脱除处理

脱除处理（精选8篇）

脱除处理 篇1

摘要：采用自制热解装置对印尼高硫褐煤进行热解, 热解温度250650℃, 氮气流量0.1L/min和保温时间为30min, 主要研究热处理对磁选脱除煤中有机硫的影响。试验结果表明:选择合适的热处理温度对低阶褐煤进行热处理是十分必要;250350℃及650750℃时有机硫含量明显降低, 热处理能降低煤中部分有机硫, 但磁选不能脱除煤中有机硫。

关键词：热解,磁选,有机硫,脱硫率

I·Yildirim等人对土耳其褐煤进行半焦化处理后进行干式磁选发现热处理能活化煤中有机硫, 并通过磁选将其脱除, 其精煤有机硫含量与原煤相比降低了4倍[1]。M·S·Celik等人将-3mm褐煤样品在600℃下经15分钟低温炭化后进行干式磁选, 实验发现在合适的条件下能够有效的降低煤的灰分和硫分, 同时发现煤中铁的含量越多, 越有利于脱除有机硫[2]。但从煤炭磁选脱硫原理上分析磁选脱除煤中有机硫是不可能的, 因为煤炭磁选脱硫原理是利用煤 (逆磁性) 和煤系黄铁矿及其灰分矿物质 (顺磁性) 磁性质差异实现两者之间的分离[3], 而煤中有机硫是以桥键和官能团的形式存在于煤分子结构中的, 所以认为磁选脱除煤中有机硫是不可能的。葛运培等人研究发现在一定热处理温度下煤中黄铁矿发生分解并在其毗邻处有机硫含量上升[4], 假设通过磁选在脱除煤中黄铁矿的同时能将黄铁矿毗邻处的有机硫一并从煤粉中带出, 则成为磁选能够脱除煤中有机硫的一种可能。

因此为了验证I·Yildirim等人的试验结果及提出的一种假设, 本文以有机硫含量占全硫含量84%的印尼高硫褐煤为试样, 主要考察热处理对磁选脱除煤中有机硫的影响。

1 实验

1.1 试样。

以印尼高硫褐煤为试验煤样, 其工业分析、元素分析参见表1。

Note:1By difference;St-Total sulfur;Ss-Sulfate sulfur;Sp-Pyrite sulfur;So-Organic sulfur

1.2 热解试验。

将煤样通过破碎、筛分、烘干等方法制备测试样品, 利用自制煤粉热处理装置进行热处理, 氮气流量为0.1L/min, 热处理温度250~650℃, 加热至反应温度后保温30min, 将热处理后的试样称重并放入样品袋保存。

1.3 磁选实验。

以热处理后印尼高硫煤为试样, 选用XCG-Ⅱ型辊式干法磁选机进行磁选试验, 经磁选得到精煤和尾煤两种产品, 称重并用样品袋保存。

2 结果与讨论

2.1 印尼高硫煤TG-DTG分析。

考虑到煤粉热处理温度范围为250~650℃, 因此本试验主要考察印尼高硫煤在650℃之前的热分解过程。通过分析发现两个失重峰出现在100℃附近和350~550℃, 第一个失重峰主要是煤中水分含量的减少, 第二个失重峰主要是由于印尼高硫煤的热分解。同时发现印尼高硫煤随温度升高其质量损失严重, 当温度为650℃时其质量损失为46.1%, 因此, 对低阶褐煤进行热处理时应尽量降低热处理温度, 以获得较高的产率。

2.2 热处理温度对试样硫含量及各形态硫含量的影响。

利用定硫仪测定不同热处理温度下试样的硫含量, 依据GB/T215-2003测定试样中各形态硫的含量。对测得试验数据进行整理计算如表2所示。

由表2可知, 随着热处理温度不断升高, 试样中硫含量不断降低, 通过对试样各形态硫含量测定发现其硫含量降低主要是因为有机硫含量的降低。通常在低分子量煤化度煤中以低分子量的脂肪类有机硫为主[5]。印尼高硫煤属于低阶褐煤, 其中含有大量脂肪族硫化物, 脂肪族硫化物一般在低温条件下即发生分解, 因此在350℃和450℃煤中有机硫含量明显降低。

从上表可以看出, 煤中黄铁矿硫随温度升高有降低的趋势, 特别是热处理温度为350~550℃, 因为在此温度段煤中黄铁矿将发生分解反应。热处理温度为450~650℃煤中有机硫含量基本不变, 则是因为煤中有机硫的析出速率与煤中有机质的分解速率达到一种动态平衡, 从而使其相对含量没有变化。

2.3 热处理对试样磁选脱硫率的影响。

将不同热处理温度下的试样分别进行磁选试验, 每次试验试样量为5g, 磁场强度为1.0T, 磁选后分别收集精煤和尾煤, 称重并计算磁选产率。利用定硫仪测定试样全硫含量并计算磁选脱硫率。

经实验发现, 试样经过磁选其磁选产率较高, 但磁选脱硫率较低, 分析原因主要是印尼高硫煤中黄铁矿硫含量很低, 试样中的硫含量以有机硫为主, 有机硫存在于煤分子结构中, 通过磁选是不能将其脱除的。同时发现热处理温度为150~350℃的试样精煤硫分与原煤硫分相比几乎没有变化, 因此可以初步认定磁选是不能脱除煤中有机硫。

3 结论

本文以印尼高硫褐煤为试样, 主要考察热处理对磁选脱除煤中有机硫的影响, 通过试验得出以下结论: (1) 在对低阶褐煤进行热处理时, 应首先考虑热处理温度对其煤质的影响, 选择合适的热处理温度非常必要。 (2) 热处理温度为250~350℃试样有机硫含量明显降低, 分析原因主要是脂肪硫发生分解, 试样中黄铁矿在350~550℃发生分解, 并在550~650℃时反应基本结束。 (3) 磁选不能脱除煤中有机硫, 即使在选前对煤粉进行热处理也不能使磁选脱除煤中有机硫。

参考文献

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脱除处理 篇2

【关键词】酸气脱除；胺液再生；发泡

1.LNG酸气脱除工艺

LNG原料天然气来自上游气田，经过天然气净化厂（或处理厂）进行净化后，脱除原料气中的水分、凝析油及硫化物，成为合格的商品气销往下游。但是作为LNG的原料气，因为LNG具有的低温特性，因此对原料气中的杂质的脱除要求更高。原料其中含有的水分、重烃、汞和酸性气体，在低温情况下会以液态状态析出，堵塞或者腐蚀管道。因此，在原料气液化之前必须脱除其中的水分、重烃、汞和酸性气体（CO2和H2S）。

1.1酸气脱除原理

目前LNG工厂主要采用胺液吸收的方法脱除酸气。从原料气压缩机单元来的压缩气体，首先进入粗过滤器，滤除气体中的固体颗粒及液态重烃后，进入CO2吸收塔（注：CO2吸收塔一般采用板式塔。板式塔分为泡罩塔、筛板塔和浮阀塔，几种塔之间最大的不同在于其塔盘结构上的差异。）进行酸气脱除。气体自吸收塔底部向上，与自上而下的胺液（MDEA溶液）充分接触。原料气中CO2被充分吸收而进入液相，将CO2脱除到50ppmv以下。脱除酸气后的天然气进入净化工艺其他单元，继续脱除气体中的水分、汞以及重烃。

