柴油硫含量測(cè)定儀基本簡(jiǎn)介

柴油硫含量測(cè)定儀是我公司應(yīng)用微庫(kù)侖分析技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)控制微庫(kù)侖滴定的產(chǎn)品，具有性能可靠、操作簡(jiǎn)易、穩(wěn)定性好、便于安裝等特點(diǎn)，可用于石油化工產(chǎn)品中微量硫、氯含量的分析，廣泛應(yīng)用于石油、化工、科研等部門。

以WindowsXP操作系統(tǒng)為工作平臺(tái)，其友好的用戶界面使分析人員操作更為方便、快捷。在系統(tǒng)分析過(guò)程中，操作條件﹑分析參數(shù)和分析結(jié)果均在顯示器上直接顯示，并根據(jù)需要可將參數(shù)、結(jié)果進(jìn)行存盤和打印，以便日后調(diào)用、存檔。

工作原理

由進(jìn)樣器、裂解爐、電解池、庫(kù)侖放大器、D/A轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)及溫度流量控制器等部分組成。其高靈敏度和快速響應(yīng)是由庫(kù)侖放大器零平衡原理以及合適的電解池和電解液相結(jié)合而達(dá)到的。

儀器設(shè)計(jì)原理如圖1所示：

圖1 儀器設(shè)計(jì)原理圖

在電解池中，參考電極和測(cè)量電極組成指示電極對(duì)，發(fā)生陰極和發(fā)生陽(yáng)極組成電解電極對(duì)。電解液中的離子存在離解平衡，即：

3I- - 2e ? I3- (硫檢測(cè))

AgCl(固) ? Ag+ + Cl- (氯檢測(cè))

此時(shí)，測(cè)量電極表面會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的電極電位，從而與參考電之間形成一相對(duì)穩(wěn)定的電位差ΔΕ。指示電極對(duì)將這一ΔΕ信號(hào)提供給放大器，然后由數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）提供一反向外加偏壓。當(dāng)二個(gè)電壓相等時(shí)，則輸入到放大器中的信號(hào)為零，那么放大器輸出也為零，此時(shí)，在電解電極對(duì)間就沒(méi)有電流(I)流過(guò)，儀器處于平衡狀態(tài)：

E測(cè) - E參 ＝ E偏

△E ＝ 0

I ＝ 0

用微量注射器或者載舟進(jìn)樣器將石油產(chǎn)品、有機(jī)化合物或無(wú)機(jī)化合物樣品送入石英裂解管，在通有載氣（氬氣或氮?dú)猓┖椭細(xì)?氧氣)的情況下,在700-900℃的高溫下，樣品迅速分解，樣品中的硫或氯元素與氧氣反應(yīng)被轉(zhuǎn)化為二氧化硫(SO2)或氯化氫(HCl)：

S + O2 = SO2

CxHy-Cl + O2 → HCl + CO2 + H2O

并被載氣帶入電解池，與電解液中的I3-離子(硫檢測(cè))或Ag+(氯檢測(cè))發(fā)生反應(yīng)，致使電解液中I3-離子或Ag+濃度降低，從而使得測(cè)量電極電位也發(fā)生了變化，其結(jié)果造成指示電極對(duì)的輸出與儀器所給定偏壓值不平衡，信號(hào)△E不再為零：

SO2+I3-+2H2O→SO42-+3I-+4H+（硫檢測(cè)）

Cl- + Ag+ = AgCl（氯檢測(cè)）

E參十E測(cè)≠E偏

△E≠ 0

此時(shí)放大器有了輸入，隨之由放大器供給電解電極對(duì)一個(gè)放大的電壓，并有一相對(duì)應(yīng)于△E量的電流(I)流過(guò)電解電極對(duì)，電解陽(yáng)極則電解產(chǎn)生相應(yīng)的I3-離子(硫檢測(cè))或Ag+(氯檢測(cè))，以補(bǔ)充被反應(yīng)消耗掉的離子。

3I- - 2e → I3- (硫檢測(cè))

Ag - e → Ag+ (氯檢測(cè))

這一過(guò)程將連續(xù)進(jìn)行，直至產(chǎn)生足夠的滴定離子，使電解液中滴定離子的濃度恢復(fù)到初始狀態(tài)。計(jì)算補(bǔ)充被消耗的I3-離子(硫檢測(cè))或Ag+(氯檢測(cè))所需的電量，根據(jù)法拉第電解定律，即可求出樣品中的硫含量或氯含量。

技術(shù)指標(biāo)

1． 測(cè)量范圍：

硫含量：0.2 mg/L ~ 10000 mg/L

2． 儀器準(zhǔn)確度：

（1）濃度為 0.1mg/L~1.0mg/L時(shí)，誤差：≤±0.1 mg/L

（2）濃度為 1.0mg/L~10mg/L時(shí)，相對(duì)誤差：≤10%

（3）濃度為 10mg/L以上時(shí)，相對(duì)誤差：≤5%

3． 發(fā)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(xù)可調(diào)

6． 控溫范圍及精度：室溫~1000℃，±1%±5℃

儀器組成

儀器由計(jì)算機(jī)、微庫(kù)侖硫氯測(cè)定儀主機(jī)、溫度流量控制器、滴定池、攪拌器、進(jìn)樣器等部分組成。

1. 主機(jī)

主機(jī)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號(hào)放大和數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵部件，是整個(gè)儀器的核心。

