煤气管道堵塞物成份分析

[摘要] 煤气管道堵塞物采用四分法缩分试样，经过干燥、灼烧、溶解、滴加硫氰化钾，得知样品中含有水、有机物、氨、硫化物、二氧化硅及铁离子。采用滴定法测定试样中硫离子，EDTA滴定法测定铁离子，硅钼黄分光光度法测定二氧化硅。

[关键词]堵塞物 试样预处理 滴定法 硅钼黄分光光度法

中图分类号：TK414.5 文献标志码：A 文章编号：

1、引言

笔者企业采用鲁奇加压气化技术生产煤气。巡检时发现一段煤气管道上部不时出现小鼓泡，现场存在着巨大的安全隐患，后将此一截管道割下，发现煤气管道内部已被堵塞物堵住。该堵塞物固体小颗粒呈土色与青灰色，并且带有刺鼻氨味。为了解管道堵塞原因，现对堵塞物进行成分分析。

2、实验部分

2.1仪器和试剂

VIS-723型分光光度计；高温炉；真空干燥箱；0.125mm的不锈钢筛；电子天平；硫氰化钾；王水；无水乙醇；氢氧化钠；醋酸镉溶液（40g/L）；碘标准溶液（0.1mol/L）；硫代硫酸钠（0.1mol/L）；磺基水杨酸（10%）；氨水（1+1）；盐酸（1+1）；乙二胺四乙酸（EDTA）（0.01mol/L）；硫酸（0.5mol/L）；钼酸铵溶液（10%）；草酸溶液（10%）；二氧化硅标准溶液（0.1mg/mL）

2.2试样预处理

按四分法缩分试样至25g，在60℃下真空干燥7小时，放入玛瑙研钵中研至全部通过0.125mm的不锈钢筛。装入小磨口瓶中备用。

2.3定性分析

称取预处理后的试样0.5000g两份，编号1和2，试样1在105-110℃下烘干至恒重。在烘干过程中有大量类似杂环烃1号、2号的刺激性气味产生。试样2加入盐酸，试样部分溶解，产生大量气体，并伴有臭鸡蛋气味产生，且能使醋酸铅试纸变黑[1]。将烘干后的试样1在900℃高温下灼烧1个小时发现残留物呈红褐色。将灼烧后的残留物用王水溶解，底部剩余部分白色物质，过滤，向溶液中滴加硫氰化钾溶液，呈血红色。

2.4定量分析

2.4.1挥发性物质的测定

称取0.5000g试样两份，编号3和4。将试样3于105-110℃烘干至恒重。试样4置于已在950℃下经灼烧至恒重的瓷坩埚中，移入高温炉内，由低温逐渐升高温度至550℃，继续灼烧1小时，取出坩埚，在空气中稍冷，置于干燥器中冷却45min，称重。然后再将其放入高温炉内灼烧半小时，取出坩埚，冷却、称重，重复灼烧、冷却至恒重。继续升温到950℃灼烧1小时，冷却、称重。

2.4.2硫化物的测定

称取0.5000g试样，加入10mL盐酸，并通入空气，使产生的硫化氢气体随空气带出[1]。用氢氧化钠吸收硫化氢，在吸收液中加入醋酸镉溶液，生成硫化镉沉淀，分离过滤后用碘溶液和盐酸进行分解，过剩的碘用硫代硫酸钠溶液进行反滴定。

2.4.3铁的测定

将以上灼烧残留物放入铂金坩埚中滴入几滴无水乙醇，加入1g氢氧化钠在900℃熔融20分钟，用硫酸溶解，于500mL容量瓶中定容。

准确吸取定容后的溶液20～50mL于400mL烧杯中，加100～200mL蒸馏水稀释，滴加1滴10%的磺基水杨酸指示剂，然后逐滴加入氨水至溶液突变为棕色，立即用盐酸回滴至溶液呈红色（约10滴左右）再加入6～7滴。