1.2胺再生工艺

吸收酸性气体后的胺液体，我们称之为富胺液。富胺液经过加热再生（即脱除酸性气体）后的胺液称为贫胺液。

胺再生系统包括的工艺设备有：胺再生塔、富胺闪蒸罐、贫/富胺换热器、贫胺冷却器、胺缓冲罐。

富胺液进入胺再生塔中，通过降低压力、蒸汽加热后在富胺中脱除酸性气体。

闪蒸后的富胺与再生塔底部流出的贫胺溶液在贫/富胺换热器中换热，升温后去胺再生塔顶部，在再生塔进行汽提再生，直至贫胺的贫度指数达到合格。

从再生塔出来的贫胺液经过换热器冷却后进入胺缓冲罐，通过循环泵增压进入CO2吸收塔顶部，进行酸性气体吸收。从而实现了MDEA溶液的循环利用。

2.胺液发泡及处理办法

胺液含有部分烃类、降解产物、固体悬浮物和热稳态盐等杂质，这部分杂质的存在会引起胺液发泡，发泡后会加大蒸汽使用量并损耗胺液，并引起装置、管道堵塞，加速设备管道腐蚀，严重时致影响整个装置的正常运行。因此，研究胺液发泡的原因并防止发泡现象的产生在LNG生产过程中尤为重要。

2.1胺液发泡的原因

胺液发泡的原因主要有以下几个方面：

（1）原料气中带入杂质较多，尤其是烃类、降解产物、固体悬浮物和热稳态盐等杂质。这部分杂质在胺液与原料气进行充分接触过程中导致胺液发泡。

（2）贫胺液温度过低，溶液粘度增大。

（3）CO2吸收塔中浮阀在塔盘上被卡死，有效截面积减少，阀孔气速过大，发生“拦液”现象。

（4）溶液中含水量过低或过高，容易发泡。

（5）吸收塔操作压力、流量波动大，处理量过大。

2.2发泡后出现的现象

（1）CO2吸收塔内胺液液位迅速升高。

（2）CO2吸收塔塔内差压过大。

（3）吸收塔温度梯度逆流，正常温度从上到下，从低到高变化。

（4）CO2在线分析数据不合格。

2.3胺液发泡后的处理方法

胺液发泡后CO2吸收塔及管道堵塞，严重时会污染下游气体脱水单元重分子筛填料，甚至会影响整个LNG工厂正常生产运行。因此，研究胺液发泡的原因并防止发泡现象的产生在LNG生产过程中尤为重要。通常发生胺液发泡后及时采取以下措施：

（1）立即加入适量防沫剂，并适当减少气体处理量。

（2）加快旁通阀，加快胺液排放至再生塔。

（3）补充新胺液，调整胺液浓度。

（4）控制室监控好参数变化。如压差、温度梯度和CO2含量等。

2.4 MDEA溶液组成

胺液是天然气在脱除酸气工艺过程中用于吸收酸性气体的一种溶液，一般是 有机碱，以醇胺类较多。 常用的有一乙醇胺（MEA）二乙醇胺（DEA）， 二异丙醇胺（DIPA），N-甲基二乙醇胺（MDEA）。目前国内LNG工厂一般采用MDEA溶液脱酸气工艺较多。

N-甲基二乙醇胺（MDEA），是一种无色或微黄色粘性液体，易与水、乙醇、乙醚混溶，分子量119.16，标准大气压下的沸点为246-249℃，比重1.0425，冰点为-21℃。

从化学反应平衡角度来看，增加反应物浓度有利于反应向反应生产物方向进行。原料气中酸性气体组分的浓度是给定的，所以，适当提高溶液的浓度有利于酸性组分的脱除。对于MDEA溶液，在相同气液比下选择性随溶液浓度上升而改善，而随溶液浓度升高而相应提高气液比运行时，则选择性的改善更为显著。溶液浓度的重要影响可能是通过粘度进而导致膜阻力变化而影响CO2的吸收。在实际生产中， MDEA溶液浓度一般控制在40-50%（质量分数）为宜。

2.5胺液净化

LNG工厂采用胺液（MDEA溶液）脱除酸气工艺，在工艺操作过程中，会不可避免出现胺液劣化现象，那么如何来有效防止胺液劣化，延长胺液使用寿命。通常的作法为对胺液进行净化。胺液净化主要是要避免溶液起泡，主要手段就是过滤，较为常见的设计是富液全量过滤+贫液15～30%三级过滤，再加以合理的过滤元件的选择即可。

利用胺液吸收法脱除天然气中的酸性气体是目前天然气净化厂、LNG工厂以及其他化工企业的主要方法。如何在生产过程中不断发现新问题并优化生产工艺，防止吸收过程中发泡现象的发生，确保工厂安全、平稳生产运行。对每个工厂来说都是重点和难点。因此我们在今后的生产过程中要加强这一点的研究。

【参考文献】

[1]J.Shao，陆侨治.解决胺厂操作问题的最新进展-利用AmiPur在线去除热稳态盐[J].石油与天然气化工，2003.

脱除处理 篇3

一、影响氢分压的因素

影响氢分压的因素是多方面的, 主要包括:系统总压力、新氢组成、高分气的排放量、高压分离器的操作温度、氢气的消耗、循环氢流量。

1. 系统总压力

从氢分压的定义中可知, 氢分压与反应器入口压力成正比。为了使氢分压达到最大值, 反应器入口压力尽量接近设计值, 在装置压力偏低时可通过提高新氢量来增加系统压力, 压力偏高时则适当降低新氢量或增加排放高分气量。一般可通过维持设计的压缩机吸入口压力来保持系统总压不变。

2. 高分气的排放

一般加氢装置安装了高压放空系统, 可用来限制循环气流中的硫化氢、轻烃气体和惰性气体的积累。增加高分气的排放量意味着有更多的高纯度新氢补入高压系统, 硫化氢、轻烃和惰性气体组分的浓度降低, 循环气中的氢浓度增加, 氢分压增高。相反, 减少高分尾气排放量时氢分压降低。在装置设计时, 一般对循环氢纯度有一定的限制指标, 因此当循环气中的氢气纯度低于设计值时需排放一定量的高分气。

3. 高分的操作温度

在同一温度下, 氢在油中的溶解度随压力增高而直线增大, 这符合一般气体在液体中的溶解度和压力的关系规律。但是, 当压力恒定时, 特别在较高的压力下, 氢在油中的溶解度随温度升高也增加, 高压高温下氢在油中的溶解度可高达50% (摩尔比) 。氢的这种溶解度-温度规律反常于一般气体 (如甲烷) 在油中的溶解度-温度规律。氢气和轻烃的溶解度-温度规律相反, 轻烃中甲烷的溶解度最低, 随分子量增大, 溶解度增加。当高分温度上升时, 氢气在油中的溶解度增加, 而轻烃的溶解度下降, 循环氢纯度下降, 氢分压下降。

4. 循环气流量

循环气流量对加氢过程的影响是多方面的, 在后面再作详细讨论, 此处, 叙述其对氢分压的影响。循环氢流量大小对氢分压的影响体现在反应器内油气分压的变化上。由于反应器内温度高, 有部分原料油汽化。因此, 反应器的压力可以认为由下列几部分的分压构成: (1) 氢气; (2) 油气, 包括反应器入口气体中所含烃类和原料油汽化出来的气态烃类; (3) 硫化氢; (4) 氨; (5) 水分[2]。

