电石发气量测定的细节研究

吴红志

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山063305）

电石化学成分碳化钙，是氯碱行业电石法制乙炔重要的化工原料，其发气量是衡量电石质量的重要指标，结果直接影响着经营成本和生产质量。目前采用国标GB10665-2004方法测定，该标准使用十几年，在仪器使用和计算的细节规定不全面，易产生系统误差，本文总结了发气量测定过程中存在的一些细节操作对结果造成的影响，旨在规范操作，提高分析准确率。

1 发气量测定的原理及方法提要

碳化钙与水反应生成乙炔气体，将生成的乙炔气体最大限度的减少损失引入气体计量器中，根据气体计量器内测得的气体体积计算标准状况下碳化钙的发气量。测定方法简要流程图见图1。

图1 发气量测定方法简要流程图

2 分析室内温度、湿度的影响

发气量结果的计算虽然在公式中有关于温度和压力的校正，但是分析环境也影响发气量的结果。首先，放置过久的电石会因吸收空气中的水分呈粉末状，由碳化钙变成氢氧化钙。在北方夏季高温天气时会增加电石的粉化速度，影响发气量的测定结果。其次，气体计量器内温度过高或过低，会增加或降低乙炔气在水中、饱和食盐水中的溶解，也会影响最终读数。根据经验最好保持室温20～25℃，湿度在60%以下。

3 大气压力计算

空盒气压表上的压力显示不能直接采用，读取的气压表示值只有经过修正过才能使用。经校正过的压力表校正证书上会显示3组数据：a-温度系数值（△Pt=at）、修正示值△PS、补充修正值△Pd。

实际压力 P=PS+（△Pt+△PS+△Pd）（PS为气压表示值）

例如：气压表的校正系数如下：a-温度系数值：+0.01 h Pa/℃，标准压力值为1010 h Pa时，修正示值为-0.2 h Pa，补充修正值为+0.8 h Pa，如果压力表示值1010 h Pa，温度为20℃，校准后的压力为：1010.8 h Pa。经校正后的大气压要高一些，发气量的测定结果也会略高一些。

4 连续做4个样品未考虑发生器内温度变化

在发生器内加2 L自来水一次要连续做3个样品，在反应的过程中，发生器内温度会随着反应的进行而升高，乙炔在水中的溶解度随温度升高而降低。采用气相色谱法粗略测定了不同温度下渣浆中乙炔含量及温度的变化，数据变化见表1。

表1 加一次水连续做四个样品的温度变化和渣浆乙炔含量变化表

从表1可以看出，每分析一个样品发生器内的温度平均上升1.5℃左右。假设温度20℃，气压为标准大气压，发生器容积为5L，其中水2 L，气体空间3 L，以第3个样品为例，温度上升3℃。其气体体积变化为V2，V2=V1×T2/T1=3×（273+23）/（273+20）=3.03（L）。

以50g电石样品计算，每个样品发气量偏高为：

V1=（3.03-3）/0.05=0.6（L/kg）。

同理可计算出随着温度的升高，渣浆中乙炔气含量降低，导致每个样品发气量也偏高。这个温度因素导致的结果偏高标准中没有考虑。

5 发气量测定装置的细节操作

5.1 调零点

在标准方法中提到将发气筒调零点，再进行称量后将样品放入样品室，但是在调零点时由于个人操作习惯不同存在几种情况：一是先调零点，再将配重锤上的坨放上，在放入后标尺格上升两三个格；另一种是先放上坨再调零点，因调后有上升趋势，调速略慢，2种方法直接导致了结果的偏差。两者比较后者更为科学，而且一定要保证在校正筒系数时和分析使用过程中调零方法一致。

5.2 平衡压力

在碳化钙与水反应的过程中，不断产生乙炔气体，使钟罩内气体计量器连续升高，至反应完全进行。按理论解释，钟罩内外产生了压力差，导致U型压力计产生压差，随反应的结束，压力计会自动平衡，但是实际操作过程中由于配重腐蚀等原因会导致反应完全后U型压力计存在略微压差不能自行平衡，需要人为施加外力才能使其平衡，再读取数值，这一结果与不增加人为外力下直接读数，其发气量结果要高。

5.3 发气时间

标准规定待样品完全分解后约10 min读取数值，实际50 g样品在2 L水内反应，其完全反应时间大约5 min，如下是试验数据，一般在5 min左右已稳定，当然根据电石质量不同偶尔会存在差异，对于质量劣反应慢的电石最长8 min也可以反应完全。

表2 反应时间与标尺读数表

6 清理

发气筒设备比较简单，其维护保养也比较简单，但是为了保证数值的一致性和准确性，需要做到发生器内壁每月清理1次，盐水桶每2个月清理1次，样品室翻板易有板结需每天及时清理。

电石作为固体物料其不均匀性也导致了发气量测定结果的差异，尤其是锡铁、黑渣含量高的样品，需要分析数次才能出具结果。因此，为提高分析结果的准确性，更要严格执行操作规程，注意引起误差的细节。