Газохроматографический способ обогащения и анализа примесей

Газохроматографический способ обогащения и анализа примесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (F11 5488ОЗ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 03.07.74 (21) 2040406/26 (51) М. Кл."- G 01N 31/08

В 01Р 15/08 с присоединением заявки М

ГосУдаРственный комитет (23) Приори

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 28.02.77. Бюллетень ЛЪ 8

Дата опубликования описания 21.03.77 (53) УДК 543.544.25 (088.8) (72) Авторы изобретения Л. Г. Новикова, С. М. Яновский, В. П. Шварцман, Е. В. Канунникова, В. И. Калмановский и А. А. Жуховицкий

Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт (54) ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОБОГАЩЕНИ

И АНАЛИЗА ПРИМЕСЕЙ

Изобретение относится к хроматографическому способу обогащения и анализа примесей в газах.

Известен ряд хроматографических способов анализа и обогащения примесей в газах. Среди них: хроматормография, осуществляемая при проявительном и фронтальном вводе анализируемых веществ, которая основана на использовании движущегося температурного поля с постоянным градиентом, приводящего и концентрированию и стационарному распределеншо компонентов, сорбирующихся лучше основного компонента смеси вблизи своих характеристических температур; хромареография, основанная на использовании волны скоростей, образованной движущимся температурным полем вдоль колонки, через которую продувают анализируемую смесь, содержащую сорбирующийся основной компонент смеси, при этом происходит обогащение примесей, сорбирующихся меньше основного компонента смеси.

Наиболее близким к предлагаемому способу является хроматография с программированием температуры, основанная на том, что анализируемую смесь вводят импульсно в поток несорбирующегося газа-носителя и в течение анализа осуществляют разогрев всей колонки во времени (программирование), при этом происходит сокращение времени анализа и обогащение компонентов.

Однако такой способ позволяет анализировать только примеси, адсорбирующпеся лучше о.-ионного компонента; из-за размывания обогашение тяжелых примесей не может достигать своей теоретической величины (равной отношению коэффициентов Генри при минимальной и максимальной температурах), не10 обходимо использовать дозаторы, что вносит дополнительные ошибки в измерения.

Целью изобретения является создание способа обогащения и анализа примесей, сорбирующихся как лучше, так и хуже основного

15 компонента смеси и не требующего осуществления дозировапия анализируемой смеси.

Для этого по предлагаемому способу анализируемую смесь подают на хроматографическую колонку непрерывно, температуру кото20 рой программируют циклически, причем нагревание колонки производят до выделения наиболее сорбпрующегося компонента, а охлаждение — до температуры, при которой происходит сорбция основного компонента.

25 На фиг. 1 изображена хроматограмма разделения примесей нормальных углеводородов

Сз и Со в воздухе; на фиг. 2 — калибровочные кривые для проведения анализа углеводородов

С., Сз, С6 в воздухе; на фиг. 3 — хроматограм30 ма разделения примесей этана и воздуха в уг548803

Г<..Г„„<,Г,.

ЛС! ИСЛОМ сlЗС; Исl ()IIГ. 4 — ХPОМ aТОГРс)М Мс!

РсlзДслсllli51 IIPIIixlccc Гс;11151> ьОДО1)ОДс(, ihrcTa II(1, двуокиси углерода в воздухе.

Особенность способа зак,почастся в том, чтО коэффициент адсорбции (Генри) основного компонента смеси (Г,„„) дол)кси быть мc«üøс коэффициентов Генри тяжелых примесей (I ;) и больше коэффициентов Генри легки.. примесей (I ) Если I („„находится внутри интервала коэффициентов Генри примесей, то все они будут определены как легкие и тяжелые. Если это требование нс удовлетворяется, то все компоненты будут определены либо как легкие, либо как тяжелые. В то же время в зависимости от того, какие из примесей требуют большей степени обогащения, выбирают адсорбент. Если наибольшие трудности возникают при анализе легких примесей, целесообразней использовать сорбент, обеспечивающий достаточную сорбируемость основного кo»iiorrerrта. Если наибольшее затруднение вызьпгает анализ тяжелых компонентов, то целесообразен выбор сорбента, на котором основ«о!! компонент сорбируется слабо.