2. 溫度流量控制器

溫度流量控制器由兩段控溫的高溫裂解爐及相應(yīng)的控制電路和氣體調(diào)節(jié)流量計(jì)組成。其前面板上有兩個(gè)氣體流量計(jì)及控制相應(yīng)氣體流量大小的針型閥調(diào)節(jié)旋鈕，反應(yīng)氣和載氣由后面板接入，通過(guò)調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)其流量大小，并由氣體流量計(jì)直接讀出。接入氣體的壓力控制在100～200 kPa左右，反應(yīng)氣和載氣分別為普氧、普氮。氣體流量調(diào)節(jié)旋鈕，即針形閥只供調(diào)節(jié)流量大小，不可作為氣體流量的開關(guān)，以防止損壞。實(shí)驗(yàn)完畢后，必須將氣體總閥關(guān)閉。

（注：以下所提到的工作參數(shù)和操作條件，均以分析硫含量為例）

3. 電解池（又名滴定池）

電解池圖如下圖所示，根據(jù)不同測(cè)量要求分為硫電解池和氯電解池(詳見“電解池的操作")。

電解池結(jié)構(gòu)示意圖

4． 攪拌器：

攪拌器是放置電解池的裝置，外殼應(yīng)保持良好的接地，避光和屏蔽。

樣品燃燒后的產(chǎn)物被氣流帶入電解池后，要保證其與電解液中滴定劑之間進(jìn)行快速和充分接觸，這種工作是通過(guò)磁力攪拌器來(lái)完成的。

攪拌時(shí)，速度不宜過(guò)快或過(guò)慢，以電解液產(chǎn)生微小旋渦為宜。同時(shí)，應(yīng)把滴定池放在磁鋼的正上方，以免攪拌棒碰撞電解池池壁或者池內(nèi)電極片。

5. 進(jìn)樣器：

進(jìn)樣器能自動(dòng)把樣品注入石英裂解管中，它可以自由調(diào)節(jié)進(jìn)樣速度和行程，滿足不同樣品的分析要求。固態(tài)樣品和氣態(tài)樣品的分析需選配相對(duì)應(yīng)的進(jìn)樣器。

（1）液體進(jìn)樣器由單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)絲桿進(jìn)行樣品的注入。當(dāng)進(jìn)樣（按前進(jìn)鍵）完畢后，絲桿自動(dòng)后退。通過(guò)調(diào)節(jié)兩組撥盤開關(guān)來(lái)設(shè)定絲桿的進(jìn)程和速度。一般情況下，進(jìn)程和速度分別設(shè)為3檔和4檔。

（2）對(duì)氣體樣品通常用1-10mL的注射器進(jìn)行樣品注入。用注射器取樣時(shí)，取樣速度要快，以防氣體從針頭跑出。在進(jìn)樣時(shí)速度不宜太快，以保證較高的氧分壓，讓樣品*燃燒，防止裂解管壁形成積炭?；蛴脷怏w進(jìn)樣器來(lái)實(shí)現(xiàn)樣品的進(jìn)樣。

（3）對(duì)于固體和高沸點(diǎn)的粘稠液體試樣不適宜用注射器進(jìn)樣時(shí)，可使用帶進(jìn)樣舟的固體進(jìn)樣器進(jìn)樣。進(jìn)樣時(shí)先利用推動(dòng)棒將樣品送到裂解管預(yù)熱部位，待30～60秒后，再將進(jìn)樣舟推至裂解爐中心部位讓樣品進(jìn)行裂解，裂解產(chǎn)物由載氣帶入電解池進(jìn)行滴定。然后將進(jìn)樣舟拖至裂解管入口附近冷卻，等待進(jìn)行下一次樣品測(cè)定。

6．石英裂解管：

裂解管由石英制成，它的作用是將樣品中的有機(jī)硫、氯和碳?xì)涓髟胤謩e轉(zhuǎn)變?yōu)槟芘c電解液中滴定離子發(fā)生作用的SO2、HCl和不發(fā)生反應(yīng)的CO2、H2O等化合物。

裂解管入口用硅橡膠墊堵上，樣品經(jīng)注射器穿過(guò)硅橡膠墊，在裂解管入口處汽化，氮?dú)馔ㄟ^(guò)靠近硅橡膠墊的螺旋管經(jīng)過(guò)預(yù)熱后，進(jìn)入汽化室與樣品氣相混合，再通過(guò)噴嘴進(jìn)入燃燒室，并與另一側(cè)管供給的氧氣混合發(fā)生燃燒。由于設(shè)計(jì)有較大的汽化室既保證了樣品可*汽化，又可使樣品得到足夠的稀釋，以較快的流速通過(guò)噴嘴與氧氣充分混合燃燒得到較高的SO2或HCl的轉(zhuǎn)化率。

五、儀器安裝環(huán)境要求

1．儀器安裝的供電要求

交流電壓：220V±20V；頻率：50Hz±0.5Hz

儀器安裝應(yīng)避免與大功率高頻電子設(shè)備接在同一電源上。

儀器應(yīng)安裝在接地電阻小于5Ω的工作臺(tái)上。

2．儀器安裝的環(huán)境要求

環(huán)境溫度：0 ～ 40℃

相對(duì)濕度：≤85%

儀器安裝地點(diǎn)不應(yīng)有強(qiáng)的氣流和陽(yáng)光直接照射,無(wú)顯著磁場(chǎng)影響。

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