体的沸点低于各组分的沸点，将样品中的水分与甲苯的共沸液蒸出，冷凝并收集蒸馏液，由于两者密度不同，根据馏出液中水的体积可计算样品中水分的含量。测试步骤如下：①室温下称取混匀试样100g（精确至0.1g）和量取甲苯50mL至于蒸馏瓶中，完全摇匀;②连接蒸馏瓶接收管和冷却管。在冷却管上端用少许脱脂棉塞住，以防空气中的水分在冷却管内凝结;③加热沸腾，使冷凝液以每秒2-5滴的速度从冷却管末端滴下。当接受器中的水分不再增加时，再加大火焰加热数分钟，停止蒸馏;④待接收管里的液体温度达到室温时，读取水层体积。如接收管内水分浑浊时，则将接收管放入温水中，使其澄清，然后冷至室温读数;⑤计算公式：w（%）=v/m×100。其中：v-接收管中水分的体积，m-试样的重量。

2.2.2 电石法测定

根据GB/T24214-2009焦油水分测定方法，电石法的原理是：试样与电石按一定的比例混合，在不断搅拌的条件下，其中的水分与电石反应生成乙炔，用量气管收集，根据产生的气体体积计算水分的含量。测试步骤如下：①用气体发生瓶称取5g焦油试样，并将磁棒放入发生瓶中;②在电石称量管中称大约3g电石，把三通阀至于与大气连通部位，用水准瓶调整量气管液面至零位后关闭三通阀;③将气体发生瓶瓶塞自由下落盖严，迅速把三通阀转至与气体发生瓶和量气管的连通部位;④开启磁力搅拌器，使焦油中的水分和电石充分反应，待量气瓶液面不再变化时，读取产生的气体体积，读取大气压和温度;⑤用棉花，甲苯把气体发生瓶清洗备用;⑥计算公式（水分的质量分数M，以%表示）：

式中：v-操作条件下所测的气体体积;P-操作条件下所测的大气压力;Pw-操作条件下水的饱和蒸气压;Mh2o-水的摩尔质量;R-常数0.082L/（K·t001）;T-操作条件下的气体温度;m-试样质量，单位为克（g）。

3 建议

综合整个实验来看，首先，在做有关焦油水分的时候，首先一定要注意取样的规范性，取样回来后及时化验焦油，否则有可能导致焦油分层，导致焦油水分偏高。其次，采用直接蒸馏法测定焦油水分时造成石脑油随着焦油水分蒸发而逸出，甲苯蒸馏法从称样到最后算出结果最少需1.5h，此法耗费时间长，而电石法测定焦油水分的时间短，準确程度高，并且此方法适用于高温下焦油水分的测定。因此化验室可以选择电石法测定焦油水分，可以有效避免焦油水分的误差的产生。

参考文献：

[1]张瑾.煤焦油馏程/水分测定方法的改进[J].炭黑工业，2006（5）：26-29.

[2]李振华，王宏彦，于彬.焦油水分测定结果分歧的原因及对策[J].燃料与化工，2004（02）：28-29.

[3]刘进荣，盛赵德.造成高海拔地区电石法制乙炔电石单耗量高的原因[J].化工管理，2016（021）：80-80.

[4]许坚.煤焦油水分测定过程中试样称量的重要性及细节[J].商品与质量：学术观察，2012，（004）：81-81.