二、渣油加氢处理过程中氮分压对杂质脱除率的影响

加氢裂化特别是在压力比较高时, 是一种能在重油轻质化的同时, 柴油产品质量可直接满足清洁柴油标准的工艺技术。虽然提高氢分压时可显著地促进加氢脱氮、芳烃加氢饱和、加氢裂化等反应的进行, 但同时氢耗和反应热明显增加, 催化剂床层温升增加。在考虑采用较高氢分压时, 需要分析新氢量的供给、系统压力的平稳及冷氢量的调节等是否具备, 还要考虑到催化剂的合理使用寿命。综上所述, 氢分压对加氢过程的影响可以得出以下几点基本结论:

(1) 氢分压与物料组成和性质、反应条件、过程氢耗和总压等因素有关。 (2) 随着氢分压的提高, 脱硫率、脱氮率、芳烃加氢饱和转化率也随之增加。 (3) 对于VGO原料而言, 在其他参数相对不变的条件下, 氢分压对裂化转化深度产生正的影响。 (4) 重质馏分油的加氢裂化, 当转化率相同时, 其产品的分布基本与压力无关。 (5) 反应氢分压是影响产品质量的重要参数, 特别是产品中的芳烃含量与反应氢分压有很大的关系。 (6) 反应氢分压对催化剂失活速度也有很大影响, 过低的压力将导致催化剂快速失活而不能长期运转。目前工业上装置的操作压力一般在7.0~20.0MPa之间[3]。

作为溶剂脱沥青装置原料的减压渣油, 其浓缩程度对脱沥青油的收率和溶剂比等有直接影响。而渣油的浓缩程度取决于减压蒸馏的拔出程度。减压的拔出率高, 则含油少。减压渣油的拔出程度可以用减压渣油中500℃以前馏分含量、密度、软化点等指标表示。减压渣油中油的含量对分离胶质、沥青质所需要的最低溶剂用量有很大影响。减压渣油中油含量高时, 为使胶质、沥青质分离的最低溶剂用量就高, 而且溶解了较多油分的溶剂选择性变差, 对沉淀胶质、沥青质不利。所以, 在实际生产中进料过轻时, 造成抽提塔分相不清, 塔底界面不清, 操作困难。

三、提高渣油加氢处理过程中氢分压的措施

提高反应压力不仅提高了HDN和HDA的反应速度, 而且也提高了芳烃加氢饱和的平衡转化率。随着反应压力的升高, 芳烃加氢饱和率增加, 达到最大饱和率的最佳反应温度也随之向高温区移动。因此, 对于芳烃的加氢饱和工艺, 提高压力操作不仅可以提高芳烃的脱除率, 而且也扩大了为了弥补催化剂失活所需的升温操作范围, 延长了催化剂的操作周期。 (1) 提高整个系统的压力; (2) 提高补充氢的纯度; (3) 提高循环氢的流量; (4) 提高循环氢的纯度; (5) 提高废氢的排放量; (6) 减少低分气去新氢机入口的量[4]。

结论

综合上述分析, 选用加氢裂化装置生产特定的目的产品时, 必须保证一定的氢分压。补充氢的纯度对氢分压的影响很大, 因此, 节省装置投资的关键在于选用高纯度的补充氢。氢油比的增加对氢分压、产品产率及装置的传热都有良性影响。但氢油比增加到一定值时, 对改善装置的操作条件影响不大, 甚至会相反地增加装置的压降及动力消耗, 产生负影响。因此, 对加氢裂化装置来说, 氢油比为该装置的化学氢耗的4~5倍是最为经济合理的。

摘要：氢分压取决于反应系统压力和氢纯度, 氢分压提高对催化反应有好处, 一方面可抑制结焦反应, 降低催化剂失活速率;另一方面可提高硫、氮和金属等杂质的脱除率, 同时又促进稠环芳烃加氢饱和反应。所以, 应当在设备和操作允许的范围内, 尽量提高反应系统的氢分压。本文将探讨渣油加氢处理过程中氢分压对杂质脱除率的影响。

关键词：渣油加氢,氢分压,脱除率

参考文献

[1]袁灿, 方向晨, 孙素华, 等.渣油加氢催化剂金属沉积的研究进展[J].工业催化, 2014, 03:181-186.

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[3]杨燕.渣油加氢原料性质的影响及优化[J].化工技术与开发, 2014, 04:49-50.

[4]孙昱东, 杨朝合, 谷志杰.反应时间对渣油加氢反应过程的影响[J].炼油技术与工程, 2013, 07:8-11.

煤炭外在杂质脱除方法分析 篇4

煤炭外在杂质根据硬度的不同, 可大致分为软杂质和硬杂质, 煤炭产品中棉纱、木屑、橡胶等属软杂质, 在后续的煤炭粉磨中, 不易磨细, 在喷吹燃烧中极易堵塞喷嘴, 严重影响锅炉的正常运行; 煤炭产品中铁质杂物属硬杂质, 由于硬度高, 不仅不易被粉磨, 还会造成粉磨设备、设施的损坏, 增大维修量[1]。

目前, 随着煤炭市场竞争日益激烈, 用户不仅对煤炭产品内在杂质的要求日益严格, 而且对煤炭产品中外在杂质含量也越来越重视。因此, 如何有效地除去煤中的外在杂质, 成为煤炭提质方面的重要问题之一。

1 外在杂质分类

煤炭中外在杂质种类多样, 除去方法也不尽相同, 而对煤炭中外在杂质进行分类, 有利于对不同种类杂质采取针对性的脱除方法。

赵选选[2]通过分析煤炭中杂质来源, 将外来杂质分为: 棉线类、木材类、铁器类、火工品、工业垃圾以及生活垃圾, 并结合各类杂质的来源, 分析了避免杂质进入煤炭产品的方法。赵厚清等[3]将煤炭中的杂质分为: 矿区内部混入的木杂质、金属物、雷管、纤维类等内部杂物及火车车厢中未清理干净的非煤外部杂物。李红强[4]及孙靖彪等[5]根据除去杂物的难易程度, 将杂物分为A、B、C、D、E五类。A类指用现有除杂设施无法有效清除的杂物, 如电缆皮头、橡胶块等密度与精煤相近的杂物; B类指用现有除铁装置及水力除轻杂质装置较难有效清除的杂质, 如胶带毛边线、棉纱、抹布、湿木块等; C类指用现有除铁装置及水力除轻杂质装置较难彻底清除的杂质, 如螺栓、螺母、片状铁磁性物品等; D类指能够用除铁装置吸出的较大铁磁性杂物及水力除杂装置易除去的木片等轻杂质; E类指由外来火车带来的杂物, 如水泥、砂石、草木等。

从对煤炭中杂质的不同分类可以看出, 无论是依据杂质来源, 还是根据杂物除去的难易程度来进行分类, 都离不开杂质基本物理性质。杂质脱除的难易程度随着科学技术的发展而发生着变化, 而杂质的物理性质, 在很大程度上决定着除杂选用的方法与手段。因此, 本文依据杂质物理性质将其分为: 磁性物类、棉纱及纤维类、木材类和橡胶塑料类。

