实验九 煤中碳、氢、氮、硫含量的测定（仪器法）（参考GB/T 30733—2014）
一、实验目的
掌握褐煤、烟煤和无烟煤中元素分析的快速测定方法的原理、步骤。
二、实验原理
已知质量的煤样在高温和氧气流中充分燃烧，煤中的碳、氢、氮、硫完全燃烧生成二氧化碳、水、氮气/氮氧化物混合物、二氧化硫和三氧化硫混合物，由特定的处理系统滤除对测定有干扰的影响因素，并将氮氧化物还原为氮气，三氧化硫还原为稳定的二氧化硫，煤中碳、氢、氮、硫的含量分别以二氧化碳、水蒸气、氮气和二氧化硫的形式由特定的检测系统定量测定。
三、仪器
德国Elementar公司vario MACRO cube元素分析仪，仪器主要包括进样、燃烧和反应、混合气体分离、检测四部分。图3-34为仪器后侧，图3-35为加热炉部分，主电源开关在仪器右侧。
图3-34 仪器后视图
图3-35 加热炉部分
四、试剂和材料
氧化还原管，线状铜，三氧化钨，锡舟，干燥管，球阀，石英桥等；氧气，氦气。
五、准备工作
①开启计算机并打开操作程序菜单，检查各更换件测试次数的剩余是否还能满足此次测试，通常最应该注意的是还原管、干燥管以及灰分管。
②将燃烧管、二次燃烧管及还原管温度设为0，执行检漏测试。通常有更换仪器中任何管路中的备件、重新装填试剂、打开管路中任何接口、仪器长时间未开机使用、仪器在高温下断电十几分钟以上中任一情形，都需要检漏。
③拔掉主机尾气的堵头。
六、实验步骤
（1）开机
①将主机的进样盘拿开后，开启主机电源，待进样盘底座自检转动完毕（即自转至零位）后，将进样盘样品孔位手动调到0位后放回原处。
②启动操作软件。
③通入氧气，将减压阀的输出压力调至0.20～0.22MPa，打开氦气，调节压力至0.12～0.13MPa，确认操作程序状态栏中的Press显示为1200～1250mbar。
（2）选择标样 进入操作程序Options>Setting>Standards的窗口，确认要使用标样的名称。
（3）炉温设定 进入操作程序Options>Settings>Parameters，确认加热炉设定温度，其中燃烧管设为1150℃，还原管设为850℃。
（4）输入样品名称、样品重量，选择测试方法
①测试空白值，在Name中选择blank，在Weight一栏输入假设样品重，在Method栏选择Blank O2。
②做4次条件化测试，样品名选择runin，使用磺胺标样，约20mg，通氧方法选择Sulf 1。
③做4次磺胺标样测试，样品名选择sulfanilamide，精确称重约20mg，通氧方法选择Sulf 1。
④称取煤样，可进行40～60次样品测试。
（5）校正因子计算
①进入Options>settings>Calculations，选择激活Factor Determination中sequentially，检查几次标样测试的数据是否平行，若平行，点击Math.>Factor，出现的对话框中点Yes，完成校正因子计算。
②若标样几次测试的数据存在不平行，可在选择的平行标样数据行上做标记，此时点击Math.>Factor，在出现的对话框中激活Follow tagged standard samples only，再点Yes，完成校正因子计算。
（6）关机
①在Sleep/Wake Up功能对话框中手动启动睡眠（点Sleep Now），待3个反应管加热炉都降温至100℃以下。
②关闭氦气和氧气。
③退出操作软件。
④关闭主机电源，开启主机加热炉室的门，让其长时间散去余热。
⑤将主机后面的尾气出口堵住。
⑥关闭计算机、打印机和天平等外围设备。
七、注意事项
①煤样被污染将影响分析结果，水分不仅会影响氢的测试结果，而且含水样品的重量因素也会影响到其他元素的测试含量结果，故避免触摸样品造成污染。
②仪器加热炉温度很高，即使关闭了仪器，这些部件的热量还会保留很长时间，此时请勿触摸避免被灼伤。
③如进样盘的孔位中已经放进了多个样品，无论何时对进样盘的孔位进行变更，都会造成进样盘中的多个样品一起落入进样球阀中，所以在改变进样盘孔位之前，必须将上面的所有样品取下。
八、标定
可选用磺胺、苯基丙氨酸等纯净物质建立标准校正曲线，标准物质测试方法与煤样测试方法一致，标准物质测试完后，选取用于校正的数据，进行校正操作。
九、精密度
精密度见表3-17。
表3-17 精密度表
十、报告
实验报告可以参考表3-18。
表3-18 煤中碳氢氮硫的实验报告
十一、思考题
1.煤中碳氢氮硫测定的原理是什么？
2.影响实验结果的主要因素有哪些？
十二、知识扩展
［1］ SN/T 4764—2017煤中碳、氢、氮、硫含量的测定元素分析仪法.
［2］ SN/T 3005—2011有机化学品中碳、氢、氮、硫含量的元素分析仪测定方法.
［3］ GB/T 30733—2014煤中碳氢氮的测定仪器法.
［4］ 冯涛，连进京，陈彤，等.测定煤中碳氢氮硫的方法比较分析［J］.煤质技术，2016（5）：50-52，58.
［5］ 甄志，李宇，陈鸿伟.Vario EL Ⅲ元素分析仪测硫方法分析［J］.电力科学与工程，2002，4：43-45.
（中国科学院山西煤炭化学研究所 李怀柱、白宗庆执笔）