CN111983134A - 液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法，属于化学成分检测领域。所述方法包括：向液体硫磺母液中取出第一液体硫磺样品；将第一液体硫磺样品与催化剂混合并加热至预设温度，得到目标溶液；将第一保护气体排气管插入至目标溶液中，以使第一保护气体对目标溶液进行吹扫；对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到所述第一液体硫磺样品中总硫化氢含量；根据所述总硫化氢含量，确定液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。本发明操作方便，不仅不需要使用可燃和有毒的试剂，可避免造成环境污染，也可防止操作人员的身体健康受损快捷，而且操作简单，能有效准确地测定液体硫磺母液中硫化氢含量和多硫化氢含量。

Description

液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法

技术领域

本发明涉及化学成分检测领域，特别涉及一种液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法。

背景技术

在石油炼制以及天然气净化过程中，通常对液体硫磺进行回收。其中，液体硫磺中残留有硫化氢，这些残留的硫化氢在高温下同硫磺作用形成多硫化氢，而多硫化氢在室温条件下又分解成硫化氢和硫磺。一旦这些硫化氢排放至大气中，不仅会污染环境，而且也会造成相关工作人员的身体健康受损。因此，有必要对液体硫磺中的总硫化氢(包括硫化氢以及多硫化氢)含量进行检测，以保证液体硫磺中的总硫化氢含量低于国家标准。

目前，通常利用电位测定法对液体硫磺中的总硫化氢含量进行检测。但是该方法需要使用可燃以及有毒的药品，这不仅会污染环境，而且也会造成操作人员的身体健康受损。

发明内容

本发明实施例提供了一种液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法，可以解决上述技术问题。所述技术方案如下：

一种液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法，所述测定方法包括：

向液体硫磺母液中取出第一液体硫磺样品；

将所述第一液体硫磺样品与催化剂均匀混合并加热至预设温度，得到目标溶液；

将第一保护气体排气管插入至所述目标溶液中，以使第一保护气体对所述目标溶液进行吹扫，其中所述第一保护气体排气管至少插入到所述目标溶液深度的三分之二处；

对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到所述第一液体硫磺样品中总硫化氢含量；

根据所述总硫化氢含量，确定所述液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。

在一种可能的设计中，所述预设温度为所述液体硫磺母液的温度，且所述预设温度与所述催化剂熔点之间的差值至多为30℃。

在一种可能的设计中，所述催化剂为苦味酸。

在一种可能的设计中，所述催化剂与所述第一液体硫磺样品的质量比为1：(80～120)。

在一种可能的设计中，所述催化剂与所述第一液体硫磺样品的质量比为1：100。

在一种可能的设计中，所述第一保护气体为氮气。

在一种可能的设计中，所述第一保护气体的吹扫时间为110min～130min。

在一种可能的设计中，所述根据所述总硫化氢含量，确定所述液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量，包括：

根据所述液体硫磺母液的温度，确定所述液体硫磺母液所对应的化学平衡常数；

根据所述化学平衡常数以及所述总硫化氢含量，计算得到所述液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。

在一种可能的设计中，所述根据所述总硫化氢含量，确定所述液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量，包括：

向所述液体硫磺母液中取出第二液体硫磺样品；

利用第二保护气体向所述第二液体硫磺样品内进行吹扫，并对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到所述第二液体硫磺样品中硫化氢含量；

将所述总硫化氢含量减去所述硫化氢含量，测定所述液体硫磺母液中多硫化氢含量。

在一种可能的设计中，所述第二保护气体的吹扫时间为230min～250min。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明实施例所提供的测定方法，通过在第一液体硫磺样品中加入催化剂并混合均匀，则在催化剂的催化作用下，第一液体硫磺样品中的平衡反应

会被打破，并向生成硫化氢的方向移动，使得第一液体硫磺样品中的硫化氢和多硫化氢不断地经第一保护气体吹扫而从目标溶液中逸出，从而可以得到第一液体硫磺样品中总硫化氢含量，进一步地，根据第一液体硫磺样品中总硫化氢含量可追溯到第一液体硫磺样品中硫化氢和多硫化氢的含量，这样便可确定液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。可见，本发明实施例所提供的测定方法操作方便，不仅不需要使用可燃和有毒的试剂，可避免造成环境污染，也可防止操作人员的身体健康受损，而且操作简单，能有效准确地测定液体硫磺母液中硫化氢含量和多硫化氢含量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一类液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法流程图；

图2是本发明实施例提供的另一类液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法流程图；

图3是本发明实施例提供的另一类液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

需要说明的是，本发明实施例所涉及的总硫化氢含量是指硫化氢和多硫化氢的含量之和。

本发明实施例提供了一种液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法，如附图1所示，该测定方法包括：