2除杂方法及手段

( 1) 磁性物类。磁性物类杂质包括铁丝、铁板 ( 片) 、螺栓 ( 母) 、焊条 ( 头) 、铁木复合件 ( 锚杆等) 、铁橡胶塑料复合件 ( 雷管等) 等具有磁性的杂质, 除铁器除杂是针对这类杂质最常用且有效的方法。侯明文[6]采用将原煤载入胶带输送机后, 首先由振动筛分级, 再进行3 道吸铁除杂, 即 “一筛三吸”, 得到了质量良好的煤炭产品。

除铁器一般吊挂在胶带输送机机头煤流上部, 仅能除去煤流表面及表面下约100 mm深的磁性物, 不能有效除去埋藏深、体积小的杂物, 这一部分磁性物可以采用在胶带输送机驱动滚筒内安装磁力装置, 即把普通胶带输送机滚筒改换成磁力滚筒的方式去除。理论计算和实践证明[6], 悬挂式除铁器在额定高度磁极中心对应处磁感强度800 Gs, 磁力滚筒表面磁场强度3 500 Gs, 二者的联合使用, 才能确保去除150~ 200 mm的煤层流中磁性物杂质。

( 2) 棉纱及纤维类。棉纱及纤维类包括: 棉纱、纤维状物 ( 玻璃丝、胶带帆布层等) 、网状物 ( 井下防护网等) 、绳线等具有易缠绕性质的杂物, 该类杂物可通过除杂钩、除杂网、锯齿钩等装置有效除去。黄汉成[7]针对煤炭产品胶带纤维含量过高的问题, 通过采取降低除杂篦齿间距、将附属装置换成聚氨酯件、在滤饼溜槽内附设网状刀片、增设除杂点等措施, 使得精煤万吨纤维杂质含量降低到0. 28 kg。

( 3) 木材类。木材类主要是混入煤炭中的木质杂物, 该类杂物无磁性、也不易缠绕, 但该材料的密度一般比煤炭密度小, 可根据此类材料与煤炭之间密度的差异来除杂, 然而木材与煤炭之间密度差异较小, 因此, 脱除木材类杂质的方法一般较复杂。刘雨中等[8]利用软杂物密度较小、在水中易与煤充分分离的特性, 在跳汰机溢流端设置除杂溜槽, 杂物通过排杂溢流口和排料管, 随少量煤泥水排至脱水除杂筛脱除。此法可清除精煤中94% 的软杂物。卞玉泉[9]针对煤炭产品中杂物含量高的问题, 选用水力除杂和除杂捞坑等方法, 使精煤外在杂质的含量从30. 2 kg /万t降到3. 54 kg /万t。陈桂敏[10]依据跳汰—重介联合工艺, 及杂质在跳汰和重介中的分选特征, 通过在跳汰矸石段设置杂质捕收器、杂质再选装置、杂物浅槽分选等措施, 能够脱除98% 的木材等轻软杂质。李艾民等[11]利用由自动切割装置、运输溜槽、浅槽分选机及杂质脱水筛等组成的除杂系统, 使得木材等软杂质去除率达到90% 以上。虽然木材类杂志脱除手段较为复杂, 但通过联合脱除工艺, 可以达到较好的效果。

( 4) 橡胶类杂志。橡胶类主要包括电缆皮、胶带带面、设备保护壳体等具有良好塑性、弹性的杂质, 该类杂质密度一般与煤炭相近, 体积大的可直接拣出, 块煤中小体积橡胶类杂质也可通过筛分筛除, 但末煤中小体积橡胶类杂质, 在煤炭洗选工艺过程中较难去除。煤炭与橡胶相比, 性脆且易磨易碎, 在一定条件下, 可通过后续粉磨、筛分的方法除去。

3 互补和叠加效应

煤炭中的杂物不只一类, 除杂往往是两种或多种不同方法联合使用, 发挥各种不同除杂方法的优势, 即互补效应。另外, 一种杂质除去方法也同时能够兼具除去其他类杂物, 即叠加效应。如针对棉纱及纤维类的除杂钩、除杂网, 同时也能够除去尺寸较大的磁性物、橡胶、木材等杂质; 针对磁性物的除铁器、磁性滚筒, 可以除去铁木材、铁塑料橡胶等复合杂质; 跳汰分选、重介质分选工艺排出矸石的同时, 也能分选出体积小而密度大的磁性物类杂质等。

4 煤炭质量管理

煤炭产品除杂除采用正确的技术手段外, 也离不开除杂设备设施的完好及管理方面规章制度的保证[2]。选煤厂日常生产过程中应加强对除铁器的管理, 每班岗位工应及时对原煤输送环节、商品煤输送环节设置的除铁器进行清理, 定期由检修人员对除铁器进行维护保养, 确保除铁器的稳定运行。另外, 应加强检修管理, 每次检修完毕后, 应清理现场, 杜绝检修后的螺栓螺母、焊条焊头、棉纱等杂物进入输煤系统; 还应定期检查转载点、溜槽、筛机前、产品仓入料口等处的除杂设施, 并及时清理杂物, 防止杂物再次进入系统。

5 小结

煤炭中外在杂质的脱除方法较多, 生产过程中应依据煤炭中主要杂质种类、煤炭分选工艺流程, 并结合杂质脱除设施设备的互补效应和叠加效应综合分析制定除杂措施。

摘要：依据杂物基本物理性质, 将杂质分为磁性物类、棉纱及纤维类、木材类、橡胶类;针对不同种类的外在杂质, 论述了杂质脱除的基本方法及手段, 同时强调煤炭质量管理的重要性。

关键词：煤炭,外在杂质,脱除方法

参考文献

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[8]刘雨中, 谈建德, 王铁桩, 等.大屯选煤厂精煤除杂系统[C].2003年度中国煤炭工业协会科学技术奖获奖项目汇编, 2004.

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二氧化碳脱除工艺探讨 篇5

1 二氧化碳 (CO2) 脱除法分类及其特点

1.1 分类和原理

按照CO2脱除原理可分成物理吸收法和化学吸收法。物理吸收法是应用气体中能溶解吸收剂的特点进行脱除。化学吸收法则是通过气体中的有关成分和溶剂的活性成分发生反应, 进一步生成相应的化合物。再生后进行的是分解反应, 通过该反应释放生成的气体, 以此得到目标活性成分。这两种吸收法存在本质上的区别, 物理法吸收时用的是vander Waalsforce, 化学法吸收时靠的是化学键力。

1.2 特点

这两种吸收法本身都有自身所特有的特点, 主要体现在:第一, 分压高物理法吸收力大, 分压低则化学法吸收力大;第二, 在进行减压闪蒸反应时, 物理吸收法的解析量相对更大些, 从这个层面上看减压闪蒸适用于物理法, 化学法则可以使用加热再生;第三, 在溶解量较小的情况下, 物理法的分压相对比较高, 化学法低, 这也说明证明了化学法的吸收精度能较物理法高一些。