用玻璃棒蘸少许上述溶液在精密PH试纸上，检验溶液的PH是否在1.8～2.0之间，若PH>2.0，则再用盐酸调至PH1.8～2.0之间。

将溶液在电炉上加热至70℃左右，取下，滴加9滴磺基水杨酸指示剂。立即用EDTA标准溶液缓慢滴定至溶液由紫红色转变为亮黄色（或无色）。

2.4.4硅的测定

取50mL的比色管5支，用移液管分别加入0.0、1.0、3.0、5.0、7.0mL的二氧化硅标准溶液，以水稀释至刻度，然后在高于20℃条件下，向各管依次加入6mL硫酸及2mL钼酸铵溶液混匀，放置5min后，向各管加入1.5mL草酸溶液混匀，立即在440nm波长处用2cm比色皿，以空白溶液为对照，测定其吸光度，以吸光度为纵坐标，二氧化硅含量为横坐标，绘制标准曲线。

于500mL容量瓶中吸取25mL溶液加至50mL比色管中，加入6mL硫酸及2mL钼酸铵溶液混匀，放置5min后，加入1.5mL草酸溶液混匀，立即在440nm波长处用2cm比色皿，以空白溶液为对照，测定其吸光度。将吸光度代入标准曲线计算二氧化硅含量。

3、结果与讨论

（1）在定性过程中，由于试样在烘干过程中有大量类似杂环烃1号、杂环烃2号的刺激性气味可以判断出该试样中含有机物，同时由于堵塞物本身含有氨味，故判断该堵塞物含有氨。试样2加入盐酸溶解，产生能使醋酸铅试纸变黑的带有臭鸡蛋气味的气体，故试样中含有硫化物。试样1经过灼烧后的残留物呈红褐色，说明可能存在含铁类物质。且灼烧后残留物部分不溶于王水，故推测该试样可能含有二氧化硅。通过向溶液中滴加硫氰化钾，溶液呈血红色，证明残留物中存在铁离子。

（2）在定量过程中，试样3经过干燥后，减轻的质量可能为水分、氨及部分易挥发有机物的质量。失重为10.8%。试样4经灼烧至恒重后，减轻的质量是水分、化合水、硫化物、氨及有机物的质量。试样再经950℃灼烧后，失重可能为碳酸盐分解的CO2的质量。此时失重达到18.2%。

（3）根据硫化物定量测定，该试样中硫化物含量为1.3%。经过定性得出该堵塞物成份中还含有铁离子和二氧化硅。定量过程采用EDTA滴定法测定铁离子含量，结果为70%。硅钼黄分光光度法测定二氧化硅含量为12%。

（4）煤气管道材质属于普通碳钢，当有水存在时，硫化氢发生电离，与金属发生电化学反应[2]，从而引起钢铁表面的腐蚀。当钢铁表面完全被腐蚀时，会产生黑色的硫化铁腐蚀物。如果系统中含有氧气，腐蚀产物中会混有黄色的硫磺[3]。

4、结论

（1）堵塞物主要成分是铁被腐蚀的产物。堵塞物还含有相当成分的水、有机物、硫化物、氨和二氧化硅。

（2）堵塞物中的水分较大，为硫化氢及氨腐蚀管道提供了条件。

（3）根据管道堵塞物的成分，在煤气生产过程中，应稳定煤气净化工艺参数，严格控制煤气成分，降低无机物杂质、硫化氢及氨含量，从而减少对管道的堵塞及腐蚀。

作者简介：胡跃东（1976-）男，化工助理工程师，主要从事煤化工分析技术工作.

参考文献：

[1]周晓民.煤气管道堵塞物分析对策与管道腐蚀[J].上海煤气，2002（5）：31-34.

[2]江鑫，王平，张炳玉.包钢5#焦炉煤气管道堵塞物的研究分析[J].包钢科技，2010，36（4）：7-10.

[3]化学工业部化工机械研究院.腐蚀与防护手册[M].北京：化学工业出版社，1996.