Хроматограф для анализа примесей в газах

 

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 4 С 01 N 30/08

li

ВГЕСОНВИ << 3., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3999776/24-25 (22) 26.12.85 (46) 07.01.88. Бюл. Р 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии (72) Ю.И.Генкин, Е.Б,Шмидель, В.Н.Хохлов и Э.П.Скорняков (53) 543.544 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 214094, кл. С 01 N 30/08, 1969.

Авторское свидетельство СССР

1(254848, кл ° G 01 N 30/08, 1969.

Авторское свидетельство СССР

N 1092409, кл. G N 30/08, 1981. (S4)(57) ХРОИАТОГРАФ ДЛЯ АНАЛИЗА

ПРИМЕСЕЙ В ГАЗАХ, содержащий вал с каналом для непрерывной подачи анализируемого газа, две хроматографические колонки, изогнутые по окружностям, установленные на валу привода и смещенные друг относительно друга в направлении их перемещения при вращении, первая из которых предназначена для обогащения тяжелых, а вторая — для обогащения легких примесей, ванну для хладагента и нагреватель, последовательно установленные на пути перемещения колонок, переключающее устройство, канал для вывода газа, соединенный с детектором, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности анализа, он снабжен дополнительной колонкой для обогащения тяжелых примесей, выполненной и установленной на валу идентично первой колонке хроматографа, причем все три колонки соединены с помощью переключающего устройства последовательно так,чтобы идентично выполненные колонки были крайними в схеме соединения, а их входы связаны через переключающее устройство с каналом для подачи анализируемого газа и с выходом второй колонки, а их выходы — с каналом для вывода газа и с входом второй колонки.

1364977 гелии.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности анализа за счет прояв.пения примесей на фоне основного компонента газа.

На фиг.1 представлена принципиальная схема хроматографа; на фиг.2 газовая схема хроматографа; на фиг,3— вариант схемь> переключения колонок.

Хроматограф содержит ванну 1 для хладагента и нагреватель 2, хроматографические колонки 3-5 и привод с гзалом 6 для в1>ащения колонок.

Колонки 3-5 изогнуты по окружнос25 тям и установпены концентрически на валу 6 в плоскости, перпендикупярной осп вала. Ко>го>лки 4 и 5 установлены идентично, а колонка 3 смещена относительно колонок 4 и 5 в направлении

30 их перемещения при вращении на угол

Колонки 3-5 соединены между собой с помощью переключающего устройства 7 последовательно, причем входы

8 и 9 колонок 4 и 5 связаны через пе35 реключающее устройство 7 с каналом

10 для подачи газа и с выходом 11 колонки 3, а выходы 12 и 13 колонок

4 и 5 — с каналом 14 для вывода газа и входом 15 колонки 3.

Вал 6 установлен в неподвижных опорах 16 и 17 с помощью уплотнительных втулок 18 и 19. Лпя прохода газа неподвижные опоры 16 и 17 имеют каналы 20 и 21, Переключающее устройства 1 выпопнено, например, совместно с валом 6 в виде системы сообщающихся каналов

45 или в виде управляемых клапанов, vcтановленных на валу 6.

Лля реализации первого варианта (фиг.3) уплстнительная втулка 18 снабжена каналами 22 и 23, а уплотнительная втулка 19 — каналами 24 и

25, а ва:i б — каналами 2Г>-31.

Д я реализации второго варианта уплотнительные втулки снабжены липп ос евымп каналами (f(t . пока >дно), а

55

Изобретение относится к хроматографам, в частности к ниэкотемпературным газовым хроматографам, в которых с целью обогащения и разделения при-!

> месей используют перемещение температурного поля, а в качестве газа-носителя — сам анализируемый газ, и может найти применение пля определения примесей в легких газах, в частности в 10 вал — синхронно управляемыми клапанами 32-35.

Хроматограф на примере определения примесей в гелии работает следующим образом.

Идентично установленные колонки

4 и 5 выполнены в виде пустых капиллярных трубок из нержавеющей стали, а колонка 3 — в виде трубки из нержавеющей стали, заполненной молекулярными с.итами СаА. Анализируемый гелий из баллона 36 через регулятор 37 давления и дроссель 38, с помощью которых устанавливают заданное давление и расход газа, канал 10 для подачи газа, канал 20 неподвижной опоры 16, канал 22 уплотнительной втулки 18 и канал 26 вала 6 непрерывно поступает в хроматографическую колонку 5.

Из колонки 5 гелий через канал 31 вала 6, канал 24 уплотнительной втулки 19 и канал 30 вала 6 непрерывно поступает в колонку 3, а из колонки

3 через канал 27 вала 6, канал 23 уплотняющей втулки 18 и канал 28 вала 6 — в колонку 4. Из колонки 4 он через канал 29 вала 6, канал 25 уплотнительной втулки 19, канал 21 неподвижной опоры 17 и канал 14 для вывода газа непрерывно поступает в высокочувствительный ионизационный детектор 39.