2 物理脱除法

2.1 吸附法

第一, 变压吸附法。变压吸附法的工作原理, 是先对吸附剂进行加压, 然后吸附剂会选择性的吸附混合气体中的二氧化碳, 不被吸附的就穿过床层。然后通过减压进行二氧化碳的脱附, 使得吸附剂能再生利用。此种吸附法的具体特点分析如下:第一, 吸附剂的选择功能, 该点主要说的是一般情况下, 不同气体的吸附量是不一样的;第二, 针对某一特定气体, 其吸附量一般是和分压有关系的, 分压降低的同时吸附量就会减小。

第二, 变温吸附法。变温吸附法的应用依据主要是不同的气体在固体材料上吸附能力上存在差异, 并且具体的吸附量还和温度有一定的关系, 利用这两种机理实现不同气体的分离。通过反复改变温度, 使低温时被吸附的二氧化碳在高温是分离出来, 进而使吸附剂再生。吸附法工艺流程比较简单、能耗也很低且无污染, 但存在产品回收率不是很高的问题。因此, 对吸附法而言, 重点就是开发高效脱碳吸附剂, 并优化工艺流程设计, 以此实现高回收率和高选择性的目的, 最终实现大规模工业化生产。

2.2 膜分离法

膜分离法主要有两种分离形式:第一, 吸收膜。该方法是利用薄膜另一侧的吸收液, 选择吸收二氧化碳, 因此对此种吸收方法而言, 影响吸收效率的就是膜孔径以及薄膜另一侧的吸收液性质等。第二, 分离膜。分离膜依据的是二氧化碳与其他气体的穿膜速度不一样以此实现分离。

2.3 物理吸收法

物理吸收法常见的就是聚乙二醇二甲醚法和低温甲醇洗涤法。第一, 聚乙二醇二甲醚法, 此种房是高压下利用溶剂进行二氧化碳物理吸收, 然后生成富液。接着对富液进行闪蒸脱除, 除去二氧化碳, 同时再生后反复使用。目前生产类似聚乙二醇二甲醚溶剂的厂家全国已超过四十家。此种溶剂的最大优点就是对二氧化碳和硫化物的吸收脱除效果很好, 同时还能减少氢气、、一氧化碳等气体损失。再加上该溶剂无毒、无腐蚀、化学性能比较稳定, 因此在现代化工生产中应用十分广泛。

第二, 低温甲醇洗涤法。顾名思义此种方法的溶剂就是甲醇, 低温时将二氧化碳及硫化物吸收成富甲醇溶液, 然后通过减压闪蒸进行再生循环使用。此种方法的技术工艺主要和温度、压力有关, 具体特点如下:第一, 甲醇用量取决于二氧化碳浓度。一般情况下, 二氧化碳浓度越高, 则吸收效果越好;第二, 反应压力高, 则甲醇用量相对就会少一些, 这主要是因为高压时二氧化碳在甲醇中的溶解度比较大;第三, 温度高二氧化碳逸出力强, 溶解度小, 同时其他难溶气体溶剂力变强, 温度变低时, 则相反, 因此可见, 低温能提高吸收率;第四, 甲醇对二氧化碳吸收选择性比较高;第五, 甲醇稳定性好, 通常不会轻易被杂质分解, 腐蚀性小。

3 化学脱除法

3.1 活化MDEA吸收法

MDEA吸收法是在低温高压条件下, 使活化MDEA与混合气进行直接逆向接触, 混合气中的二氧化碳与MDEA溶剂发生化学反应生成富MDEA溶液, 脱除了二氧化碳的净化气由吸收塔顶部排出。富MDEA溶液通过减压加热使二氧化碳从中释放, 接着排出后进行回收利用。再生的活化MDEA溶剂, 冷却后可循环使用。

3.2 热碳酸钾法

目前, 全国大概有七成以上的大中型合成氨厂都使用热碳酸钾法进行二氧化碳脱除和回收。此种方法的原理是:在DEA的催化下, 碳酸钾与二氧化碳反应生成碳酸氢钾, 然后碳酸氢钾加热后, 又能释放二氧化碳, 再生后的碳酸钾能进行循环使用。此反应整体上属于可逆反应, 增压或降温, 进行的是二氧化碳吸收反应, 反之则是解析反应。

4 结语

总而言之, 随着技术人员对二氧化碳脱除工艺的研究, 整体上也积累了很多经验。但是因为全球变暖的问题还在不断演化, 且二氧化碳脱除工艺的应用范围还有待进一步提升, 因此要求相关技术人员应该深入分析研究, 优化工艺操作, 提高资源利用率, 以此在提高经济利益的同时改善人类居住环境。

参考文献

[1]T.P.Shaw P.W.Hughe, 徐正斌, 颜映霄.二氧化碳脱除工艺的优选[J].国外油田工程, 2003, 01:32-35.

[2]齐国杰.氨水溶液联合脱除二氧化碳和二氧化硫的研究[D].清华大学, 2013.

[3]朱振玉, 刘恩举, 杨杰, 宋峰.二氧化碳脱除原理及工艺[J].广州化工, 2011, 05:51-53+125.

脱除处理 篇6

香榧, 是集果用、药用、油用、观赏等多种用途为一身的优良经济树种, 果实是我国特有珍稀干果。香榧的种子外面有一层很厚的肉质化假种皮, 约占种子鲜重的50%~60%。据研究报道曾发现该植物中存在抗肿瘤和抗艾滋病毒活性成分[1~3]。但是, 长期以来香榧传统的加工过程 (采种—带皮种子堆沤—去假种子皮—去皮种子堆沤后熟—清洗晒干—炒制—起锅—冷却包装) 中, 采收后脱除香榧假种皮的方法是堆沤腐烂脱皮法, 这样的加工方式即费事费力而且变黄甚至腐烂的假种皮无法再利用而一直被作为废物丢弃, 既浪费了资源, 又造成了环境的污染。甚至有时污液渗入果壳内污染果仁而降低核桃坚果的品质与商品价值。

由于香榧具有极高的利用价值, 市场对香榧的需求也不断扩大。传统的通过手工对香榧进行加工的方法既费时又费力已经不能满足市场的需求, 而目前国内外的坚果脱除假种皮成套设备还是十分匮乏, 所以香榧脱除假种青皮成套设备研究有重要的现实意义。研究将有很大的社会和经济价值。本文介绍一种香榧剥皮机, 通过它不仅可以自动化的对香榧进行脱皮, 而且能够促进香榧假种皮的资源再利用, 大大减少劳动力以及提高效率。

1 系统结构设计

系统结构如图1所示, 主要包括两大部分, 一是香榧自动脱除假种皮装置;二是香榧果皮和坚果分离装置。

1.1 系统构成

一种香榧剥皮机, 它包括:机座 (1) , 在机座的下部固定一台电机 (2) , 电机的轴与下磨盘 (3) 的轴套相连, 电机 (2) 转动时, 通过轴带动 (3) 下磨盘运动。下磨盘 (3) 的上面挖有延径向延伸、沿四周向均匀分布的条状长条孔 (4) , 它的沿口起割刀的作用, 切割下的香榧皮经长条孔掉落到机座 (1) 上。剥皮机的上磨盘 (5) 套挂在中心套筒 (6) 上, 它可以沿着套筒 (6) 上下运动, 但不能转动。上磨盘 (5) 上镶嵌着与条状长条孔形状相同的但是突起条状长条 (7) , 它的沿也是起到割刀的作用。套筒 (6) 的中间通过柱头螺钉与框架 (9) 固定, 套筒的下端开有进料口 (12) 。框架 (9) 的底部用螺栓固定在机座 (1) 上, 机器的外筒 (10) 用螺钉固定在框架 (9) 上, 外筒 (10) 壁上开有出料口 (11) , 在出料的时候可以打开。

