TCVN12545-3:2019

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12545-3:2019 (ISO 10101-3:1993) về Khí thiên nhiên - Xác định hàm lượng nước bằng phương pháp Karl Fischer - Phần 3: Quy trình đo điện lượng TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 12545-3:2019 ISO 10101-3:1993 KHÍ THIÊN NHIÊN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KARL FISCHER - PHẦN 3: QUY TRÌNH ĐO ĐIỆN LƯỢNG Natural gas - Determination of water by the Karl Fischer method - Part 3: Coulometric procedure Lời nói đầu TCVN 12545-3:2019 hoàn toàn tương đương với ISO 10101-3:1993 . TCVN 12545-3:2019 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC193 Sản phẩm khí biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Ch ấ t lượng đề nghị , Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Bộ TCVN 12545 (ISO 10101) Khí thiên nhiên -Xác định hàm lượng nước bằng phương pháp Karl Fischer , gồm các tiêu chuẩn sau: - TCVN 12545-1:2019 (ISO 10101-1:1993), Phần 1: Yêu cầu chung ; - TCVN 12545-2:2019 (ISO 10101-2:1993), Phần 2: Quy trình chuẩn độ; - TCVN 12545-3:2019 (ISO 10101-3:1993), Phần 3: Quy trình đo điện lượng. KHÍ THIÊN NHIÊN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KARL FISCHER - PHẦN 3: QUY TRÌNH ĐO ĐIỆN LƯỢNG Natural gas - Determination of water by the Karl Fischer method - Part 3: Coulometric procedure CẢNH BÁO: Phải tuân thủ các quy định về an toàn, nếu các thiết b ị được đặt trong khu vực nguy hại. V ì tính độc và mùi của pyridin, nên người sử dụng cần đảm bảo chắc chắn phải c ó sự thông thoáng đầy đủ. 1 Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định quy trình đo điện lượng để xác định trực tiếp hàm lượng nước bằng phương pháp Karl Fischer. Tiêu chuẩn này áp dụng đối với khí thiên nhiên và các khí khác không phản ứng với thuốc thử Karl Fischer. Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các nồng độ nước từ 5 mg/m 3 đến 5000 mg/m 3 . Các thể tích được biểu thị bằng mét khối tại nhiệt độ 273,15 K (0 °C) và áp suất 101,325 kPa (1 atm). 2 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết đ ể áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đ ổ i, b ổ sung (nếu có). TCVN 12545-1 (ISO 10101-1) Khí thiên nhiên - Xác định hàm lượng nước bằng phương pháp Karl Fischer - Phần 1: Yêu cầu chung. ISO 5725:1986, Precision of test method - Determination of repeatability and reproducibity for a standard test method by interlaboratory tests (Độ chụm của phương pháp thử - Xác định đ ộ lặp lại và độ tái lập đối với phương pháp thử tiêu chuẩn bằng các thử nghiệm liên phòng). 3 Nguyên tắc Cho một thể tích khí xác định đi qua bình chuẩn độ, ở đó nước bị hấp thụ bởi dung dịch anot. I -ốt cần thiết để xác định hàm lượng nước bằng phản ứng Karl Fischer được sinh ra từ iodua. Điện lượng tỷ lệ thuận với khối lượng i-ốt được sinh ra, nhờ đó xác định được hàm lượng. Nguyên tắc và các phản ứng h óa học của phương pháp Karl Fischer được quy định trong TCVN 12545-1 (ISO 10101-1), Điều 3 và Điều 4. Các ảnh hưởng cũng được nêu trong Điều 4 của TCVN 12545-1 (ISO 10101-1). 