步骤S1、向液体硫磺母液中取出第一液体硫磺样品。

步骤S2、将第一液体硫磺样品与催化剂混合并加热至预设温度，得到目标溶液。

步骤S3、将第一保护气体排气管插入至目标溶液中，以使第一保护气体对目标溶液进行吹扫，其中第一保护气体排气管至少插入到目标溶液深度的三分之二处。

步骤S4、对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到第一液体硫磺样品中总硫化氢含量。

步骤S5、根据总硫化氢含量，确定液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。

本发明实施例所提供的测定方法，通过在第一液体硫磺样品中加入催化剂并混合均匀，则在催化剂的催化作用下，第一液体硫磺样品中的平衡反应

会被打破，并向生成硫化氢的方向移动，使得第一液体硫磺样品中的硫化氢和多硫化氢不断地经第一保护气体吹扫而从目标溶液中逸出，从而可以得到第一液体硫磺样品中总硫化氢含量，进一步地，根据第一液体硫磺样品中总硫化氢含量可追溯到第一液体硫磺样品中硫化氢和多硫化氢的含量，这样便可确定液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。可见，本发明实施例所提供的测定方法操作方便，不仅不需要使用可燃和有毒的试剂，可避免造成环境污染，也可防止操作人员的身体健康受损，而且操作简单，能有效准确地测定液体硫磺母液中硫化氢含量和多硫化氢含量。

下面就本发明实施例所提供的测定方法的各个步骤进行描述：

针对于步骤S1而言，液体硫磺母液是指在石油炼制以及天然气净化过程中所回收的液体硫磺。

针对于步骤S2而言，可具体为：向装有催化剂的容器中加入第一液体硫磺样品，并加热至预设温度，以使催化剂和第一液体硫磺样品均匀混合，得到目标溶液。

本发明实施例通过将催化剂放在容器的底部，并在催化剂的上部加入第一液体硫磺样品，这样在加热容器的底部时，催化剂可以逐渐熔化，且第一液体硫磺样品便可以充分融进催化剂中，得到混合均匀的目标溶液，提高催化剂的催化效果及利用率。

其中，由于第一液体硫磺中的平衡反应

是与液体硫磺母体的温度有关，若要测定液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量，则第一液体硫磺样品的温度就要与液体硫磺母液的温度一致，以提高测定的准确度。另外，当催化剂的熔点小于液体硫磺母液的温度且两者的温差差别不大时，在容器底部加热至容器内部温度为液体硫磺母液的温度时，催化剂能全部熔融成液体，并能和第一液体硫磺样品混合均匀，以提高催化剂的催化效果。那么，该步骤中的预设温度可为液体硫磺母液的温度，且预设温度与催化剂熔点之间的差值至多为30℃，例如可以为5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃等。

其中，当第一液体硫磺样品的总硫化氢浓度低于100ug/g时，加热时间可为15min～25min，举例来说，可以为15min、17min、19min、21min、23min、25min等；当第一液体硫磺样品的总硫化氢浓度大于100ug/g时，加热时间可为5min～15min，举例来说，可以为5min、7min、9min、11min、13min、15min等。下面将同一液体硫磺样品从取样开始至样品放入样品窗计时，分成多份，分别采用不同的时间开始试验，测得各个液体硫磺样品的红外光谱(吸光度)随时间的变化，得到结果，根据实验结果，液体硫磺样品中的总硫化氢浓度在小于5ug/g时，在测定过程中，总硫化氢含量在120min内没有变化；液体硫磺样品中的总硫化氢浓度在5ug/g～10ug/g时，总硫化氢含量分析结果在40min内没有变化；液体硫磺样品中的总硫化氢浓度在10ug/g～25ug/g时，总硫化氢含量在40min内变化较小；液体硫磺样品中的总硫化氢浓度在25ug/g～50ug/g时，总硫化氢含量的分析结果在30min内无变化；液体硫磺样品中的总硫化氢浓度在50ug/g～100ug/g时，总硫化氢含量在40分钟内无损失；液体硫磺样品中的总硫化氢浓度在100ug/g～200ug/g时，总硫化氢含量在15min内不损失；液体硫磺样品中的总硫化氢浓度在200ug/g～300ug/g时，总硫化氢含量在40min内无损失。

另外，本发明实施例中，催化剂可为苦味酸。其中，苦味酸的熔点为121.8℃，这与液体硫磺母液的温度(大多在145℃左右)相当，因此，在容器底部加热至容器内部温度为145℃时，苦味酸能全部熔融成液体，并能和第一液体硫磺样品均匀混合，进而可增加催化剂的催化效果。