系统的进一步特征, 上磨盘 (5) 的带有突起条状长条 (7) , 下磨盘 (3) 带有条状长条孔 (4) , 套筒 (6) 是一个方形的管状物, 下端有突出的台阶, 可以吊住上磨盘 (5) , 避免上下磨盘的直接接触, 另外在靠近台阶上方筒壁上开有方孔, 作用为进料口 (12) , 当加料时提起上磨盘, 从上面加的香榧鲜果可以通过进料口 (12) 进入上下磨盘之间的空间。

(前视图与侧视图)

(正视图与仰视图)

2 系统工作原理

工作时, 先提起上磨盘 (5) (上磨盘上有提手) , 然后通过漏斗 (8) 口加料, 料经过套筒 (6) 下端的进料口 (12) 到达上磨盘 (5) 和下磨盘 (3) 之间, 加料厚度达到4CM, 放下上磨盘 (5) , 上磨盘 (5) 的重量就完全压着香榧果。当电机 (2) 转动带动下磨盘 (3) 做旋转运动时, 下磨盘 (3) 的条状长条孔 (4) 和上磨盘的突起条状长条 (7) 就对香榧果产生相对运动, 对香榧皮开始切削, (因为上磨盘 (5) 是套在套筒 (6) 上的, 而套筒 (6) 是固定在框架上的, 所以它不会转动) 切削下来的皮经过下磨盘 (3) 的条状长条孔 (4) 掉落到机座 (1) 上, 可以用人工清除掉。当运转到一定的时间, 香榧皮基本已切削完毕, 打开外筒 (10) 的出料口 (11) , 在离心力的作用下, 去皮后的香榧就甩出出料口, 人们用箩筐接着, 就可以得到去了皮的香榧。然后, 第二批香榧青果又可以装进剥皮机进行剥皮, 如此循环不断工作, 就可以完成全部香榧的剥皮。

3 实验及结果

3.1 实验材料

本实验所用的香榧来自浙江诸暨枫桥采摘的香榧青果。首先对香榧果进行手工筛选, 剔除表面有损伤、开裂、病虫害的香榧。

3.2 主要实验设备

香榧自动脱除假种皮装置和香榧果皮和坚果分离装置, 其基本参数的基本要求如下:

(1) 盘直径为450 mm;

(2) 转速为100~300 r/min, 无级可调;

(3) 动盘与定盘间隙调整范围为10~18mm;

(4) 电机功率为1.5k W。

3.3 实验结果

香榧生产率达到了150~250 kg/h, 脱皮率及坚果完好率分别达到了95%和98%以上, 损失率低于2%, 脱皮后, 香榧外观表面没有凸起、凹陷、粗糙不平和其他损伤等缺陷。且实验过程中, 机器运转平稳, 传动正常, 运动机构动作准确、灵活、无卡阻现象。电气设备和线路绝缘良好, 在动力电路导线和保护电路之间施加500Vdc时, 绝缘电阻≥1MΩ。整个实验结果良好, 实用性强。

实验结果图如下所示:

4 结语

本文研究的香榧脱除假种皮成套设备和技术, 自动化程度高、操作方便、可靠性好, 可据用户不同的使用环境, 配置为成套生产流水线或单机使用。数据显示, 本技术设备使得香榧脱皮率≥95%, 香榧坚果完好率≥98%, 损失率≤2%, 生产效率为150~250 kg/h, 此外成本低廉, 成套设备预计在5万元/套左右, 单机在2万/台以下。对于广大香榧加工企业, 增加投入不大, 但使用经济效益明显, 因而市场需求量巨大。一般的机电设备制造企业就能完成该成套设备的生产, 产业化前景较好。

摘要：香榧假种皮的脱除技术直接影响着榧农的劳动力和生产效率以及香榧假种皮的资源再利用, 而传统的手工加工方法既费时又费力已经不能满足市场的需求。介绍了一种香榧脱除假种青皮的装置与技术。系统结构简单、成本低、效率高而且实时性强, 能在最大程度上实现香榧脱皮的自动化, 适宜于在生产中推广与应用。

脱除处理 篇7

关键词：烟气净化技术,化学吸收法,物理吸收法,袋式除尘净化工艺,电除尘净化工艺

铅、锌污染物主要由铅、锌冶炼及烧结过程中产生, 烟气中铅、锌等杂质多以尘粒和烟的形式存在, 对于粒径较大的尘粒 (1~200μm) , 一般采用袋式除尘器即可除去, 对于粒径较小的铅、锌烟 (0.01~1μm) , 则可以采用静电除尘或者化学吸收法。

1 铅的危害

铅 (Pb) 属重金属类污染物, 中毒后导致人体贫血, 出现头痛、眩晕、乏力、困倦、便秘和肢体酸痛等;有的口中有金属味, 动脉硬化、消化道溃疡和眼底出血等症状也与铅污染有关。小孩铅中毒则出现发育迟缓、食欲不振、行走不便和便秘、失眠, 特别是儿童处于生长发育阶段, 对铅比成年人更敏感, 进入体内的铅对神经系统有很强的亲和力, 故对铅的吸收量比成年人高好几倍, 受害尤为严重。

2 含铅、锌烟气净化技术

2.1 化学吸收法

目前采用的吸收剂主要是稀醋酸或NaOH溶液。

1) 稀醋酸溶液净化含铅、锌烟废气

在斜孔板塔中, 用0.25%~0.3%的醋酸溶液作为吸收剂, 使铅、锌烟中的和Pb/Zn和PbO/ZnO变成醋酸铅/醋酸锌:

烧结烟气进塔之前, 先做除尘预处理, 除去较大的颗粒后, 再进入吸收塔。空塔一般不会超过2m/s, 液气比根据气量的大小, 控制在2.8~4 L/m3, 净化效率可达90%以上。

2) 稀碱液吸收含铅、锌废气。在冲击式净化器内采用1%的NaOH作为吸收剂净化含铅、锌烟的废气, 同时可以除去较大的铅、锌尘粒。

吸收机理如下:

该工艺的优点是在同一设备内完成除尘吸收, 设备简单, 操作方便, 净化效率较高, 可以达到85%~99%。但是由于气液接触时间短, 当烟气中的铅、锌含量低于0.5mg/m3时, 净化效率低于80%。同时, 由于吸收后的醋酸盐无回收价值, 因此仍会污染环境。

2.2 物理吸收法

物理吸收法净化烧结烟气中铅、锌烟尘的工艺设备简单, 采用水作为介质, 价廉易得, 运行费用低。但是存在污水和污泥处理问题。若烧结烟气中含有硫氧化物等酸性气体, 还会有设备及管道腐蚀的问题。