4 Thuốc thử 4.1 Thuốc thử được tổng hợp đặc biệt đối với phép xác định điện lượng CHÚ THÍCH 1: Thành phần đi ể n hình của dung dịch anot như sau: triclorometan 34 % khối lượng, tetraclorometan 3 % khối lượng, metanol 22 % khối lượng, chất còn lại là lưu huỳnh dioxit và pyridin C ó thể sử dụng các thuốc th ử khác đối với phép xác định điện lượng bằng phương pháp Karl Fischer, nếu ch ú ng thích hợp. 4.2 Dung dịch chuẩn, nghĩa là hỗn hợp nước và metanol có hàm lượng nước là 5,0 mg/L ± 4 % hoặc 10,0 mg/L ± 4 %. Bảo quản dung dịch này trong bình được đậy kín bằng nút. 4.3 Phospho pentoxit, với chất ch ỉ thị. 5 Thiết bị, dụng cụ Sơ đồ của b ì nh chuẩn độ được nêu trong Hình 1 và sơ đồ của thiết bị đ ầy đ ủ được trình bày trong Hình 2. Hình 3 và Hình 4 tương ứng minh h ọa đường vào khí với van 3 chiều và ống làm khô trong đ ư ờng ra khí. Tất cả các bộ phận tiếp xúc với khí phải được làm từ thủy tinh và thép không g ỉ . Các bộ nối mềm phải là polycloropren hoặc vật liệu đàn hồi flo. Rotor của vòi đường vào khí phải là polytetrafluoroetylen. 6 Lấy mẫu Xem TCVN 12545-1 (ISO 10101-1), Điều 5. CH Ú D Ẫ N: 1 Khoang catot 2 Khoang anot 3 Catot 4 Anot 5 Màng ngăn 6 Điện cực đôi platin 7 Đường khí vào 8 Các ống làm khô 9 Máy khuấy từ Hình 1 - Bình chuẩn độ Hình 2 - Thiết bị Karl Fischer đ ố i với phép xác định điện lượng - Bộ lắp ráp điển hình Hình 3 - Đường khí vào với van ba chiều Hình 4 - Ố ng làm khô trong đường khí ra 7 Cách tiến hành 7.1 Lắp đặt Tuân thủ các hướng dẫn của nhà sản xuất về việc bổ sung các thuốc thử vào bình chuẩn độ, bật thiết bị và xác định nước ban đầu. 7.2 Thử nghiệm đáp ứng Rửa xylanh dung tích 10 μ L hai lần bằng dung dịch chuẩn (4.2) và đưa vào lượng đã đo (khoảng 10 μ L) vào khoang anot với đầu kim nằm dưới bề mặt của chất lỏng. Bật máy khuấy từ và bắt đầu phép xác định. Các kết quả, được tính bằng microgam, phù hợp với khối lượng của nước đưa vào dung dịch chuẩn nên nằm trong phạm vi độ lặp lại dự kiến. Nếu không đạt được sự phù hợp tốt, tìm kiếm các lỗ i, kỹ thuật trong thiết bị và giải quyết nó trước khi sử dụng. 7.3 Phép đo Bật máy khuấy từ. Thổi sạch đường mẫu thông ra ngoài qua van ba chiều. Điều chỉnh van ba chi ều để khí trực tiếp đi vào b ì nh chuẩn độ và điều chỉnh lưu lượng khí từ 30 L/h đến 40 L/h . Đo lưu lượng tại cửa ra từ bình với đồng hồ đo khí ướt. Thể tích khí được sử dụng phụ thuộc vào nồng độ dự kiến của nước. Khi thể tích khí này đã đi qua bình, quay van ba chiều về vị trí cũ. CH Ú THÍCH 2: Lưu lượng dòng tối ưu phụ thuộc vào dạng hình học của thiết bị. Kiểm tra xem tất cả nước có được hấp thụ hết không, cần tiến hành bằng cách cho qua thể tích khí tương tự tại các tốc độ dòng kh á c nhau l à đảm bảo rằng nhận được các kết quả bằng nhau. Đối với các nồng độ nước thấp, nên l ùi phép xác định cho đến khi một thể tích cần thiết đi qua. Quy tr ì nh xác định chậm lại chỉ có th ể được áp dụng nếu có sẵn đặc điểm chương tr ì nh trên thiết bị đo điện lượng, sau đó tiếp tục bù trừ đối v ớ i nền trên toàn thời gian nhập vào bộ nhớ. Nếu quy tr ình này được sử dụng, người vận hành