大顆粒尿素水分測定干擾原因分析與處理

楊平+王鵬展

摘 要 在大顆粒尿素用電位滴定法進行水分測定過程中發(fā)現(xiàn)測定結(jié)果異常偏高，在查找原因后判斷部分回溶尿素帶入干擾物質(zhì)影響了尿素水分測定。本文對其中干擾原因的判斷和處理方法進行了探討。

關(guān)鍵詞 大顆粒尿素；電位滴定；干擾；水分

中圖分類號 S143 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）172-0267-02

中煤鄂爾多斯能源化工有限公司擁有年產(chǎn)100萬噸合成氨、175萬噸大顆粒尿素生產(chǎn)能力，其中55%以上的產(chǎn)量遠銷海外，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異一直是“中煤”牌尿素的形象保證。公司兩套“5080”系列尿素裝置，采用添加甲醛造粒的工藝，先有過量甲醛與尿素反應(yīng)生成UF溶液，然后將該溶液定量加入到濃縮后尿素溶液中進行造粒。甲醛的加入起到增加尿素顆粒強度，降低粉塵、緩釋氮的作用。

2016年4月中旬，中煤鄂爾多斯能源化工有限公司化驗室在使用梅特勒V20水分測定儀測定大顆粒尿素水分過程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，因此針對自動電位滴定中表現(xiàn)異常的原因進行了分析排查并加以處理。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

梅特勒V20水分測定儀，無水甲醇，KFR-06卡爾·費休溶液（T≈3mg/L）。

1.2 分析原理

存在于尿素中的水分，與已知水滴定度的卡爾·費休試劑進行定量反應(yīng)，反應(yīng)式如下：

H2O+I2+3C5H5N+SO2→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3 C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5NH·OSO2OCH3

1.3 測定方法

用逗號稱量管稱取1g左右尿素樣品（精確至0.0001g），在V20水分測定儀上選擇已經(jīng)編制好的方法進行測定。要求稱取的樣品量消耗卡爾·費休試劑體積不超過10mL，儀器自動計算分析結(jié)果（以質(zhì)量百分比計）。若發(fā)現(xiàn)在滴定過程中尿素未完全溶解則需要更換甲醇后重新稱樣分析。計算結(jié)果表示到小數(shù)點后兩位，取平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定結(jié)果。

1.4 實驗現(xiàn)象

2016年4月16日14時，在Ⅱ系列尿素皮帶采樣做水分測定，測定結(jié)果為0.39%（高于0.3%的內(nèi)控指標），報送結(jié)果提醒工藝車間進行調(diào)整以保證產(chǎn)品質(zhì)量。17時，再取樣分析結(jié)果為0.43%，在多次交替測定的尿素樣品時發(fā)現(xiàn)僅Ⅱ系列尿素測定過程中有以上現(xiàn)象，而Ⅰ系列尿素測定正常；更換同型號水分測定儀做上述樣品，實驗現(xiàn)象相同，經(jīng)對比判斷儀器和試劑正常。繼續(xù)取樣Ⅱ系列尿素分析測定結(jié)果還在上升，且在測定過程中出現(xiàn)滴定池內(nèi)滴定溶液顏色偏深紅，滴定終點明顯延遲，平行測定超允許差的現(xiàn)象。后經(jīng)工藝車間調(diào)整，停止加入回溶尿素后測定結(jié)果突然降低，數(shù)據(jù)恢復正常。經(jīng)分析判斷回溶尿素的加入干擾影響了Ⅱ系列尿素水分含量的測定。

1.5 實驗數(shù)據(jù)對比

1）兩個系列尿素水分測定異常和正常狀況下的亞甲基二脲、強度分析數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果如表1。

2）對上述過程中一種可疑樣品送樣至國家天然氣煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進行了檢驗，送檢時，因事先對可疑樣品存在干擾進行了說明和討論，最終確定對樣品稱量質(zhì)量減半進行了實驗，并且在本實驗室采用同樣和其他方式進行了測定，對比數(shù)據(jù)如表3。

從以上數(shù)據(jù)分析：樣品直接減半稱樣質(zhì)量降低干擾效果明顯，增加溶劑量而稱樣量不變時有一定的降低干擾效果，新?lián)Q溶劑且清洗電極后也有明顯效果。

2 干擾原因分析和處理方法

1）通過上述數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，Ⅱ系列尿素水分測定異常時，亞甲基二脲數(shù)值都在0.46%，且最高時達到0.48%，尿素顆粒強度Ⅱ系列也明顯高于Ⅰ系列。說明干擾物會與UF溶液中過量甲醛進行反應(yīng)，致使尿素強度增加，水分測定過程中溶解所需時間明顯延長。正常狀態(tài)下1g尿素溶解時間約260s左右，而異常時達到了420s以上。

2）正常生產(chǎn)狀態(tài)下不同系列不同月份數(shù)據(jù)對比說明：在正常生產(chǎn)而且干擾源同樣存在的狀態(tài)下，只要其濃度不高則不會使尿素強度增高，Ⅱ系列尿素水分測定亦不會異常偏高。且不會因UF溶液濃度波動和除亞甲基二脲、亞甲基三脲以外的其它長鏈聚合物的存在影響水分測定造成誤差。

3）干擾物主要來源于回溶尿素的運輸皮帶磨損下來的顆粒物，但無法確定干擾物的成分。在兩個系列的尿素裝置生產(chǎn)能力、工藝條件等各方面相同的情況下，僅在Ⅱ系列存在尿素回溶槽，采用蒸汽加熱溶解用以回收皮帶運輸過程中落地尿素和粉末，而在收集這部分尿素的過程中難免會帶入橡膠皮帶磨損后的碎屑，碎屑在加熱、甲醛反應(yīng)等多種條件的影響下溶解產(chǎn)生不明結(jié)構(gòu)的聚合物，含量雖然不大，但會在水分測定中影響測定電極對終點的判斷。且該影響因素雖然長期存在，但正常生產(chǎn)中完全可以忽略。只有在回溶尿素中碎屑含量達到一定濃度時，且Ⅱ系列尿素的UF溶液控制量偏高，尿素產(chǎn)品的顆粒強度達到約43N以上的時候才表現(xiàn)出來，干擾源停止加入或消化一段時間后則不影響測定。對比沒有回溶槽的Ⅰ系列尿素產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)，在同樣工藝條件下尿素產(chǎn)品顆粒強度達到約43N甚至更高時因為沒有回溶尿素的加入，水分含量從未出現(xiàn)異常偏高現(xiàn)象。

4）干擾情況雖然不能消除，但可以盡量減小。通過上述對比試驗發(fā)現(xiàn)可以采取以下方法減小水分測定的干擾：

（1）在能滿足分析需要的情況下減少取樣量，降低干擾物質(zhì)帶入，通過試驗稱樣量減半干擾最小。

（2）增加溶劑量稀釋干擾源，在減量還影響明顯時可適當增加溶劑甲醇量來稀釋干擾。

（3）更換溶劑，再清洗或更換電極，若采用以上兩種方式還不能減小干擾時采用鉻酸洗液清洗電極30s或更換新電極再測定。

3 結(jié)論

在正常生產(chǎn)狀態(tài)下，即便是有回溶尿素帶入的干擾物影響，只要加以控制是不會對產(chǎn)品質(zhì)量和分析檢驗造成影響；若遇異常情況出現(xiàn)，采用適當手段后完全可以減小該因素對水分測定的影響。

參考文獻

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