Хромадистилляционный способ анализа смесей

Хромадистилляционный способ анализа смесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»> 74279О

+ (-- Ф ,// "-.

r (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 241177 (21) 2547623/23-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки Ио

О01 N 31/08

Государственный комитет

СССР

rо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2506.80,Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 250680 (53) УДК 543,544 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.A. Жуховицкий И„А. Силаева и С.М. Яновский

Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности (71) Заявитель (54) ХРОМАДИС1ИЛЛЯЦИОННЫЙ СПОСОБ ° АНАЛИЗА

СМЕСЕЙ

2 где Изобретение относится к способам детектирования в хромодистилляции и может быть использовано для определения состава жидких смесей, термодинамических характеристик растворов и найдет применение в химической нефтехимической промышленностях

1 и других отраслях народного хозяйства.

Известные способы детектирования в газовой хроматографии основаны на измерении различия физических свойств газ а-носителя и ан ализируемого вещества (1) .

Процесс, вскрывающий эти различия „осуществляют вне хроматографической колонки, что приводит к необходимости иметь в приборе специальный дополнительный узел-детектор, Из ве стен хромади стилляционный способ разделения смесей, наиболее близкой к изобретению, основанный на осуществлении процессов конденсации и испарения жидкой смеси на колонке с инертным заполнением в токе газа-носителя (2) .

Однако при этом способе используют детекторы, разработанные в хроматографии.

Целью изобретения является упрощение системы гетектирования в хромадистилляции и расширение диапазона ее применения для веществ с высокими температурами кипения.

Это достигается тем, что детектирование производят путем измерения температуры при прохождении границы между зонами разделенных компонентов на слое инертного заполнения.

На чертеже представлена выходная кривая при разделении смеси С>, С8, Сс), записанная с помощью термэпары (а), соответствующая хромадистограмма при параллельной регистрации с помощью кат арометра (б) .

В результате хромадистилляционного разделения многокомпонентной смеси по слою инертного носителя двигаются примыкающие одна к другой зоны жидких индивидуальных веществ в порядке уменьшения иэ летучести с одной скоростью (х), определяемой балансом веществ на границе: с(. Сн с(.Сн ((н)

Х= — =

Ч1 т1+1

o(— лийейная скорость потоков1

742790

Показ атели

::?: Т

Р0 (мм)

14,0 4 35

1,37

1,48

14,8 4,68

Расчет, В (средн) 16,6

60,1 ?3,3

При готов.лено,В

40

16,7

25,0

58,3

Сн„- концентрация насыщенного пара е-го компонента при температуре колонки; количество жидкости в единице объема колонки для

i-A эоны.

Иэ уравнения следует, что в соседних -зонах значения g-ис), ° относят« и ся, как упругости паров чистых веществ. Причем в режиме разделенных компонентов величина „будет убывать по мере выхода менее летучих веществ. Для веществ сильно отличающихся по упругости (н-алкены) указанное отношение для соседних углеводородов при комнатной температуре составляет около 3, Термопара, помещенная в проходящую зону чистого вещества, фиксирует постоянную температуру (колонки) поскольку соблюдается равновесие тепла приносимого и уносимого потоком.

При прохождении границы этот баланс нарушается. Несмотря на большую теплоту конденсации приходящего более тяжелого компонента (например при переходе от Н-С к Н-С о разница

9 составляет 10Ъ) отвод тепла иэ-за испарения большого количества легкого компонента (Q +1 + <ф„. ) приводит к охлаждению термопары.

Затем за время прохождения следующей эоны температура выравнивается до окружающей и вновь понижается при появлении очередной границы. Выходная кривая, регистрируемая термопарой с записью на самопишущий прибор, содержит ряд всплесков, разделенных прямолинейными участками. По расстояниям между такими пиками, которые отражают ширину эон чистых компонентов, можно судить о составе исходной смеси. В этом случае роль детектора сводится к функции нульинструмента.

Для осуществления способа используют стеклянную колонку, заполненную стальными шариками диаметром 0,20,5 мм.

