柴油硫含量測定儀基本簡介

柴油硫含量測定儀是我公司應用微庫侖分(fen)析技術，采用計(ji)算機(ji)控制微庫侖滴(di)定的產品(pin)，具有性能可靠、操作(zuo)簡(jian)易(yi)、穩定性好、便(bian)于安裝等(deng)特點，可用于石油化(hua)(hua)工(gong)產品(pin)中微量硫、氯含量的分(fen)析，廣泛應用于石油、化(hua)(hua)工(gong)、科研等(deng)部門。

以WindowsXP操(cao)作(zuo)(zuo)系統為工作(zuo)(zuo)平(ping)臺，其友好的用戶界面使分析人員操(cao)作(zuo)(zuo)更為方便(bian)、快捷(jie)。在系統分析過程中，操(cao)作(zuo)(zuo)條件(jian)﹑分析參(can)數和分析結(jie)果(guo)(guo)均在顯示(shi)器上直接顯示(shi)，并根據需要可將參(can)數、結(jie)果(guo)(guo)進行存(cun)盤和打印，以便(bian)日后調(diao)用、存(cun)檔。

工作(zuo)原理

由進樣器、裂解爐、電(dian)(dian)解池、庫(ku)侖(lun)放(fang)大器、D/A轉換器、計算機(ji)及(ji)溫度流量(liang)控(kong)制器等部(bu)分組成(cheng)。其高靈敏度和快(kuai)速響應是由庫(ku)侖(lun)放(fang)大器零平(ping)衡原(yuan)理以及(ji)合適的電(dian)(dian)解池和電(dian)(dian)解液相結(jie)合而達到的。

儀器設(she)計原(yuan)理如圖(tu)1所示(shi)：

圖1 儀器設計原(yuan)理圖

在(zai)電(dian)(dian)解(jie)池(chi)中(zhong)，參(can)考電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)和測量(liang)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)組成指示電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)對，發生陰極(ji)(ji)(ji)和發生陽極(ji)(ji)(ji)組成電(dian)(dian)解(jie)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)對。電(dian)(dian)解(jie)液中(zhong)的離(li)子存在(zai)離(li)解(jie)平衡，即：

3I- - 2e ? I3- (硫檢測)

AgCl(固) ? Ag+ + Cl- (氯檢測)

此時，測量電(dian)(dian)極(ji)(ji)表(biao)面會形成一(yi)(yi)個(ge)穩(wen)定(ding)的(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)位，從而與參考電(dian)(dian)之(zhi)間形成一(yi)(yi)相對(dui)穩(wen)定(ding)的(de)(de)電(dian)(dian)位差ΔΕ。指示電(dian)(dian)極(ji)(ji)對(dui)將這一(yi)(yi)ΔΕ信號提供給放大器，然后由數模轉(zhuan)換器（D/A）提供一(yi)(yi)反(fan)向外加(jia)偏壓。當二個(ge)電(dian)(dian)壓相等時，則(ze)輸入到放大器中的(de)(de)信號為零(ling)，那(nei)么(me)放大器輸出(chu)也為零(ling)，此時，在電(dian)(dian)解電(dian)(dian)極(ji)(ji)對(dui)間就(jiu)沒(mei)有電(dian)(dian)流(I)流過，儀器處于平衡狀態：

E測 - E參(can) ＝ E偏

△E ＝ 0

I ＝ 0

用微(wei)量注(zhu)射器或(huo)者載(zai)舟進樣器將石油(you)產品(pin)、有機(ji)化合(he)物(wu)或(huo)無機(ji)化合(he)物(wu)樣品(pin)送入石英裂解管，在(zai)通(tong)有載(zai)氣(qi)（氬氣(qi)或(huo)氮氣(qi)）和助燃(ran)氣(qi)(氧(yang)氣(qi))的(de)(de)情況下,在(zai)700-900℃的(de)(de)高溫下，樣品(pin)迅速分(fen)解，樣品(pin)中的(de)(de)硫或(huo)氯元素(su)與(yu)氧(yang)氣(qi)反應被轉化為(wei)二氧(yang)化硫(SO2)或(huo)氯化氫(HCl)：

