在裂解脱碳工艺中，哌嗪作为脱碳剂的关键组分，其含量直接影响CO2脱除效率。由于实际的脱碳剂中哌嗪含量低，杂质多，采用CS2衍生化滴定，利用选择性反应减少干扰以提高数据稳定性。但其操作复杂，操作风险高且系统误差显著。本试验建立的气相色谱分析法避免了复杂的样品前处理，同时提高了低浓度检测的准确性。同时，结合实际应用，比较了新方法与传统方法在脱碳剂哌嗪分析中的差异。
1 脱碳剂样品特性对方法选择的影响
脱碳剂通常为含水体系（约60%～70%水分），除主成分哌嗪外（含量约3%），常含有多胺类共存体（如MEA、DEA）、降解产物（如乙二胺、乙醇胺、羟乙基哌嗪）、沉积无机盐（如碳酸钾、硫酸钠等）、固体悬浮物（如活性炭微粒、氧化铁等）等。在分析哌嗪含量时其他组分会对分析结果产生一定影响。其主要影响见表1。
2 实验部分
2.1 实验原理
（1) CS2衍生化滴定法：酸化样品后用氢氧化钠标准溶液滴定至酚酞终点（消除MDEA等碱性物质干扰），加入CS2与哌嗪生成二硫代氨基甲酸，再用氢氧化钠标准溶液滴定至终点（pH=8.3），根据两次消耗的氢氧化钠标准溶液的体积与标准溶液的浓度计算哌嗪的含量。
（2）色谱法：采用DB-WAX色谱柱，通过胺类化合物与固定相中聚乙二醇的氢键作用差异实现分离，根据哌嗪峰面积与外标校正因子计算哌嗪的含量[3]。
2.2 主要仪器与试剂
2.2.1 设备
气相色谱仪： 配备有7693A(G4513A）自动进样器，SSL进样口、DB-WAX色谱柱（30m×0.32mm×0.5μm）及FID检测器；电子天平：梅特勒ME204E（精度0.0001g）；可调电炉：莱博泰科EG38A。
2.2.2 试剂
哌嗪标样：纯度≥99.9%，大连大特气体有限公司产品；乙二胺：纯度≥99.5%，大连大特气体有限公司产品；碳酸钾：纯度≥99.0%，天津市科密欧化学试剂有限公司产品；盐酸标准溶液：浓度0.500mol/L，天津市科密欧化学试剂有限公司产品；氢氧化钠标准溶液(除去碳酸盐)：浓度0.500mol/L，天津市科密欧化学试剂有限公司产品；二硫化碳：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司产品；异丙醇：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司产品；酚酞指示液：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司产品。
2.3 试验方法
2.3.1 标准溶液配制
哌嗪标准溶液：准确称取3.000g哌嗪标准品，用pH为8.5的硼酸-硼酸钠缓冲液定容至100mL(3%,m/m）。滴定用指示剂：称取1.000 g酚酞指示剂，溶于80mL无水乙醇中，待溶解后定容至100mL(10g/L）。
2.3.2 气相色谱法
典型的色谱操作条件见表2。
按照表2设置的色谱操作条件，通过自动进样器取1μL哌嗪标准溶液进行分析，取3次峰面积平均值和标样浓度计算外标校正因子；同样测试条件下，取1μL摇匀后的样品进行分析，通过外标法计算样品含量，色谱图见图1、图2。
图1标样中哌嗪色谱谱图
图2 样品中哌嗪色谱谱图（从左到右依次是哌嗪、溶剂和活化剂）
2.3.3 CS2衍生化滴定法
准确称取约2.000～3.000g（精确至0.001g）样品至250mL三角瓶中，加入50mL分析纯异丙醇，加入10mL浓度为0.5000mol/L的HCl标液(如果样品中含二氧化碳，在电炉上煮沸1分钟驱出二氧化碳)。加入10mL蒸馏水和3滴酚酞指示剂，用浓度为0.5000mol/L的氢氧化钠标准液滴定至淡粉色，消耗体积为V1，搅拌下继续加入5mL分析纯二硫化碳，停留1分钟后，继续用浓度为0.5000mol/L的氢氧化钠标准液滴定至淡粉色，消耗体积为V2。
3 结果与讨论
3.1 方法的精密度与回收率
用气相色谱法和滴定法对配制好的哌嗪标准溶液各平行测定6次，计算相对标准偏差，测定结果见表3。在哌嗪标准溶液中加入一定量的哌嗪，使用气相色谱法进行测定，计算加标回收率，每组样品各进样3次，分析结果见表4。
由表3和表4可知：两方法的相对标准偏差均小于3%，精密度好。色谱法回收率97.6%～99.5%，滴定法回收率在90.7%～93.2%，气相色谱法测试结果的精密度和回收率均优于滴定法。
3.2 样品的精密度与干扰试验
3.2.1 精密度实验
分别取样新鲜脱碳剂、装置运行1个月的脱碳剂、装置运行3个月的脱碳剂进行分析，每个样品两种方法各测试5次，分析结果见表5。
由表5可知：在分析实际样品时RSD依旧小于3%，精密度高，但两方法之间的相对偏差随着脱碳液使用时间的增长逐渐增大，说明装置运行过程中产生的其他组分对滴定法结果产生了干扰。
3.2.2 干扰试验
为了测定其他组分对结果的影响，将质量浓度为3%的标准溶液分成两份，分别加入EDA和碳酸钾，使其质量浓度分别为0.3%和5.0%，对两种方法和干扰情况进行测试，每份样品各进样3次，分析结果见表6。
由表6中数据可知，EDA对结果有干扰，在测试过程中需要关注和消除，以得到准确的测试结果。
4 结论
根据实验结果和流程对两方法进行比较，结果见表7。
结果表明：气相色谱法在准确度、精密度、抗干扰能力具有显著优势，且操作便捷，安全，适合作为日常分析的基准方法。而CS2衍生化滴定法在分析效率上具有显著优势，可作为辅助方法用于特殊场景。在日常分析中，可考虑两种方法协同使用以便于有效提升分析效率，并定期进行方法结果对比以提高结果准确度。
免责声明：本文章和图片采摘自《分析仪器》2026, 01, No.264 34-37“气相色谱法测定脱碳剂中哌嗪含量”—-陈军华、王磊、陈旭浩、熊伟、刘国强（中国石油塔里木石化分公司质检中心；中国石油独山子石化天云公司）。基于气相色谱仪应用知识的学习与交流，无任何投资趋向与引导，版权归原作者或平台所有，如有信息来源不准确或侵权联系删除。
