刘明军
（国能榆林化工有限公司，陕西 榆林719300）
［摘 要］煤基乙醇酒精度的准确测定，对于生产过程的控制和产品质量的保证至关重要。为寻求更快捷、更准确的工业乙醇酒精度的测定方法，对密度仪法、酒精度计法、气相色谱法和红外光谱法进行对比试验，通过对各分析方法的原理、标定与分析过程、精度及可行性等方面进行综合分析，认为红外光谱法和密度仪法有着较好的应用前景，尤其是密度仪法，具有样品量少、操作简便、分析速度快、准确度高、重现性好以及所用仪器设备相对简单且价格较为经济实惠等优点，适用于有大量乙醇酒精度测定需求的场景。目前，国能榆林化工有限公司已将密度仪法作为煤基乙二醇装置副产工业乙醇酒精度测定方法及工业乙醇生产过程控制分析方法。
［关键词］煤基乙醇；酒精度测定；密度仪法；酒精度计法；气相色谱法；红外光谱法；对比分析
［中图分类号］TQ075+.1 ［文献标志码］A ［文章编号］1004-9932（2025）01-0053-04
0 引 言
煤基乙二醇生产过程中，通过增设脱乙醇塔对粗乙二醇进行精馏，可以得到副产品工业级乙醇，而酒精度是工业乙醇产品等级判断的重要指标，这就使得酒精度分析测定的准确度至关重要。有机化工产品生产过程中，有机物含量是各类工艺装置运行的主要监控指标，样品测定过程中，测定结果的影响因素很多，既有主观因素，也有客观因素，要使各种因素对测定结果的影响程度降至最小，需积极主动探索有效而准确的测定方法与过程。
煤基乙二醇装置副产乙醇是一种重要的化工原料，如用乙醇制乙醚、乙醛、乙酸等；乙醇具有广泛的溶解性，是重要的有机溶剂，用于溶解树脂、制作涂料等。煤基（工业）乙醇酒精度的准确测定[1]，对于生产工况的控制和产品质量的保证至关重要。业内有多种测定方法，如密度仪法、酒精度计法、气相色谱法和红外光谱法等，这些方法各有千秋，目前，酒精度的测定往往采用《酒精通用分析方法》（GB/T 394.2—2008）中的酒精度计法，酒精度计法测量简单，操作方便，但操作过程误差较大，测定结果重现性不好，精密度不高；目前业内有使用气相色谱法的，其具有选择性好等特点，但标定过程复杂，色谱仪维护繁琐，分析时间较长。经了解，在仪器分析领域里，有密度仪法和红外光谱仪法可以测量工业乙醇酒精度，但尚无密度仪法和红外光谱仪法的实际应用案例，且尚未进行全面的对比分析与新型应用探究。为寻求更快捷、更准确的工业乙醇酒精度的测定方法，对密度仪法、酒精度计法、气相色谱法和红外光谱法进行对比试验，汇总分析试验数据，总结每一种分析方法的优缺点及分析数据的准确性，以便寻找一种快速、准确的分析方法，满足工业乙醇酒精度的测定需求，为煤基乙二醇装置副产乙醇酒精度的准确测定提供科学依据与技术支持，以期推动煤基乙醇酒精度测定方法的标准化、规范化、创新化。以下对有关情况作一介绍。
1 仪器与试剂
1）气相色谱仪：日本岛津GC-2014型，配有分流/不分流进样口、极性多孔高聚物键合毛细管柱、氢火焰离子化检测器、数据记录处理系统；载气为氮气。
2）红外光谱仪：赛默飞AntarisⅡ红外光谱仪。
3）精密酒精计：90°～100°，分度值为0.1%（体积分数）；量筒、温度计等玻璃器皿。
4）密度仪：安东帕DMA 4500M数字密度仪，密度测量范围0～3 g/cm3，涉及二元混醇密度与浓度的计算，温度测量准确度±0.03 ℃，内置帕尔贴恒温装置。
5）试剂：工业乙醇。
2 测定方法
2.1 气相色谱法
2.1.1 分析原理
气相色谱[2]测量乙醇含量的原理是，基于组分蒸气压、极性的不同，载气带着样品蒸气在固定液中不停地吸附和解吸，吸附能力强的组分保留时间长，吸附能力弱的组分保留时间短，直至各组完全分离，通过柱后检测器依次被检测出来，并转换为电信号送至色谱数据处理系统绘出色谱图，给出酒精分子的定性、定量分析结果。
2.1.2 分析过程
1）标定校准。标定校准参数：汽化室温度200 ℃、柱流量0.8 mL/min、分流比30:1；柱箱升温程序，起始温度50 ℃、保持5 min，以5 ℃/min速率升至180 ℃并保留10 min，检测器温度250 ℃；校准溶液使用浓度分别为79.5%（质量分数，下同）、90%、95%的乙醇标准溶液，其他组分为煤制乙二醇装置副产乙醇中可能存在的杂质[3]。使用上述参数及校准溶液重复进样3次，得到数据文件，绘制校准曲线Y=1371480X（式中：Y——峰面积；X——乙醇浓度），其相关系数为0.999 994 5。
2）分析过程。将制备好的待测样品经自动进样器以液体形式注入色谱仪进样口，在进样口汽化室内高温条件下进行汽化，然后载气带着样品经过色谱柱分离，将各组分依次送入氢火焰离子化检测器进行检测，得到酒精分子对应的响应值，据检测器输出的保留时间、信号强度和峰面积进行定性和定量分析，最终计算得出样品中酒精分子的浓度，进而确定样品的酒精度。
2.2 红外光谱法
2.2.1 分析原理[4]
红外光谱仪使用一束光源发出近红外光，近红外光经过样品后，透射或反射出的光所携带的有效信息被检测器接收，检测器测量被吸收光的强度并将其转换为光谱信息图，红外光谱信息图与所测物质的含量数据采用化学计量学方法建立定量分析模型，采集样品光谱数据输入到分析模型，从而可快速准确地得到样品的酒精度。
2.2.2 分析过程
更多内容详见《中氮肥》2025年第1期