由于铅、锌及它们的氧化物不溶于水, 洗涤净化工艺的原理为惯性碰撞、拦截作用、重力沉降作用及扩散作用等。该法适用于含铅、锌尘粒较多的情况。

洗涤净化工艺可以采用的设备有填料塔、喷雾洗涤塔、旋流板塔、泡沫塔和文丘里洗涤器等, 其中, 文丘里洗涤气的净化效率较高。

2.3 袋式除尘净化工艺

如前所述, 铅、锌污染的主要形式是烟和尘, 因此, 控制烧结烟气中铅、锌污染重要途径之一就是微粒的捕集。根据尘粒的粒径范围选择不同的收尘工艺。

粒径大于20~40μm的粗颗粒铅尘, 可采用重力沉降, 该法结构简单, 气相阻力小, 但净化效率较低, 可以作为前期预处理。

旋风除尘器结构简单、安装和运行费用低, 适用于处理粒径为10μm以上的较粗尘粒, 也常常作为多级净化工艺的初级处理。

袋式除尘器净化效率高, 运行稳定, 技术成熟, 滤布选择得当、结构设计合理的情况下, 对于5μm以上的尘粒的除尘效率可以达到99%以上。且袋式除尘器比静电除尘器的设备简单, 技术要求较低。

对于含有大量铅、锌烟尘的气体, 采用脉冲袋式除尘器, 优选滤料后, 除尘效率可以达到99.9%。

若净化程度要求较高, 可以采用两级净化, 即袋式除尘器作为预处理手段, 进而采用湿法工艺处理。

2.4电除尘净化工艺

电除尘器利用电力实现粒子与气流分离沉降, 其特点是除尘效率高, 最高可达到99.99%, 能高效捕集1μm左右的粒子, 且压力损失小, 一般为0.2~0.5kPa。但是电除尘器设备庞大, 初期投资费用高, 制造、安装和管理的技术水平高。

湿法管式电除尘器采用湿式清灰的方式, 除尘效率高、无二次扬尘、运行稳定, 但易腐蚀设备, 存在污水、污泥二次污染的问题。其工艺流程为:含铅、锌烟尘的气体由风机抽吸进入增湿装置, 增湿装置内设有喷头, 烟尘经增湿后, 温度同时下降, 微细尘粒被凝聚, 颗粒增大, 利于脱除。通常控制铅、锌烟尘的温度在50℃左右, 水份≥10% (体积分数) , 此时烟尘的比电阻小于1010Ω·cm, 电除尘的除尘效果最佳。电除尘器捕集下来的粉尘, 由水淋洗至底部, 进入循环水池, 净化后的气体由烟囱排放。循环水池内的污水加入NaOH或消石灰, 生成Pb (OH) 2/Zn (OH) 2, 沉淀分离后, 液体循环使用。

在实践中, 可根据生产工艺的特点、污染物排放情况、排放标准选择合适的处理工艺或工艺组合。

参考文献

[1]童志权主编.工业废气净化与利用.北京:化学工业出版社, 2001.

润滑油中水分含量测定及脱除方法 篇8

关键词：润滑油,水分,含量测定,脱水

一、水分含量测定方法

1. 重量法

过程监控时采用的一种定量方法, 其基本操作是在已恒重的称量瓶中加入一定量的油液试样后放入恒温烘箱中, 烘干后冷却直至恒重。方法操作简单、仪器设备费用较低, 对操作人员的要求也相对较低。不足之处是试样中水分含量高时, 烘干过程中会发生飞溅, 影响测量精度。此外, 试样中低沸点物质的存在也会使测量结果偏大。

2. 变色法

定性检测是否存在自由水的快速方法, 基本原理是某些物质与水结合后发生颜色变化, 包括变色试纸和变色膏法。变色试纸法是将油滴在专用试纸上, 如果试纸变色, 说明油液含有水, 试纸变色的面积大小和颜色深浅指示含水量的多少。该方法仅适合透明或者颜色较浅的油, 如液压油。变色膏法是变色膏粘附在油尺或棒上, 插入油中, 如变色则指示有水。

3. 目视爆裂试验

对含量在500×10-6μg/mL以上自由水和乳化水的定性试验, 不论是在实验室还是在操作现场都得到广泛应用。其基本操作是将适量的试样滴在热板上观察, 看是否有气泡逸出, 听有无爆裂声。该方法的局限性在于不能定量, 且主观性较强, 很大程度上依赖操作人员的经验。热板的温度 (通常控制在135℃为宜) 、油中低沸点的组分、杂质及溶解的气体、油品的类型和黏度等可能会对结果判定产生影响。在操作过程中还应注意个人防护以防烫伤等。判断规则如下:

(1) 无可见蒸汽气泡逸出, 无爆裂声, 可判断油样中无自由水和乳化水存在。

(2) 有直径<0.5mm的气泡逸出且快速消失, 判断水含量约0.05%~0.1%。

(3) 有直径1~2mm的小气泡在油滴中聚集为大气泡后消失, 偶有爆裂声, 现象重复1~2次, 判断水含量约在0.1%~0.5%。

(4) 产生剧烈的气泡, 并伴有明显爆裂声, 判断水含量在0.5%以上。

4. 红外光谱分析

通过选择合适的特征峰位以及定量计算方法快速测定油中的水分含量, 适用于水分含量0.1%以上的定性及定量分析。通常以3400cm-1左右的H-OH伸缩振动吸收峰作为测定油中水含量的特征峰, 而以1630cm-1左右的尖峰作为油中存在水分的辅助鉴别。受基础油类别、润滑油劣化程度等因素影响, H-OH伸缩振动吸收峰的位置会有所区别, 需要调整基线到合适的位置才能得到正确的结果。润滑油中的固体污染物如积碳、粉尘、磨损金属颗粒和带羟基的液体污染物等会对检测结果产生一定的干扰, 需要对样品进行适当的处理或结合其他分析技术才能得到更为准确的结论。本方法特别适用于新旧油的对比分析。

5. 蒸馏法

最经典的定量测定方法, ASTM的标准方法是ASTM D95, 我国相似的标准是GB 260-1977。该方法成本低, 对水分含量在500×10-6μg/mL至25%范围的样品能得到精密度很高的定量数据, 缺点是需要样品量较多, 耗时较长, 整个试验过程需要1~2h才能完成。目前几乎仅在实验室分析中采用。

6. 卡尔·费休法

卡尔·费休法能精确测定样品中的自由水、乳化水和溶解水, 其试验原理是用标准卡氏试剂滴定样品至终点, 根据相应的关系计算出样品中的水分含量。方法自1935年被德国科学家Karl Fischer博士发明以来, 已经从深奥的实验室程序发展成为被石油化学工业普遍接受并采用的仪器分析方法。尽管不同的文献对卡氏滴定的描述略有差异, 但基本原理相同:

式中RN——有机碱, 常用吡啶

R′OH——醇, 常用甲醇

具体操作细节的差异又衍生出适用于不同水分含量的润滑油和液体石油产品的若干标准方法:

(1) ASTM D1744, 最常用的体积滴定方法。该方法已于2000年被废除, 适用于测定水分含量50×10-6~1000×10-6μg/mL的液体石油产品, 我国对应的标准是GB/T 11133-1989。试样中若存在能与卡氏试剂发生反应的物质如游离碱、金属氧化物、氧化剂、还原剂、无机含氧弱酸盐、硫醇、某些简单含氮化合物、含硫添加剂 (如极压抗磨剂等) 和铁盐 (存在于磨损物质等中) 等, 会导致测量结果偏高。试验结果表明, 1×10-6μg/mL的硫 (如硫醇) 所引起的滴定误差大约相当于0.2×10-6μg/mL的水, 一个洁净干燥的含极压抗磨剂的新油样其水分测定结果比实际值要高出200×10-6~300×10-6μg/mL。