phải được hài lòng rằng bù trừ tự động đối với độ trôi zero là vẫn được áp dụng một cách chính xác. Độ trôi nên là không đổi trong suốt toàn bộ thời gian xác định. 7.4 Phép thử trắng Trong trường hợp các nồng độ nước (nhỏ hơn 100 mg/m 3 ), tiến hành phép xác định trắng để hiệu chính đ ố i với phần hao hụt i-ốt do bay hơi trong quá trình mẫu khí thổi qua. Cuối cùng, lắp cột hấp thụ được nhồi phospho pentoxit (4.3) càng gần đường vào bình chuẩn độ càng tốt. Cho lượng khí khô đi qua, trong cùng các điều kiện như chúng được áp dụng đối với mẫu thực (tốc độ dòng, thời gian, áp suất và nhiệt độ). Lặp lại phép thử trắng cho đến khi đạt được mức không đổi. CHÚ THÍCH 3: Nồng độ hơi nước cân bằng những lượng phospho pentoxit đến 0,2 mg/m 3 . Trong các điều kiện xung quanh, i-ốt mất đi do bay hơi sẽ tương đương với các nồng độ nước từ 1 mg/m 3 đến 4 mg/m 3 . Các hàm lượng của chất hấp thụ nên được thay thế khi khu vực bị nhuộm màu chiếm hơn 50 % chiều dài chất hấp thụ. 8 Biểu thị kết quả 8.1 Phương pháp tính toán Hàm lượng nước của khí, tính bằng miligam trên mét khối tại 273,15 K (0 °C) và 101,325 kPa (1 atm), theo công thức sau: Trong đó m o là khối lượng của nước nhận được trong phép thử trắng, tính bằng microgam; m 1 là khối lượng của nước nhận được trong phép xác định mẫu, tính bằng microgam; θ A là nhiệt độ của khí trong đồng hồ khí thử nghiệm-ướt, tính bằng độ C; V A là thể tích của khí đi qua b ì nh chuẩn độ, tính bằng lít; p A là áp suất tuyệt đối của khí trong đồng hồ đo khí th ử nghiệm-ướt, tính bằng kilipascal; p w là áp suất hơi của nước tại nhiệt độ θ A , tính bằng kilopascal. Nếu cần, hàm lượng nước có thể được hiệu chính đối với các ảnh hưởng do các hợp chất lưu huỳnh được nêu trong Điều 4 của TCVN 12545-1 (ISO 10101-1). Biểu thị hàm lượng nước là ρ (H 2 O ), tính bằng miligam trên met khối, chọn số lượng các chữ số có nghĩa theo giá trị của độ lặp lại. 8.2 Độ chụm 8.2.1 Độ lặp lại, r Nếu một thí nghiệm viên xác định hai kết quả khác nhau trong các điều kiện lặp lại, cả hai kết quả phải được xem xét là có thể chấp nhận và phù hợp với TCVN 12545-3 (ISO 10101-3), miễn là chúng không khác nhau nhiều hơn giá trị số của r trình bày trong Hình 5, được xác định theo ISO 5725. 8.2.2 Độ tái lập, R Nếu các phòng thử nghiệm khác nhau xác định các kết quả trong các điều kiện có thể so sánh, cả hai kết quả phải được xem xét là có thể chấp nhận và phù hợp với TCVN 12545-3 (ISO 10101-3), miễn là chúng không khác nhau nhiều hơn giá trị số của R trình bày trong Hình 5, được xác đ ị nh theo ISO 5725. Hình 5 - Độ lặp lại r và độ tái lập R 9 Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm ít nhất các thông tin sau. a) Viện dẫn tiêu chuẩn này; b) Ngày tháng lấy mẫu hoặc thử nghiệm; c) Địa điểm lấy mẫu hoặc thử nghiệm; d) Phép phân tích được thực hiện tại hiện trường hay mẫu được quay tr ở lại phòng thử nghiệm ; e) Nhiệt độ và áp suất của dòng khí tại thời điểm lấy mẫu hoặc phân tích; f) Nồng độ và sự hiệu chính đối với các chất gây nhiễu có trong khí; g) Bất kỳ sự sai khác nào so với quy trình quy định.