S + O2 = SO2

CxHy-Cl + O2 → HCl + CO2 + H2O

并被載氣帶入電(dian)解池，與電(dian)解液中(zhong)的(de)I3-離(li)子(zi)(硫檢(jian)測)或(huo)Ag+(氯(lv)檢(jian)測)發生反(fan)應，致使電(dian)解液中(zhong)I3-離(li)子(zi)或(huo)Ag+濃度降(jiang)低，從(cong)而使得測量電(dian)極電(dian)位(wei)也發生了(le)變化，其結(jie)果(guo)造成指示電(dian)極對的(de)輸出與儀器(qi)所(suo)給定偏壓值不(bu)平衡(heng)，信號△E不(bu)再(zai)為零(ling)：

SO2+I3-+2H2O→SO42-+3I-+4H+（硫檢測）

Cl- + Ag+ = AgCl（氯(lv)檢測）

E參十E測≠E偏

△E≠ 0

此時(shi)放(fang)大(da)器(qi)有了輸入(ru)，隨(sui)之由放(fang)大(da)器(qi)供給電解(jie)電極對(dui)一個放(fang)大(da)的(de)電壓，并有一相對(dui)應于(yu)△E量的(de)電流(liu)(I)流(liu)過(guo)電解(jie)電極對(dui)，電解(jie)陽極則(ze)電解(jie)產生相應的(de)I3-離子(zi)(硫檢測(ce))或Ag+(氯檢測(ce))，以補充被反應消(xiao)耗掉的(de)離子(zi)。

3I- - 2e → I3- (硫(liu)檢(jian)測)

Ag - e → Ag+ (氯(lv)檢(jian)測)

這一過程將連續進行，直(zhi)至產(chan)生足夠的滴定(ding)(ding)離子(zi)，使電解(jie)液中滴定(ding)(ding)離子(zi)的濃度恢復到初(chu)始狀態。計算補充(chong)被消耗(hao)的I3-離子(zi)(硫檢(jian)測)或Ag+(氯檢(jian)測)所需的電量，根(gen)據法(fa)拉第(di)電解(jie)定(ding)(ding)律，即(ji)可(ke)求出樣品(pin)中的硫含量或氯含量。

技術指(zhi)標

1． 測量范圍：

硫含(han)量：0.2 mg/L ~ 10000 mg/L

2． 儀器準確度：

（1）濃度為 0.1mg/L~1.0mg/L時，誤差：≤±0.1 mg/L

（2）濃度為 1.0mg/L~10mg/L時(shi)，相(xiang)對(dui)誤差：≤10%

（3）濃度(du)為 10mg/L以上時(shi)，相對(dui)誤差：≤5%

3． 發生電流：zui大：±2mA

4． 放大器輸出電壓：zui大：±30V

5． 給定偏壓范圍：0~500mV，連續可調

6． 控溫范圍及精度：室溫~1000℃，±1%±5℃

儀器(qi)組成

儀器(qi)(qi)由(you)計算機、微(wei)庫侖硫(liu)氯(lv)測定(ding)儀主機、溫度(du)流量(liang)控(kong)制器(qi)(qi)、滴定(ding)池、攪拌器(qi)(qi)、進樣器(qi)(qi)等部分(fen)組成。

1. 主(zhu)機(ji)

