ＩＣＳ７１.０８０.１０ Ｇ１７ 　　 ＳＨ 中华人民共和国石油化工行业标准 ＳＨ/Ｔ１５４９—２０２０ 代替ＳＨ/Ｔ１５４９—１９９３ 　 工业用轻质烯烃中水分的测定 在线分析仪使用导则 Ｌｉｇｈｔｏｌｅｆｉｎｓｆｏｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｕｓｅ—Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒ— Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｏｎｌｉｎｅａｎａｌｙｓｅｒｓ ２０２０￣１２￣０９发布 ２０２１￣０４￣０１实施 中华人民共和国工业和信息化部　发布前　　言 本标准按照ＧＢ/Ｔ１􀆰１—２００９给出的规则起草ꎮ 本标准代替ＳＨ/Ｔ１５４９—１９９３«工业用轻质烯烃中水分的测定　在线分析仪使用导则»ꎬ与ＳＨ/Ｔ １５４９—１９９３相比ꎬ主要技术变化如下: ———修改了范围(见第１章ꎬ１９９３版的第１章)ꎻ ———修改了“规范性引用文件”(见第２章ꎬ１９９３版的第２章)ꎻ ———在电容法中增加了氧化硅传感器(见３􀆰４ꎬ１９９３版的３􀆰４)ꎻ ———增加了近红外激光吸收光谱法(见３􀆰５)ꎻ ———增加了近红外波长迁移光谱法(见３􀆰６)ꎻ ———修改了安全措施(见４􀆰１ꎬ１９９３版的４􀆰１)ꎻ ———修改了分析仪的安装及准备(见４􀆰２ꎬ１９９３版的４􀆰２)ꎻ ———修改了校准(见４􀆰３ꎬ１９９３版的４􀆰３)ꎻ ———修改了测定(见４􀆰４ꎬ１９９３版的４􀆰４)ꎻ ———修改了结果的表示(见第５章ꎬ１９９３版的第５章)ꎮ 本标准由中国石油化工集团有限公司提出ꎮ 本标准由全国化学标准化技术委员会石油化学分技术委员会(ＳＡＣ/ＴＣ６３/ＳＣ４)归口ꎮ 本标准起草单位:中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院、中国石化扬子石油化工有限 公司、中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司ꎮ 本标准主要起草人:叶志良、王川、孙海燕、梁小飞、徐春艳ꎮ 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: ———ＳＨ/Ｔ１５４９—１９９３ꎮ ⅠＳＨ/Ｔ１５４９—２０２０工业用轻质烯烃中水分的测定 在线分析仪使用导则 　　警告———本标准并不是旨在说明与其使用有关的所有安全问题ꎮ使用者有责任采取适当的安全与 健康措施ꎬ保证符合国家有关法规的规定ꎮ １　范围 本标准给出了测定轻质烯烃气体中微量水分的在线分析仪的工作原理、一般特征、分析程序和结 果报告等要求的指南ꎮ 本标准并未涉及轻质烯烃中微量水分在线分析仪的所有技术ꎬ未予介绍的技术并不意味着其无效ꎮ 由于强极性的水分子在玻璃或者金属表面具有较强的吸附能力ꎬ因此在分析工作中气体中微量水 分含量的准确测定较为困难ꎬ目前解决该问题的较好办法是采用在线分析技术ꎬ在样品气流中进行连 续测定ꎬ不宜采用以采样方式进行的非连续测定方法ꎮ ２　规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的ꎮ凡是注日期的引用文件ꎬ仅注日期的版本适用于本文 