Хромадистилляционный способ определения физико-химических свойств жидких смесей

 

ХРОМАДИСТИЛЛЯЦИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ, включающий пропускание через колонку, заполненную инертным наполнителем, в потоке газа-носителя пробы индивидуального компонента с летучестью, не меньшей летучести каждого компонента исследуемой жидкой смеси, затем пропускание пробы указанного индивидуального компонента с исследуемой жидкой смесью и измерение величины сигнала детектора на выходе из колонки и времени проГелии . / хождения смеси через колонку, о т личающийся тем, что, с целью определения молекулярно-весового распределения жидкой смеси, дополнительно измеряют изменение веса коломки в ходе разделения жидкой смеси и ее молекулярно-весовое распределение находят по формуле M--f§ f где Mf - молекулярный вес жидкой смеси, выходящей из колонки в момент времени I , г; - изменение веса колонки с о 9 временем, г/мин; V - скорость потока газа-носителя , см/мин; С. - концентрация насыщенного пара жидкой смеси, выходящей из колонки в момент времени i , пропорциональная величине сигнала детектора, причем её определяют по Х предварительно построенному калибро:о :л вочному графику на основе пропускания через колонку пробы индивидугшьного вещества. :

СОЮЗ СОВЕТСНИХ соцИАлистичесних

РЕСПУ БЛИН (1% (И) 51 А

3(р G 01 N 31/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

d (a

ClV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ СССР пю делАм изОБРетений и ОтнРытии (21) 3530235/23-25 (22) 28. 10.82 (46) 30.04;84. Бюл. В 16 (72) А.Б.Жуховицкий, Т.П. Кан и С.М Яновский (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии (53) 543.544(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 787984, кл. С 01 N 31/18, 1979.

2 ° Авторское свидетельство СССР

В 699919, кл. С 01 N 31/08, 1977 (прототип) . (54) (57) ХРОМАДИСТИЛЛЯЦИОННЫЙ СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ЖИДКИХ СМЕСЕЙ, включающий пропускание через колонку, заполненную инертным .наполнителем, в потоке газа-носителя пробы индивидуального компонента с летучестью, не меньшей летучести каждого компонента исследуемой жидкой смеси, затем пропускание пробы укаэанного индивидуального компонента с исследуемой жидкой смесью и измерение величины сигнала детектора на выходе из колонки и времени прохождения смеси через колонку, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью определения молекулярно-весового распределения жидкой смеси, дополнительно измеряют изменение веса ко.лонки в ходе разделения жидкой смеси и ее молекулярно-весовое распределение находят по формуле где М1 — молекулярный вес жидкой смеси, выходящей из колонки в момент времени i г;

Зф/Ю вЂ” изменение веса колонки с временем, г/мин; ч — скорость потока газа-носителя, см /мин;

С; — концентрация насыщенного пара жидкой смеси, выходящей иэ колонки в момент времени пропорциональная величине сигнала детектора, причем ее определяют по предварительно построенному калибровочному графику на основе пропускания через колонку пробы индивидуального вещества.

1089513 .

Изобретение относится к физической химии, точнее к определению физических и термодинамнческих характеристик индивидуальных веществ и компонентов жидкой смеси, в частности к определению молекулярно-весового распределения жидкой смеси, и может быть использовано при разработке технологических процессов в химической и нефтяной промышленностях. 10

Известен весовой вариант хромадистилляционного способа разделения жидких смесей, основанный на осуществлении многократных процессов конденсации и испарения смеси в колон- 15 ке 1.13.

Однако этот способ используют лишь для анализа компонентного состава смеси.

Наиболее близким по технической 20 сущности к предлагаемому является хромадистнлляционный способ определения физико-химических свойств жид- ких смесей, основанный на осуществлении процессов конденсации и испаре- 25 ния жидкой смеси на колонке с инертным заполнителем в потоке газа носителя, при котором сначала вводят пробу индивидуального компонента, а затем пробу его с исследуемой жид- 30 костью, которая является менее летучим конпонентом. При этом на выходе из колонки измеряют величину сигнала детектора и время прохождения смеси через колонку. 35

По разнице высот ступенек, регистрируемых детектором, можно определить молекулярный вес одного из компонентов при известном молекулярном весе другого (2g.

Способ не может быть использован для определения молекулярно-весового распределения сложных практически неразделяющихся в колонке жидких смесей.

Цель изобретения — определение молекулярно-весового распределения жидких смесей.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу определе 50

4 ния физико-химических своиств жидких смесей, включающему пропускание через колонку, заполненную инертным наполнителем, в потоке газа-носителя пробы индивидуального компонента с летучестью, не меньшей летучести каждого компонента исследуемой жидкой смеси, затем пропускание пробы указанного компонента с исследуемой жидкой смесью и измерение величины сигнала детектора на выходе из колонки и времени прохождения смеси через колонку, дополнительно измеряют изменение веса колонки в ходе разделения жидкой смеси и ее молекулярно-весовое распределение находят по. формуле где Я; — молекулярный вес жидкой смеси, выходящей из колонки в момент времени 1, г;

dg/dt — изменение веса колонки с временем, г/мин;

Ч вЂ” скорость потока газа-носителя, см /мин;

С вЂ” концентрация насыщенного па1 ра жидкой смеси, выходящей из колонки в момент времени г моль/см, пропорциональная величине сигнала детектора, причем ее определяют по предварительно построенному калибровочному графику на основе пропускания через колонку пробы индивидуального вещества, На фиг. 1 представлена схема устройства для определения молекулярновесового распределения жидкой смеси; на фиг. 2 — калибровочный график зависимости концентрации насыщенного пара компонентов на выходе из колон" ки от величины сигнала детектора; на фиг. 3 — зависимости указанной концентрации и веса колонки от времени; на фиг. 4 и 5 - кривые молекулярно-весового распределения бензина бытового А-76 соответственно.