进一步地，基于上述成分的催化剂，本发明实施例中，催化剂与第一液体硫磺样品的质量比为1：(80～120)，举例来说，可以设置为1：80、1：90、1：100、1：110、1：120等。通过如此设置，可有效地使催化剂达到对第一液体硫磺样品的催化效果，可提高第一液体硫磺样品中总硫化氢含量的测定精度。

更进一步地，催化剂与第一液体硫磺样品的质量比为1：100。通过如此设置，可有效地使催化剂达到对第一液体硫磺样品的催化效果，可提高第一液体硫磺样品中总硫化氢含量的测定精度。

针对于步骤S3而言，将与第一保护气体罐连通的第一保护气体排气管插入至目标溶液的中，然后向目标溶液内通气，以进行吹扫。其中，第一保护气体排气管至少插入到目标溶液深度的三分之二处。

通过如此设置第一保护气体排气管的插入深度，既可使第一保护气体顺利地进入至目标溶液中，也可将目标溶液中的气体全部吹扫出来，以提高液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量的测定精度。

另外，该步骤中的第一保护气体可以为氮气、氢气或惰性气体(例如氦气、氩气)等气体。考虑到氮气具有便于获取，且价格低廉的特点，本发明实施例优先采用。

考虑到第一液体硫磺样品从液体硫磺母液中取出后，由于外界因素，第一液体硫磺样品中的硫化氢会逸出，而造成液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量的测定精度不高的问题，因此，第一保护气体所吹扫的时间不能超过一定时间，则本发明实施例中，第一保护气体的吹扫时间为110min～130min，举例来说，可以设置为110min、115min、120min、125min、130min等。

进一步地，第一保护气体的吹扫时间可为120min，这样设置便可完全将第一液体硫磺样品中的硫化氢以及多硫化氢全部吹出，节省时间，简单易行。

针对于步骤S4而言，对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到第一液体硫磺样品中总硫化氢含量。

需要说明的是，碘量法为常规的碘量法，可具体为：将第一保护气体(例如氮气)吹扫出的气体通入乙酰氯中，生成沉淀，用碘对该沉淀进行反滴定，便可计算得到吹扫出的硫化氢以及多硫化氢的质量。

针对于步骤S5而言，可采用两种方法来确定液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。如附图2所示，第一种方法包括：

步骤S511、根据液体硫磺母液的温度，确定液体硫磺母液所对应的化学平衡常数。

其中，液体硫磺母液的化学反应式为：

则平衡常数K＝C_H2S/C_H2Sx。需要说明的是，该平衡常数K的计算公式中，C为总硫化氢含量，C_H2S为硫化氢含量，C_H2Sx为多硫化氢含量。平衡常数K与液体硫磺母液的温度有关，即一个温度对应一个平衡常数K，举例来说，在145℃下，平衡常数K等于1.37。

进一步地，上述平衡常数K可通过实验测得，仍以145℃下平衡常数K为例，可具体为，通过红外光谱仪测定多份固定温度(145℃)下的液体硫磺样品中的硫化氢和多硫化氢含量，并计算该温度下的平衡常数，按照加权平均方法，得到的平衡常数K值是1.37。

步骤S512、根据平衡常数以及总硫化氢含量，计算得到液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。

具体为，可根据公式C＝C_H2S+C_H2Sx以及K＝C_H2S/C_H2Sx，计算得到液体硫磺母液中硫化氢含量和多硫化氢含量。

如附图3所示，第二种方法包括：

步骤S521、向液体硫磺母液中取出第二液体硫磺样品。

该步骤可具体为，利用容器向液体硫磺母液中取出第二液体硫磺样品，其中，第二液体硫磺样品的质量可与第一液体硫磺样品的质量相同。

步骤S522、利用第二保护气体向第二液体硫磺样品内进行吹扫，并对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到第二液体硫磺样品中硫化氢含量。

该步骤可具体为，将与第二保护气体罐连通的第二保护气体排气管插入至第二液体硫磺样品中，然后向第二液体硫磺样品内通气，以进行吹扫，并对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到第二液体硫磺样品中硫化氢含量。

需要说明的是，硫化氢的活化能小于多硫化氢的活化能，在未向第二液体硫磺样品内加入催化剂的情况下，第二保护气体所吹扫的气体中有硫化氢气体，没有多硫化氢气体。而向第一液体硫磺样品内加入催化剂的情况下，催化剂首先降低硫化氢的活化能，硫化氢物质先逸出，然后，多硫化氢在催化剂作用下逐渐逸出。