主(zhu)機是(shi)進行數(shu)據(ju)采集、信號放大和數(shu)據(ju)處理的(de)關鍵部件，是(shi)整個儀器的(de)核心。

2. 溫度流量控制器

溫度流(liu)(liu)量(liang)控制器由(you)兩段(duan)控溫的高溫裂解爐及相應(ying)的控制電路和(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)調(diao)(diao)節(jie)流(liu)(liu)量(liang)計(ji)組成。其前面(mian)板上有兩個氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)流(liu)(liu)量(liang)計(ji)及控制相應(ying)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)流(liu)(liu)量(liang)大(da)(da)小的針型閥(fa)調(diao)(diao)節(jie)旋鈕，反應(ying)氣(qi)(qi)(qi)和(he)載氣(qi)(qi)(qi)由(you)后面(mian)板接(jie)入，通過調(diao)(diao)節(jie)旋鈕調(diao)(diao)節(jie)其流(liu)(liu)量(liang)大(da)(da)小，并由(you)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)流(liu)(liu)量(liang)計(ji)直接(jie)讀出。接(jie)入氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)的壓力控制在100～200 kPa左右，反應(ying)氣(qi)(qi)(qi)和(he)載氣(qi)(qi)(qi)分別為(wei)普(pu)氧(yang)、普(pu)氮。氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)流(liu)(liu)量(liang)調(diao)(diao)節(jie)旋鈕，即針形閥(fa)只供調(diao)(diao)節(jie)流(liu)(liu)量(liang)大(da)(da)小，不可作(zuo)為(wei)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)流(liu)(liu)量(liang)的開關，以防止(zhi)損(sun)壞。實驗完畢后，必須將氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)總閥(fa)關閉(bi)。

（注：以下所提到的工作參數和操作條件，均以分析硫含量為例）

3. 電(dian)解池（又名滴定池）

電(dian)(dian)解(jie)池(chi)(chi)圖(tu)如下圖(tu)所示，根(gen)據不同(tong)測量要求(qiu)分(fen)為(wei)硫電(dian)(dian)解(jie)池(chi)(chi)和氯(lv)電(dian)(dian)解(jie)池(chi)(chi)(詳見“電(dian)(dian)解(jie)池(chi)(chi)的操作(zuo)")。

電解池(chi)結構(gou)示意圖

4． 攪拌器：

攪拌(ban)器是(shi)放置電解池的裝置，外殼應保(bao)持良好的接地，避光和屏(ping)蔽。

樣(yang)品燃燒后的產物被氣流(liu)帶入電(dian)解(jie)池后，要保證其與電(dian)解(jie)液中滴定(ding)劑之間進行快速和充分接觸，這種工作是通過磁力(li)攪拌器(qi)來完成的。

攪(jiao)拌(ban)時(shi)，速度不宜(yi)過快或過慢，以電(dian)解液產生微(wei)小旋渦為宜(yi)。同時(shi)，應把滴定池(chi)(chi)放在(zai)磁鋼的正上方(fang)，以免攪(jiao)拌(ban)棒碰撞電(dian)解池(chi)(chi)池(chi)(chi)壁(bi)或者池(chi)(chi)內電(dian)極(ji)片(pian)。

5. 進樣器：

進樣(yang)(yang)(yang)器能自動把樣(yang)(yang)(yang)品注入石英裂(lie)解管中(zhong)，它可以自由調(diao)節進樣(yang)(yang)(yang)速度和行程，滿足不同樣(yang)(yang)(yang)品的(de)分析(xi)要求。固態(tai)樣(yang)(yang)(yang)品和氣態(tai)樣(yang)(yang)(yang)品的(de)分析(xi)需(xu)選(xuan)配相對應的(de)進樣(yang)(yang)(yang)器。

（1）液體(ti)進(jin)樣(yang)器由單片機(ji)(ji)控制(zhi)步(bu)進(jin)電機(ji)(ji)來(lai)帶動絲桿(gan)進(jin)行樣(yang)品的(de)注入。當進(jin)樣(yang)（按(an)前進(jin)鍵）完(wan)畢后，絲桿(gan)自動后退(tui)。通(tong)過(guo)調節兩組撥盤開關來(lai)設定絲桿(gan)的(de)進(jin)程(cheng)和速(su)度。一般情況下，進(jin)程(cheng)和速(su)度分(fen)別設為3檔和4檔。