Устройство (фиг. 1) собрано на базе хроматографа Цвет-100 и состоит из двухходового крана 1, байпасной линии 2, хромадистнлляцнонной колонки 3, детектора (катарометра) 4, потенциометра 5, реометра 6 и пенного измерителя расхода газа-носителя 7.

Определение молекулярно-весового распределения жидких смесей осуществ." ляют следующим образом.

К отдельному устройству с дозатором (не показано) подсоединяют хромадистилляционную колонку 3 и при определении молекулярного веса чистого индивидуального компонента вносят сразу указанный компонент; при определении молекулярно-весового распределения жидкой смеси, состоящей из

3 10895 нескольких компонентов — сначала индивидуальный компонент с летучестью, не меньшей летучести каждого компонента жидкой смеси, затем жидкую смесь.

После этого хоомадистилляционную, колонку 3 взвешивают на аналитических весах с точностью + 0,0002 г, затем подсоединяют к устройству (фиг. 1) .

Переключением. крана 1 продувают потокщ газа-носителя через хромадистнпля- ционную колонку 3. Скорость потока (Ч) во всех случаях составляет величину, равную 20 см /мин. Одновременно с переключением крана 1 включают секундометр. Газ-носитель в течение времени д проходит через колонку.

При этом потенциометр 5 регистрирует часть выходной кривой Ь (+). Значение высоты b в момент времени 1 позволяет по калибровочному графику найти концентрацию С выходящего в данный момент компонента или жидкой смеси в паровой фазе. Затем через промежуток дт кран 1 переключают на байпасную линию 2, хромадистилляционную колонку 3 отключают от установки и взвешивают. Вес колонки изменяется на величину до . Операцию повторяют до тех пор, пока вес колонки не перестанет изменяться, а величина 11 на выходной кривой будет очень мало изменяться и стремиться к нулю. Это свидетельствует о том, что все нанесенные вещества практически вышли с колонки.

Молекулярный вес веществ, выходящих иэ колонки, определяют по формуле. Значения С берут из калибровочного графика (фиг. 2), который полу40 чают на этом же устройстве следующим образом. . На хромадистилляционную колонку

3, температура которой задавалась, наносят известные вещества (гексан, 45 гептан, октан, кумол) и снимают их выходные кривые. Из табличных данных для каждого из этих веществ определяют величины упругости насыщенных паров P (мм.рт.ст.) при выбранной

5С температуре рассчитывают значения С (r-моль/см ). Измеряют высоту соот-, ветствующих ступенек 11 на выходных кривьпс. Полученные значения наносят на график в координатах С = (11).

5с

Пример 1. Определение молекулярного веса чистых компонентов.

Экспериментально для каждого исследуемого вещества снимают зависи13 4 мость 1 от 4,,которая представляет собой прямую. Наклон ее определяет скорость испарения этого вещества из колонки или величину dg /Ю. Одновременно на выходной кривой фиксируют ступень определенной высоты Ь и соответствующую ей концентрацию С находят иэ калибровочного графика (фиг. 2); Зная величины dg /3В, С и скорость газа-носителя, по формуле определяют молекулярный вес компонента.

В таблице представлены значения . молекулярного веса, полученные предложенным способом (М а" ") и их табличные величины (И ). табл

I табл

И зацеп

Вещество

100, 2

128, 3

142,3

103, 5

121,0

146,6

Гептан

Нонан

Декан

Ундекан

156, 3

151,4

46,1

44,1

Этанол

60,1

61,1

Пропанол

Кумол

120, 2

111,1

П р и м е ч а н и е. Для гептана, нонана, декана и ундекана приведены средние значения экспериментально определенных И. Для гептана это значение получено из 16 опытов.

Величина ошибки

6с. Р

-1

Для нонана значение N зксп получено из восьми опытов.

Величина. ошибки 6с = 6,2.

Пример 2. Определение моле- . кулярно-весового распределения бензина бытового А-76.

На колонку наносят индивидуальный компонент пентан, а затем смесь— бензин. На фиг. 3 представлены зависимости y (t), cog /8+(+) и С (t) для бытового бензина. Величину Ы /3Ф-, которая представляет собой скорость

S 10895 испарения жидкости с данной упругос- . тью насыщенно о пара, определяют как величина наклона касательной к кривой $(t) в соответствующий момент времени 6 . Используя формулу, определяют молекулярный вес жидкости, кипящей при данной температуре.

На фиг. 4 представлены кривые распределения фракции бытового бензина по молекулярному весу, обозна- 10 ченные точками (х, О), там же представлены кривая для смесей бытового бензина с гептаном (3:1), обозначен13 б ная точками (° ), и смеси бытового бензина с октаном (3:1), обозначенная точками (a).

На фиг. 5 представлены кривые для бензина А-76, обозначенные точками (x, О), и кривая для смеси бензина А-76 с гептаном (3:1), обозначенная точками ().

Таким образом, предложенный способ позволяет определять не только молекулярный вес индивидуальных компонентов, но и молекулярно-весовое распределение сложных жидких смесей.

1089513

dу ()

1O .,0Ь (х)

7.5

7.0

f,5

КО

М

Ф.О

Х5

Я,О

Е5

1.0

О ЮЮ ЭО ИЯИ 70В0901001Щ t,íèí.

Рие. Я 9ес

1Ю

ЮО

100, 1089513

Составитель И.Клешнина

Редактор И.Ковальчук ТехредЛ.Мартяшова Корректор И.Зрдейи

Заказ 2926/42 . Тираж 823 .Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4