Способ определения упругости пара веществ

 

Изобретение относится к измерению физико-химических характеристик веществ. Цель изобретения - повышение точности определения упругости пара и снижение трудоемкости определения . При осуществлении способа в поток газа-носителя дополнительно вводят произвольную по величине пробу вещества-стандарта, упругость пара которого при температуре определения близка к упругости пара анализируемого вещества. Затем проводят отделение вещества-стандарта от примесей, охлаждают газовый поток до температуры определения, насыщают газ-носитель парами вещества-стандарта при этой же температуре и регистрируют интенсивность сигнала. 2 табл. SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1383 И7 1 дц у С 01 N 30/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4094812/24-25 (22) 17.07.86 (46) 23.03.88. Бюл. Р, 11 (71) Институт химической физики

АН СССР (72) И.А.Ревельский, Б.И.Зирко,, В.Г.Караваева, А.А.Жуховицкий, P.Ã.Êîñòÿíîâñêèé и В.К.Курочкин (53) 543.544(088.8) (57) Изобретение относится к измерению физико-химических характеристик веществ. Цель изобретения — повьппение точности определения упругости пара и снижение трудоемкости определения. При осуществлении способа в поток газа-носителя дополнительно вводят произвольную по величине пробу вещества-стандарта, упругость пара которого при температуре определения близка к упругости пара анализируемого вещества. Затем проводят отделение вещества-стандарта от примесей, охлаждают газовый поток до температу- ры определения, насыщают газ-носитель парами вещества-стандарта при этой же а температуре и регистрируют интенсивность сигнала. 2 табл. (56) Суворов А.В. Термодинамическая химия парообразного состс яния..—

Л.: Химия, 1970, с. 87-95.

Заводская лаборатория, 1969, XXXV 1Ф 10, с. 1193-1195. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГОСТИ

ПАРА ВЕЩЕСТВ

ollH0AHHE изоБркткния ",.;

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«:

13383197

Изобретение относится к измерению физико-химических характеристик веществ и может быть использовано в различных областях науки и техники, например в химической и нефтехимической промышленности, когда необходимо знание упругости пара, в частности при разработке различных технологических процессов получения веществ. 10

Цель изобретения — повышение точности определения упругости пара и снижение трудоемкости определения.

Пример ы 1-7 ° Проводят определение упругости пара ряда углеводоро- 15 дов (табл. 1) в области значений 0,3—

70 мм рт.ст., т.е. в области, в которой обычно обеспечивается наибольшая точность определения при использовании стандартных способов, таких как 20 способ насыщения и статический способ, с помощью которых получена большая часть соответствующих данных.

Определение упругости пара проводят на хроматографе, на котором уста- 25 новлен детектор по плотности. Произвольную по величине пробу анализируемого вещества вводят в поток газа-но1 сителя, отделяют это вещество от примесей, охлаждают газовый поток. до .30 температуры определения, насыщают газ-носитель паром этого вещества при этой температуре и регистрируют интенсивность сигнала детектора по плотности, пропорциональную концентрации насыщенного пара в газе-носителе и известным образом зависящую от одного и того же физико-химического свойства этого вещества и газа-носителя, например такого, как молеку- 40 лярная масса. После регистрации этого сигнала вводят в поток газа-носителя произвольную по величине. пробу вещества-стандарта, отделяют это вещество от примесей, охлах цают газовый45 поток до той же температуры определения, насыщают газ-носитель паром этого вещества и регистрируют интенсивность сигнала детектора по плотности, пропорциональную концентрации насыщенного пара этого. вещества в газе-носителе и известным образом зависящую от молекулярной массы этого вещества и газа-носителя. В качестве вещества-стандарта выбирают вещество, упругость пара которого близка к упругости пара анализируемого вещества.

Мерой упругости пара при использовании детектора по плотности является

1 интенсивность соответствующего сигнала этого детектора, деленная на разность молекулярных масс регистрируе- . мого вещества и газа-носителя.

Отделение анализируемого вещества и вещества-стандарта от примесей, охлаждение газового потока до температуры определения .и насыщение газаносителя парами этих веществ при температуре определения производят при использовании метода термической хромадистилляции. При этом анализируемое вещество и вещество-стандарт пропускают в потоке газа-носителя (азот) через пустую трубку, вдоль которой создают отрицательный температурный градиент за счет нагрева изолирован; ной нихромовой проволокой, намотанной с переменным шагом на эту трубку, ток через которую регулируют с помощью автотрансформатора, Часть трубки поддерживают при температуре, при которой .производят измерение упругости нара (при температуре определения) . Эту температуру поддерживают с помощью.термостата колонок хроматографа, когда температура о определения превышает 50 С. При более низких температурах определения температуру поддерживают с помощью проточной кюветы, соединенной с жидкостным ультратермостатом.