При осуществлении способа анализируемую смесь непрерывно пропускают через хроматографическую колонку. Во время периода охлаждения колонки происходит накопление примесей, сорбирующихся лучше основного компонента смеси. Кроме того, адсорбция основного компонента смеси приводит к образованию на слое сорбента движущегося поля скоростей потока газа. Протяженность поля скоростей определяется выбранной программой охлаждения колонки и процессами диффузии. При этом на участке сорбента перед фронтом основного компонента смеси скорость потока может быть нулевой или даже отрицательной. Подобные явления позволяют обогащать и анализировать легкие примеси. Во время периода нагрева колонки происходит обогащение и элюировапис тяжелых примесей. Всличина обогащения в этом случае ближе i( теоретическому значению, чем в случае программирования при проявитсльном анализе, поскольку во фронтальном опыте имеют место меньшие градиенты концентрации, и диффузионное размывание подавляется. Кри«ая распределения вещества на слое имеет резко меняющийся вид вблизи места, характерного для данного компонента. Экспериментально наблюдаемые «ыходиые кривые имеют форму гауссовых пиков.

Способ можно осуществить для определения только тяжелых примесей в основном компоненте анализируемой смеси.

На фиг. 1 приведена хроматограмма определения примесей нормальных углеводородов С; и Сб в воздухе (концентрация соответственно

5,0 10 " и 5,8.10 4 об. %). Для осуществления способа используют установку, например, от прибора ХТ-2М, в котором применяется мстал5

15 0 х)

65 л и 1 с с к а 5! ко;1 О и к я д. I i l l I o i l 3 (l > д и я м с т р О м

0>4 C. (r, з I!1(o.и!(.:Illl с)51 с!. 1!Оъ1ОГС.Ic(1> р язоl j)c«dcЪ1 ЯЯ ИРОИУСКс!ИИСМ ЭЛСК Pll IСС КОГО Ч ОКЯ IIO

СТСНКЯМ КОЛОНКИ. ОХлсlждС!1ИС ОСущСС Гl) Чя!ОТ вситил51то )o 51. Гс IricpaTN pd 1(icII5ICTC5I От ком— иатиой до 200 С. Г1римсняют детектор-катарометр (1 -!О). Смесь пропускают непрерывно со скоростью 133 мл/мин. С интервалами 22,5 мин чередуют включение нагрева и охлаждения.

Коэффициент обогащения составляет примерно 50, воспроизводимость результатов измерения высот пиков в 13 последовательных Опыта. составляет Ilo С; и С соответственно 6,5 и 3,2 оти. о/о.

На фиг. 2 приведены калибровочные кривыс, полученные ири использовании смеси нормальных углеводородов С!, Ся и Сб в воздухе (концентрации компонентов соответственно равны 8,87 10 — "; 1,7.10 — ; 1,26 10 — об. %).

Для этого случая опыты проведены на лабораторной установке. Разделение осуществлено на стеклянной колонке объемом 6 см, диаметром 0,4 см, заполненной силикагелем МСМ.

Насыщение проводят со скоростью 80 мл/мин, опыт — — ири скорое!и 15 мл/мии. На колонку ияд >rri aroi исчь, предварительно нагретую дО

100 C, а затем в течение 20 мии температуру поднимают до 200 С. При калибровке варьируют «ремя насыщения колонки смесью. Как

«идно из фиг. 2, хорошо соблюдается линейность графиков Й от V, где !1 — величина сигнала детектора в сантиметрах по диаграммной ленте, V — объем введенной смеси. Поскольку величина сигнала определяется количеством введенного «сщсства в колонку, то калиброBo÷íüø график ис зависит от скорости IIQToка, ири которой проводится насыщение коло:1ки. Наличие горизонтального участка на «алибро«ке бутана указывает на то, что колонка за период в«()да смеси отрабатьи)а raci (насыщалась) полиосп ю, по бутяну. Таким образом, «идно, что прн фиксированном «реме«и иасьицсиия колонки смесью (время цикла) по

«l rco r e i!5!I(a rra x j)ox aTo cpa vcr(re pro I(rro cypHTs о концентрации компонента в исходной смеси.

Способ можно применять для определения только легких примесей в сорбирующемся основном компоненте смеси.

На фиг. 3 приведена хроматограмма анализа легких примесей этапа и воздуха в углекислом газс (концентрации соответственно 0,7;

1,6 об. %). В этом случае использу)от установку от прибора ХТ-2М с описанными выше параметрами колонки. Скорость потока подавасмой смеси 42 см" /мин. Коэффициент обогащения по этапу и воздуху соответственно 19 и 16. .На фиг. 4 приведен пример использования способа для одновременного определения примесей в воздухе, как более легких, чем основной компонент смеси (Не, Н ), так и более тя)келых (СН), СО ). Опыты проведены на установке от прибора XT-2M, колонка объемом

47 см заполняется углем СКТ, температуру изменяют в диапазоне 20 — 200 С. Минимальную температуру опыта выбирают из условия

548803

Составитель А. Жаворонкова

Редактор T. Никольская Техред А. Камышникова Корректоры: Н. Аук и Л. Котова

Заказ 428/6 Изд. ЛЪ 241 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2