(2) ASTM E203提供了使用含吡啶和不含吡啶卡氏试剂进行体积滴定测定自由水和结合水的方法, 通过选择合适的样品量、卡氏试剂浓度和仪器, 可以测定从几个n×10-6μg/mL到纯水的浓度范围。

(3) ASTM D6304基于电量滴定, 采用自动仪器可直接测定石油产品和烃类中10×10-6μg/mL至2.5%的水分含量。鉴于直接测定时样品中的某些物质可能对结果产生干扰, 该标准中又提供了一种非直接测定的程序, 将试样与溶剂进行共蒸馏, 样品中的水分蒸发凝结后溶解于甲苯中, 或用干燥洁净的惰性气体将其引入到滴定池中, 然后进行滴定。由于排除了污染物质的干扰, 非直接滴定法的测定结果更接近于真实水平。

(4) ASTM D1533同样基于电量滴定, 主要用于测定绝缘液体如变压器油等的溶解水含量, 可以低至10×10-6μg/mL, 国内对应的标准是石化行业标准NB/SH/T 0207-2010。

(5) ASTM E1064提供了使用卡氏试剂进行自动电量滴定测定有机液体中水含量的方法, 可以测定质量分数从几个n×10-6μg/mL到2%的浓度范围。

此外还有用于测定新的 (未使用的) 二醇型发动机冷却液的浓缩液水分含量的电量滴定方法ASTM D1123, 包括手动和自动测定两个程序, 国内对应的标准是石化行业标准SH/T 0086-1991。

在采用卡氏试剂滴定方法进行测定时, 需要关注以下几个方面的问题:

(1) 溶解性。如果样品不能完全溶解, 仅有部分水分参与到反应中去, 则测定结果必然偏低。由于油在醇中的溶解性有限, 而醇在整个反应机理中还属于不可或缺的物质, 因此, 在现代改进的测量过程中, 将氯仿、甲苯、二甲苯等有机溶剂引入其中, 作为成品卡氏试剂供应给使用者, 以实现对样品的充分溶解, 减小测量误差。

(2) 反应性。油样中的某些特定的组分或杂质会干扰水分与卡氏试剂的反应。已知可能产生干扰的物质有:醛类、高级酚、硫醇、酮类、酸类、聚硅氧烷、硫化物、金属氧化物、多环芳烃、多氯联苯, 以及燃料不完全燃烧的产物等。

(3) 样品量。与其他分析技术一样, 样品量的多少与样品的代表性呈反比。换句话说, 就是样品量越大, 传递和处理等过程对最终分析结果带来的误差影响就越小。然而考虑到前已述及的溶解性和反应性等问题, 实际分析操作时通常要求减少样本量, 这就可能导致分析结果的精密度变差。

7. 氢化钙法

在现场监控操作中应用氢化钙试验成套装置是最简单便利的手段之一, 其试验原理是水分与氢化钙反应会放出氢气。

这个反应是定量的, 可以通过测定密闭容器内压力的变化来计算与氢化钙反应的水的量。在正确的使用条件下, 使用本试验装置在低至50ppm的自由水和乳化水的测定都取得了精准的结果。

黏度过大的油样会影响固体氢化钙与水分子的充分接触, 此外极性添加剂对水分子的化学吸附也有同样的影响。

8. 饱和度计法

当样品中的水分含量在饱和点以下时, 使用饱和度计 (露点计) 可以直接得到水分的含量。温度影响水分在润滑油中的溶解度, 在每一个给定的温度条件下, 会有一个饱和点与之对应。大多数饱和度计采用一个薄膜电容装置, 其浸入环境相对湿度的改变引发电容的改变。该方法最大的缺点是饱和点强烈依赖于温度, 且极性物质如添加剂、污染物、磨损颗粒等的存在也会对饱和点产生影响。此外当水分含量超过饱和点时其读数准确度显著下降。尽管如此, 该方法在在线检测等环境中还是广泛应用。

除上述广泛应用的标准方法外, 国内一些专业人士也在积极探索一些成本相对较低、程序相对简单的有效方法。如王艳平等在实时监测润滑油介电常数、黏度、密度和温度的基础上, 提出了基于支持向量机的润滑油水分软测量方法, 从而实现对润滑油水分含量的实时、在线检测, 降低润滑油水分检测成本, 简化测量方法, 实验结果表明该方法可行, 预测结果真实可靠。龚侗等提出了一种基于介电常数法的润滑油水分快速分析方法, 通过测定含水润滑油及添加无水CuSO4脱水剂后介电常数的差值, 通过实验得到介电常数法差值和润滑油水分含量的关系式得到润滑油中水分的含量, 运用此方法可以快速估计润滑油中水分的含量, 并作为失效判断的一项基本依据。

二、脱水方法

目前常用脱水方法不外乎基于重力脱水、离心脱水、过滤脱水、真空脱水、干燥脱水等的一种或几种的组合。

1. 重力脱水

利用油、水比重的差异使水分自然沉降。对游离水有效, 脱除乳化水的效果取决于油品的破乳化性能, 不能脱除溶解水。有的技术 (Coalescing Separator) 还采用特殊的介质将水滴聚集以加速沉降。脱水效果与系统温度、润滑油配方 (基础油类型、添加剂品种与数量) 、油品污染变质程度等因素关系很大。该方法最大的优点是操作成本低。

2. 离心脱水

通过离心力的作用促使油水快速分离, 能有效脱除自由水和乳化水, 对具有较好破乳化性能的低比重和低黏度油品如汽轮机油等更为有效, 对高黏度油品如齿轮油等相对来说效果不佳。脱水效果的影响因素还有添加剂的类型和数量、润滑油的变质程度等。该方法在脱除自由水和部分乳化水的同时还能有效脱除固体颗粒污染物, 但对溶解水无能为力。

3. 过滤脱水

过滤方法对脱除游离水、乳化水、固体颗粒等有效, 如果配合使用对水敏感的多孔性材料等效果更为明显。该方法操作成本低, 但处理能力有限, 且对溶解水无效。

4. 真空脱水

利用真空条件下沸点降低的原理, 除游离水、乳化水外, 还能有效脱除溶解水和其他低沸点液体杂质如混入润滑油中的燃料和溶剂等。由于降低了操作温度, 可以减少基础油和添加剂热氧化变质的风险。理论上讲真空度越高脱水越彻底。该方法的不足之处在于操作费用高, 处理能力有限。

5. 气流脱水

将干燥的热空气流通入装有待处理油品的容器或设备中, 水分随气流被带走, 对各种状态存在的水分均有效果, 能将水分脱至100×10-6μg/mL以下, 同时还能脱除油中的气体杂质和低沸点组分。为避免热空气对润滑油的氧化作用, 推荐使用氮气等化学惰性的气体流。该方法的缺点是操作成本高。

6. 加热脱水

通过加热的方式使水分蒸发, 仅对游离水有效。该方法操作成本较低, 可以用于离线处理, 但由于过高的温度会促使润滑油组分的热降解, 通常与真空脱水等方法联合使用以提高效率。