其中，该步骤中的第二保护气体可以为氮气、氢气或惰性气体(例如氦气、氩气)等气体。考虑到氮气具有便于获取，且价格低廉的特点，本发明实施例优先采用。

考虑到第二液体硫磺样品从液体硫磺母液中取出后，由于外界因素，第二液体硫磺样品中的硫化氢会逸出，而造成液体硫磺母液中硫化氢的测定精度不高的问题，因此，第二保护气体所吹扫的时间不能超过一定时间，则本发明实施例中，第二保护气体的吹扫时间为230min～250min，举例来说，可以设置为230min、235min、240min、245min、250min等。

进一步地，第二保护气体的吹扫时间为240min，这样设置便可完全将第二液体硫磺样品中的硫化氢全部吹出，节省时间，简单易行。

步骤S523、将总硫化氢含量减去硫化氢含量，得到液体硫磺母液中多硫化氢含量。

下面以一个例子为例，对本发明实施例所提供的一类测定方法进行描述：

首先，向温度为145℃的液体硫磺母液中取出等质量的第一液体硫磺样品、第二液体硫磺样品。

其次，将质量比为1：100的苦味酸与第一液体硫磺样品均匀混合，并加热至145℃，以得到目标溶液。

其次，利用氮气向目标溶液内进行2h的吹扫，并对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到第一液体硫磺样品中总硫化氢含量。其中，将经氮气吹扫后的第一液体硫磺样品拿到红外仪器上分析发现，红外光谱图中硫化氢和多硫化氢峰没有了，分析结果显示为零(如表1所示)，由此可知，第一液体硫磺样品中的硫化氢和多硫化氢在催化剂作用下，经2h氮气吹扫全部被吹扫出来。故，用催化剂化学法分析其吹扫出来的总硫化氢质量为液体硫磺中硫化氢和多硫化氢的总量。

表1

其次，利用氮气向第二液体硫磺样品内进行4h的吹扫，并对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到第二液体硫磺样品中硫化氢含量。

最后，将总硫化氢含量减去硫化氢含量，得到液体硫磺母液中多硫化氢含量。其中，测定结果如表2所示。

表2

可见，与国家标准所提供的吹扫测定方法以及行业标准所提供的吹扫测定方法相比，本发明实施例所提供的测定方法不仅可保证测定结果的准确性，而且操作简便，不污染环境，不会对操作人员的身体健康造成受损。

需要说明的是，现阶段我国测定液体硫磺中硫化氢含量现有标准为国家标准：《工业硫磺第2部分：液体产品》，以及由西南油气田分公司天然气研究院起草的企业标准：《天然气处理厂产出硫磺中残留硫化氢的测定化学法》，见下表3。

表3

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液体硫磺中硫化氢和多硫化氢含量的测定方法，其特征在于，所述测定方法包括：

向液体硫磺母液中取出第一液体硫磺样品；

将所述第一液体硫磺样品与催化剂均匀混合并加热至预设温度，得到目标溶液；

将第一保护气体排气管插入至所述目标溶液中，以使第一保护气体对所述目标溶液进行吹扫，其中所述第一保护气体排气管至少插入到所述目标溶液深度的三分之二处；

对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到所述第一液体硫磺样品中总硫化氢含量；

根据所述总硫化氢含量，确定所述液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述预设温度为所述液体硫磺母液的温度，且所述预设温度与所述催化剂熔点之间的差值至多为30℃。

3.根据权利要求2所述的测定方法，其特征在于，所述催化剂为苦味酸。

4.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述催化剂与所述第一液体硫磺样品的质量比为1：(80～120)。

5.根据权利要求4所述的测定方法，其特征在于，所述催化剂与所述第一液体硫磺样品的质量比为1：100。

6.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述第一保护气体为氮气。

7.根据权利要求6所述的测定方法，其特征在于，所述第一保护气体的吹扫时间为110min～130min。

8.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述根据所述总硫化氢含量，确定所述液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量，包括：

根据所述液体硫磺母液的温度，确定所述液体硫磺母液所对应的化学平衡常数；

根据所述化学平衡常数以及所述总硫化氢含量，计算得到所述液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量。

9.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述根据所述总硫化氢含量，确定所述液体硫磺母液中硫化氢和多硫化氢含量，包括：

向所述液体硫磺母液中取出第二液体硫磺样品；

利用第二保护气体向所述第二液体硫磺样品内进行吹扫，并对吹扫出来的气体进行碘量法测定，得到所述第二液体硫磺样品中硫化氢含量；

将所述总硫化氢含量减去所述硫化氢含量，测定所述液体硫磺母液中多硫化氢含量。

10.根据权利要求9所述的测定方法，其特征在于，所述第二保护气体的吹扫时间为230min～250min。

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