Внутри шариков помещена термопара, подключенная к потенциометру KCII-4 с загрубленной шкалой. Холодный спай термопары погружают в сосуд Дьюара,, температура в котором определяет положение нуля на потенциометре. Тем. пературу колонки (комнатную) поддер жи вают водяным термост атом. При и спольэовании воздушного термостата затягивается протекание теплообменных процессов на термопаре и сигнал ухудшается.

Опыты по разделению смесей проводят в ограничительном режиме. Для этого в поток газа-носителя вводят первоначально ограничитель, а затем разделяемую смесь.

После ввода жидкость распределяется по слою (при этом проходит эа . термопару) . На заднем фронте полосы под действием газа-носителя жидкость

15 просыхает и граница фронта движется.

В результате происходит хромади стилляционное разделение смеси на эоны, границы которых при прохождении термопары фиксируются.

Щ В данном опыте используют () -об— разную колонку длиной 20 см, диаметром 0,4 см, применяют термопару хромель-копель. Регистрацию ступенчатой кривой хромади сто граммы проводят с помощью прибора ЦВЕТ-102, с катарометром, накал 60 мА, шкала

20. Поток газа-носителя — азота составляет 45 мп/мин. В качестве ограничителя взят гексан (0,3 мл), раз— деляемая смесь Н-алканы C С -, С9 (в соотношении 4:2:1) в количестве 0,1 мл. Видно, что моменты появления пиков соответствуют выходу зон чистых веществ.

Для осуществления количественного анализа смеси (при известном качественном составе) необходимо учитывать упругость пара чистых веществ (P ), расчеты можно проводить по о ширине зон С1 методом нормировки про4() изведений 6„Р 1 .

В таблице приведены результаты анализа двух смесей. В этом случае термопару (хромель-алюминиевую) вводят в колонку на 4 см от заднего края слоя шариков, используют трубку длиной 12 см, диаметром О, 35 см, скорость азота 30 мл/мин . В качестве ограничителя применяют н-гептан, анализируемая смесь: н-ал каны (Сую,„., е е и (н-CB) (н-C9) 39,2 31,9 28,9

742790

ФоРмУл а и з о бре тен и я

fS

7ениеритара

Подписное

Ограничиваем Смесь Ф, ма

ЦНИИПИ Заказ 3454/39 Тираж 1019

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

При рассмотрении данных таблицы необходимо учитывать, что смеси приготавливали объемным методом и точность приготовления не превышает точности получения результатов хромадистилляционным методом. Аналогичные ре э ул ьт аты были получены в терми ческом варианте хромадистилляции.

Возможно также проведение анализа при установке термопары вне слоя на некотором удалении от конца слоя шариков. Тепловой сигнал передается через газ-носитель на расстояние до нескольких сантиметров. Однако в результате нескольких повторных анализов тяжелые примеси, как правило присутствующие в органических жидкостях, накапливаются на переднем фронте жидкости вблизи термопары и искажают время удерживания и форму пиков. При расположении термопары внутри слоя эти примеси скапливаются за термопарой и не мешают анализу.

Предложенный способ позволяет решать задачу промышленного анализа простыми средствами без использования дополнительной аппаратуры. Предложенный способ детектирования най.дет применение в случае, когда необходимо осуществлять ан пои температурах 400 С и выше (обычные хроматографические детекторы неприменимы) .

Хромадистилляционный способ анализа смесей, при котором анализируемую смесь в потоке газа-носителя вводят в колонку, заполненную инертным заполнителем, где происходит разделение компонентов смеси, и детектируют разделенные компоненты смеси, отличающийся тем, что, с целью упрощения системы детектирования, детектирование компонентов производят путем измерения изменения температуры при прохождении границы между зонами. разделенных компонентов на слое инертного заполнителя.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бражников В.В. Дифференциальные детекторы для газовой хроматографии, М., Наука, 1974, с. 7125 81.

2. Авторское свидетельство СССР

М 536429, кл. G01 N 31/08, 1974 (прототип).