（2）對(dui)氣(qi)體(ti)樣品通(tong)常用(yong)1-10mL的注射器(qi)進行樣品注入。用(yong)注射器(qi)取樣時(shi)，取樣速(su)度(du)要(yao)快，以(yi)防氣(qi)體(ti)從針頭跑出。在(zai)進樣時(shi)速(su)度(du)不宜(yi)太快，以(yi)保證(zheng)較高的氧分壓(ya)，讓樣品*燃燒，防止裂解管壁形成積炭。或用(yong)氣(qi)體(ti)進樣器(qi)來實現樣品的進樣。

（3）對于固體和高沸(fei)點的粘(zhan)稠液體試(shi)樣(yang)不(bu)適宜用(yong)注射器進(jin)(jin)(jin)樣(yang)時，可(ke)使用(yong)帶進(jin)(jin)(jin)樣(yang)舟的固體進(jin)(jin)(jin)樣(yang)器進(jin)(jin)(jin)樣(yang)。進(jin)(jin)(jin)樣(yang)時先利用(yong)推動棒將樣(yang)品送到裂(lie)解管預熱部(bu)位，待30～60秒后，再將進(jin)(jin)(jin)樣(yang)舟推至裂(lie)解爐中心(xin)部(bu)位讓(rang)樣(yang)品進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)裂(lie)解，裂(lie)解產物由載氣帶入(ru)電解池進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)滴定(ding)。然后將進(jin)(jin)(jin)樣(yang)舟拖(tuo)至裂(lie)解管入(ru)口(kou)附(fu)近冷卻(que)，等待進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)下一次樣(yang)品測定(ding)。

6．石英(ying)裂解管：

裂解(jie)(jie)管由石英制成，它的(de)作用是將樣(yang)品中(zhong)(zhong)的(de)有機硫、氯和(he)碳氫各(ge)元素(su)分別轉變為能與電解(jie)(jie)液中(zhong)(zhong)滴定離子發生(sheng)(sheng)作用的(de)SO2、HCl和(he)不發生(sheng)(sheng)反應的(de)CO2、H2O等化(hua)合物。

裂(lie)解管入(ru)(ru)口(kou)用硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)墊(dian)堵(du)上，樣(yang)品(pin)經注射器(qi)穿過硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)墊(dian)，在裂(lie)解管入(ru)(ru)口(kou)處(chu)汽化，氮氣通過靠近硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)墊(dian)的(de)(de)螺旋管經過預熱后，進(jin)入(ru)(ru)汽化室(shi)與(yu)樣(yang)品(pin)氣相(xiang)混合，再(zai)通過噴(pen)嘴(zui)進(jin)入(ru)(ru)燃(ran)燒(shao)室(shi)，并與(yu)另一側管供(gong)給的(de)(de)氧氣混合發生燃(ran)燒(shao)。由于設計(ji)有較大的(de)(de)汽化室(shi)既(ji)保(bao)證了樣(yang)品(pin)可*汽化，又可使樣(yang)品(pin)得(de)到足夠(gou)的(de)(de)稀釋，以較快(kuai)的(de)(de)流速通過噴(pen)嘴(zui)與(yu)氧氣充(chong)分混合燃(ran)燒(shao)得(de)到較高的(de)(de)SO2或HCl的(de)(de)轉(zhuan)化率。

五、儀器安裝(zhuang)環境(jing)要求

1．儀器安裝的供(gong)電要求(qiu)

交流電(dian)壓：220V±20V；頻率：50Hz±0.5Hz

儀(yi)器安(an)裝應避免與大功率高頻(pin)電子設(she)備接在同一電源上(shang)。

儀器(qi)應(ying)安裝在(zai)接地(di)電阻(zu)小于5Ω的工作臺上。

2．儀器(qi)安裝的環境要求

環境溫(wen)度：0 ～ 40℃

相(xiang)對濕度(du)：≤85%

儀器安裝地點不應有強的氣流和(he)陽光直接照射,無顯著磁場影(ying)響。

        配件(jian)詳(xiang)圖(tu)