件ꎮ凡是不注日期的引用文件ꎬ其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件ꎮ ＧＢ/Ｔ５８３２􀆰１　气体分析微量水分的测定　第１部分:电解法 ＧＢ/Ｔ５８３２􀆰２—２０１６　气体分析微量水分的测定　第２部分:露点法 ＧＢ/Ｔ１３２８９—２０１４　工业用乙烯液态和气态采样法 ＧＢ/Ｔ１３２９０—２０１４　工业用丙烯和丁二烯液态采样法 ＪＪＦ１２７２　阻容法露点湿度计校准规范 ＪＪＧ５００　电解法湿度计检定规程 ＪＪＧ２０４６—１９９０　湿度计量器具 ３　各种在线水分分析仪的工作原理和一般特征 ３􀆰１　电解法水分仪 　　将两根细铂丝平行缠绕在涂有五氧化二磷薄层的玻璃棒上ꎬ然后将棒插入一支玻璃管中ꎬ并在两 根铂丝间施加直流电压ꎮ当恒定流速的气体样品通过玻璃管时ꎬ气体中的水分被五氧化二磷薄层连续 吸收生成磷酸ꎬ并被完全电解为氢和氧ꎬ同时五氧化二磷得以再生ꎮ这时电解电流和气体样品中的水 分含量成正比ꎮ通过测定电流强度和气体流速ꎬ即可按库仑定律计算水分含量ꎮ测试原理和计算方法 可参见ＧＢ/Ｔ５８３２􀆰１ꎮ 测量范围:０􀆰１ｍＬ/ｍ３~１０００ｍＬ/ｍ３ꎮ 优点: ———耐腐蚀ꎮ 缺点: １ＳＨ/Ｔ１５４９—２０２０———不适用于≥Ｃ３的烯烃ꎬ因其在强酸条件下易聚合ꎻ ———氨也会产生和水一样的信号ꎻ ———五氧化二磷薄层易受损ꎮ ３􀆰２　冷镜面露点法水分仪 使恒压气体样品通过露点仪测定室中的抛光金属镜面ꎬ利用干冰或热电制冷法缓慢冷却镜面ꎬ采 用光电器件检测冷镜面上的结露状态ꎬ通过自动控制使冷镜面上的露(或霜)与气体中的水蒸气呈相 平衡状态ꎬ此时测得的镜面温度即为露点温度ꎮ该露点温度下水的饱和蒸气压与测定池内气体压力之 比ꎬ即为以体积分数表示的水分含量ꎬ由露点温度和气体中饱和水蒸气压的对应关系ꎬ经换算或查表 (详见ＧＢ/Ｔ５８３２􀆰２—２０１６的附录Ａ)ꎬ即可得到样品气体中的水分含量ꎮ 测量范围:０􀆰０１ｍＬ/ｍ３~６０００ｍＬ/ｍ３ꎮ 优点: ———属直接测量ꎬ对校准要求较低ꎻ可采用单点校准代替全量程校准ꎻ ———耐腐蚀ꎮ 缺点: ———镜面容易污染ꎻ ———除水以外的其他物质也能在镜面结露ꎬ特别是≥Ｃ３的烯烃ꎻ ———镜面达到平衡的时间很长ꎮ ３􀆰３　石英晶体振荡法水分仪 使恒压的气体样品通过表面涂覆吸湿膜的石英晶体振荡器ꎬ吸湿膜吸收水分后增加了吸湿单元的 质量ꎬ从而使石英晶体的振荡频率减小ꎮ通过准确测定在样品气流和参比气流中的频率变化ꎬ并与内 置在水分仪系统中的标准数据进行对比ꎬ得到样品气体中的水分含量ꎮ本方法可通过样品气体和标准 气体周期性地自动切换对分析仪进行校准核查ꎬ需要设置可长期使用的内部校准装置ꎮ 测量范围:０􀆰１ｍＬ/ｍ３~２５０００ｍＬ/ｍ３ꎮ 优点: ———较宽的测量范围ꎻ ———适用于各类烯烃ꎻ ———耐腐蚀ꎻ ———内置校准系统ꎬ增强了结果计量可靠性ꎮ 缺点: ———尘埃颗粒会沾污晶体表面ꎻ ———氨的干扰也较灵敏ꎮ ３􀆰４　多孔金属膜覆盖氧化铝或氧化硅的电容法水分仪 在金属基体上制备氧化铝或氧化硅薄层ꎬ然后在薄层表面经蒸发制得多孔金属膜ꎬ以氧化铝或氧 化硅薄层为电解质、金属膜与金属基体为极板组成电容法传感器ꎮ将恒压气体样品通过传感器ꎬ样品 气体中的水分扩散进入氧化铝或氧化硅薄层并与气相环境达到动态平衡ꎬ电容器回路中的介电常数、 