После этого вал 6 синхронно с уплотняющими втулками 18 и 19 приводят во вращение, Направление вращения противоположно направлению потока газа через хроматографические колонки (фиг.1-3, направление потока газа указано стрелками).

Таким образом, гелий непрерывно проходит через последовательно соединенные колонки по схеме 5-3-4.

При вращении вала 6 вдоль хроматографических колонок 3-5 перемещается температурное поле, обладающее градиентом температуры с интервалом от температуры хладагента (жидкого азота) до необходимой для регенерации слоя сорбента. Температурное поле и поток газа приводят к обогащению и разделению примесей, которые распределяются по хроматографическим колонкам следующим образом. В незаполненной капиллярной колонке 5 обогащаются и разделяются СО и Н О, Другие примеси, содержащиеся в гелии, не удерживаются в этой колонке и поступают в колонку 3, заполненную мо3

1364977 4 лекулярными ситами, в которой обогащаются и разделяются Ne, Hz, О, СЕЕ<, С0, ЕЕ и другие, а свободный от примесей гелий проходит через неза5 полненную колонку 4 в детектор.

В заданный момент времени, например момент, при котором хроматографические колонки занимают положение, показанное на фиг.1, путем быстрого реключающего устройства 7 осуществляется переключение хроматографичсских колонок, Последовательное соединение колонок по схеме 4-3-5 заменяется по— следовательным соединением по схеме

5-3-4. Начинается очередной цикл анализа, который повторяет предыдущий с той лишь разницей, что в новом цикле анализа вновь поступающие в хромаповорота уплотнительных втулок 18 и тограф в потоке анализируемого газа 0

19 относительно их оси на угол 180 примеси COz и Н 0 будут накапливать2 (первый вариант выполнения переклю- ся в колонке 5, а накопленные в кочающего устройства 7) или путем син- лонке 4 в предыдущем цикле анализа хронного переключения клапанов 32-35 1Б примеси CO и Н О будут илюированы

2 (второй вариант выполнения) последо- в детектор. вательное соединение колонс>к по схеме Таким образом, в предлагаемом

5-3-4 заменяется последовательным хроматографе осуществляется попересоединением по схеме 4-3-, менная работа идентично установленС момента переключения колонок на- 2р ных колонок. чинается новый цикл анализа, В новом Легкие примеси в отличие от тяцикле анализа гелий из баллона 36 желых поступают на заполненную копоступает в колонку 4, освобождается лонку 3 практически непрерывно и элюот примесей СО, и ЕЕ О, которые удер- ируются из нее в детектор в каждом живаются в этой колонке, затем про- 25 цикле анализа. Время цикла анализа ходя колонку 3, освобождается от при- (время одного оборота колонок) не месей Ne, Hz, 0, Nz, CII и СО, и, превышает 6 мин ° 3a этот период вретаким образом, свободный от примесей мени выдается полная информация о он поступает в колонку 5 и далее в содержании как легких, так и тяжелых детектор. По мере поступления с вы- 30 примесей, присутствующих в анализихода 13 колонки 5 в нагреватель 2 руемом газе. свободный от примесей гелий выносит Предлагаемый хроматограф в сравиэ колонки 5 накопленные в ней в пре- нении с известными позволяет автомадыдущем цикле анализа (po момента пе- тически определять в потоке широкий

Реключения) примеси СО и ЕЕ О в де- З диапазон примесей, например, в гелии с тектор ° Далее по мере поступления с более высокой чувствительностью, и точвыхода 11 колонки 3 в нагреватель ностью, что обеспечивается благодаря тосвободный от примесей гелий выносит му, что поступление сконцентрированных ьакопленные в колонке 3 примеси Ne, зон примесей в детектор осуществлено

Н,, Oz, 4, СН и СО в детектор, при 40 в нем в потоке очищенного от всех этом они предварительно проходят (не примесей газа-носителя. удерживаясь) незаполненную колонку 5. Благодаря тому, что в предлагаемом

Все укаэанные примеси элюируются в хроматографе отпадает необходимость детектор раздельно в виде узких по- использования источника газа-носите4б ля высокой чистоты, изобретение обесВ момент прохождения хроматографи- печивает получение экономического эфческими колонками положения, пока- фекта, так как сокращаются затраты занного на фиг,1, вновь с помощью пе- на эксплуатацию прибора.

1364977

1 Зб4(! 77

Составитель Ю.Султанович

Техред Л.Сердюкова

Редактор Н.! унько

Корректор И.Зрдейи

Заказ б591/37 Тираж 847

131!ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113() 35 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

1!роизв(,"." (нт (<нл-(они(рафи-((cKop предприятие, г. Ужгород, y ÷. Проектная, 4