液氯微量水分含量测定仪

氯气作为基础化工原料，其水分含量直接影响生产工艺与设备安全。本文系统研究了电解法检测氯气中微量水分的原理、仪器构成及关键技术，通过对比实验验证了该方法的准确性（相对误差＜±5%），并提出了温度补偿与电极维护等优化方案。

1. 引言

氯气在PVC生产、水处理等领域应用广泛，但含水量超过50ppm时会加剧设备腐蚀（如钛管式换热器腐蚀速率提升300%）。传统露点法存在氯气干扰问题，而电解法凭借高灵敏度（检测下限0.1ppm）成为主流方法。

遵循标准：

Ø GB/T 5832.1-2016 《气体分析 微量水分的测定 第1部分：电解法》

Ø GBT 5138-2021 《工业用液氯》

Ø HGT 3941-2007 《工业用液氯水分含量的测定电量法》

原理说明：

利用五氧化二磷等材料吸湿后分解成极性分子，从而在电极上积累电荷的特性，当被分析的样气进入电解池内，气体中的水分即被涂敷在探头表面的P205 吸湿剂完全吸收，并被加在探头电极上的直流电压电解成氢气和氧气并随样气排出。测量时其反应过程如下:P2O5+3H2O→ 2H3PO4 吸湿过程4H3PO4→2P2O5+6H2↑ + 3O2↑ 电解过程 样气在电解过程中，产生电解电流。根据法拉第电解定律和气体状态方程可导出，在一定温度、压力和流量条件下产生的电解电流正比与气体中的水含量，只要测量出电解电流的大小即可测出气体的含水量。

技术参数：

Ø 型号：KN-300Y

Ø 分析原理：电解法五氧化二磷原理

Ø 量程范围：0-2000ppm（中间量程可定制）

Ø 精 度：0-100PPM≤土5%FS，0-1000PPM≤土2%FS

Ø 重 复 性：≤±0.5％F.S

Ø 稳 定 性：≤±2%F.S/7d

Ø 分 辨 率：0.1ppm

Ø 响应时间：T90≤10min

Ø 工作环境：温度－25℃～＋55℃；湿度≤90%RH（无结露）

Ø 样气压力：0.05 MPa≤入口压力≤0.1MPa(出气口必须为常压)

Ø 样气流量：100ml/min

Ø 工作电源：220VAC±10%，50Hz±5%（充电电源）；仪器自带可充电电池

Ø 数据记录：3000条

Ø 显示单位：体积比（ppm/v）、%

Ø 报警方式：蜂鸣音报警，报警限可在量程内任意设置

Ø 操作方式：按键操作

3. 实验方法与数据分析

3.1 标准曲线建立

采用NIST标准湿度发生器（SRM 1617）标定，在0-100ppm范围内呈现线性关系（R²=0.998）：

3.2 干扰因素测试

干扰物浓度读数偏差HCl1%+12%Cl₂O500ppm-8%

检测氯气中微量水分的意义和作用主要体现在以下核心领域：

一、工艺安全与设备防护

1. 抑制腐蚀：水分与氯气反应生成盐酸（HCl）和次氯酸（HClO），加速金属设备腐蚀。例如，钛合金换热器在含水氯气中腐蚀速率可提升300%以上，水分控制（通常要求＜50ppm）是延长设备寿命的关键措施。
2. 预防事故：水分可能引发氯气与有机物（如润滑油）的剧烈反应，增加燃爆风险；此外，氯气泄漏时遇水生成的强腐蚀性酸雾将扩大危害范围。

二、产品质量与工艺效率

1. 保障产品纯度：在氯碱工业中，液氯水分超标（如＞50ppm）会导致后续聚氯乙烯（PVC）合成反应产生杂质，降低产品等级。
2. 保护催化剂活性：石化加氢工艺中，氯气若含过量水分，会毒化贵金属催化剂（如铂、钯），显著降低反应效率并增加更换成本。

三、合规性与标准符合

1. 满足行业法规：国标GB/T 5138明确规定了液氯水分限值（如Ⅰ类液氯≤40ppm），水分检测是企业合规生产的强制要求。
2. 避免环境风险：水分超标的氯气泄漏后会形成酸性沉降物，污染土壤和水体，需通过实时监测规避环保违规。

四、经济性与维护成本控制

1. 降低维修费用：石化企业通过在线水分监测可减少设备腐蚀维修，典型案例显示年节省成本超23万元。
2. 优化能耗：氯气干燥塔的分子筛再生周期需依据水分数据调整，精准控制可延长40%使用寿命，年节能收益达200万元。

五、检测技术选择依据

针对氯气强腐蚀特性，电解法（五氧化二磷涂层）因以下优势成为主流方案：

• 抗腐蚀性：P₂O₅涂层耐受氯气、氯化氢等强腐蚀气体；
• 高精度：检测下限达0.1ppm（露点法受氯气干扰精度不足）；
• 快速响应：响应时间＜1秒，满足实时工艺调控需求。

总结：氯气水分检测是贯穿生产安全、产品质量、合规管理及经济效益的核心环节。采用耐腐蚀的电解法技术实时监控微量水分（0–100ppm），可同步实现风险防控与资源优化，对化工、电子、水处理等行业具有不可替代的价值