振荡频率等特性参数同气相中的水分含量之间存在着特征函数关系ꎬ准确测量该特性参数ꎬ即可由内 置的特征函数曲线求得水分含量ꎮ 测量范围:０􀆰０１ｍＬ/ｍ３~２０００００ｍＬ/ｍ３ꎮ 优点: ———较宽的测量范围ꎻ ２ＳＨ/Ｔ１５４９—２０２０———适用于各类烯烃ꎻ ———传感器小巧ꎬ安装简单ꎮ 缺点: ———不耐腐蚀ꎻ ———氨有干扰ꎻ ———校准值不稳定ꎬ易漂移ꎮ ３􀆰５　近红外激光吸收光谱法水分仪 由激光器产生一束和水分子的近红外特征吸收波长一致的激光进入光腔ꎬ激光光束在腔镜之间来 回反射振荡ꎬ并从光腔一端射出检测器ꎮ将恒压气体样品通过光腔ꎬ样品气体中的水分对特征吸收波 长的近红外激光进行吸收ꎬ激光的衰减程度与光腔内被测水分的吸收强度成正比ꎬ并符合朗伯比尔定 律ꎮ通过准确测量样品对激光的吸光度ꎬ即可由标准曲线求得样品水分含量ꎮ 测量范围:０􀆰０３ｍＬ/ｍ３~１００００ｍＬ/ｍ３ꎮ 优点: ———响应快速灵敏ꎻ ———检测限低ꎻ ———可适用于腐蚀性气体ꎻ氨气无干扰ꎮ 缺点: ———样品中其他杂质易产生背景干扰ꎮ ３􀆰６　近红外波长迁移光谱法水分仪 将恒压气体样品通过表面经热固化技术形成的０􀆰３ｎｍ微孔结构层的传感器表面ꎬ样品中外径为 ０􀆰２８ｎｍ的水分子通过传感器表面进入传感器内腔ꎬ与气体样品中的气体介质有效分离ꎮ分析仪控制器 发射出一束７９０ｎｍ~８２０ｎｍ的近红外光ꎬ通过光纤电缆传送给传感器ꎬ进入传感器内腔的水分子会引 起光的波长的变化ꎬ该变化量与样品气中的水分含量成相应的比例关系ꎮ通过测量光的波长变化量ꎬ 可计算得到样品的水分含量ꎮ 测量范围:０􀆰５ｍＬ/ｍ３~１００００ｍＬ/ｍ３ꎮ 优点: ———耐腐蚀、抗干扰ꎬ维护方便ꎮ ———既可测量气体中的微量水分ꎬ也可测量液态样品中的微量水分ꎻ ———可直接安装在工艺主管线测量ꎮ 缺点: ———氨有干扰ꎮ ４　测定步骤 ４􀆰１　安全措施 　　本标准所涉及的乙烯、丙烯和碳四烯烃ꎬ均为易燃、易爆物质ꎬ在现场所使用的电源、风机等电 气设备ꎬ均应为防爆型结构ꎬ并符合国家的有关规定ꎮ 本标准所涉及的各种在线分析仪或传感器均需安装在有样品气体流动的密闭管道中进行工作ꎬ若 为确保样品气体的压力、温度和流量满足分析需要ꎬ可设置采样回路与在线分析仪或传感器连接ꎬ因 此在取自物料输送管道的气体样品流经在线分析仪或传感器并完成分析后ꎬ应安装回收管线将样品返 ３ＳＨ/Ｔ１５４９—２０２０回管道中ꎮ否则ꎬ应将样品气体通过合适的处理装置排入到低压火炬管线中ꎬＧＢ/Ｔ１３２８９—２０１４和 ＧＢ/Ｔ１３２９０—２０１４的附录Ａ中给出了剩余样品排放系统的图示说明ꎮ ４􀆰２　分析仪的安装及准备 本标准所涉及的各种在线分析仪和传感器应按照制造商推荐的条件进行安装ꎮ样品气体的压力、 温度和流量ꎬ对在线分析仪或传感器的正常运行和测定结果的准确性有直接影响ꎬ应进行严格控制ꎬ 必要时还要采取防护措施防止异常情况发生ꎮ由于空气中的水含量远高于样品中的水含量ꎬ因此在安 装时必须保证测量系统的气密性ꎬ使用过程中还应定期检查ꎮ 轻质烯烃气体样品中的水分测量ꎬ特别在含水量较低时ꎬ是一个疑难的问题ꎮ这是因为强极性的 水分子在测量系统的极性表面ꎬ比如金属管道、阀门的表面ꎬ产生较强的吸附现象ꎬ低温条件下这种 吸附现象更为明显ꎮ因此安装时ꎬ应尽可能缩短连接在线分析仪或传感器的进样管道长度ꎬ如果可