При измерении упругости пара от

Ч,З до 10 мм рт.ст. внутренний диаметр трубки составляет 0 5 мм и длина 50 см. При измерении упругости пара свыше 10 мм рт.ст. используют трубку внутренним диаметром 2 мм и длиной 70 см.. В первом случае скорость газа-носителя составляет около

5 см /мин, а во втором — около

25 см /мин.

Скорость газа-носителя (азот) по измерительной линии детектора по плотности составляет не менее 120 см /мин и по сравнительной линии — не менее

200 см /мин.

Температура испарителя и термостата детектора по плотности составляет

250 и 200 С соответственно. Ток детектора составляет 100 мА.

Объем вводимой пробы анализируемого вещества и вещества-стандарта составляет около 1 мкл при упругости пара 0,3-2 мм рт.ст. и около 10 мкл— при упругости пара 30-70 мм рт.ст.

Регистрацию сигналов, соответствующих насыщенному пару анализируемого

1383197 вещества и вещества-стандарта, проводят при использовании самописца.

Данные измерения упругости пара ряда углеводородов, полученные при использовании предлагаемого способа, приведены в табл. 1.

Оценка вероятной погрешности способа показывает, что она не превышает

2 отн.Х, определяется, в основном, погрешностью измерения упругости пара вещества-стандарта и находится в пределах погрешности измерения упругости пара чистых веществ стандартными методами в области высоких значений уп- 15 ругости пара (30-70 мм рт.ст.), когда их погрешность минимальна. Расхождения между известными значениями, свидетельствующие об увеличении погрешности измерения стандартными методами,20 возрастают с уменьшением измеряемой величины упругости пара.

Пример ы 8-14. Проводят оценку достоверности значений упругости пара для ряда веществ (табл.2), приведенных в различных справочниках.

Для этого в качестве анализируемого и вещества-стандарта выбирают из. справочника любые два вещества, близкие по упругости пара при одной и той же температуре, вводят произвольную по величине пробу вещества, принятого за анализируемое, в хроматограф JIXN8МД с детектором по плотности в условиях, описанных в примере 1, производят такие же операции, как и в примере 1 и регистрируют интенсивность сигнала, пропорциональную концентрации насыщенного пара в газе-носителе при температуре определения, равной температуре, соответствующей справочным данным, и известным образом зависящую от молекулярных масс этого вещества и газа-носителя. После регистрации этого сигнала вводят в тот же 4 хроматограф в тех же условиях вещество, принятое за стандарт, производят те же операции, что и для анализируемого вещества и регистрируют .интенсивность сигнала, пропорциональную концентрации насыщенного пара этого вещества в газе-носителе при этой же температуре. определения, что и для анализируемого вещества, и известным образом зависящую от молекулярных масс вещества-стандарта и газа-носителя.

После этого на основании экспери- ментальных значений интенсивностей сигналов, соответствующих насыщенному пару изучаемых веществ, при температуре определения и справочных данных по упругости пара этих веществ при этой же температуре рассчитывают молекулярную массу вещества, принятого за анализируемое, и выбирают как наиболее достоверные те значения упругости пара изучаемых веществ, которым соответствует рассчитанное значение молекулярной массы, наиболее близкое к истинному.

Расчет молекулярной массы вещества, принятого за анализируемое, проводят по формуле . а

M = — — ° — -(M -M )+M, (1)

Рот hx

Р 1,, ст v н где Р„, Р„ — справочное значение упругости пара веществ, принятых sa анализируемое и стандарт, соответственно;

h, h — экспериментальные значения интенсивностей сигналов, соответствующих.насыщенному пару веществ, принятых за анализируемое и стандарт, соответственно;

Мхе Мст и М „ — молекулярные массы вещества, принятого за анализируемое, стан- дарта .и газа-носителя соответственно.

Упругость пара определяют по формуле о о hх Мст Мн

P =Р (2) х ст } М «М э где Рх, Р— упругость пара анализируемого вещества и вещества-стандарта;

"Х " .т.МХ.

М и М „ — высоты соответствующих ступеней, молекулярные массы обоих веществ и газа-носителя соответственно. и табл. 2 приведены значения разности истинных молекулярных масс и рассчитанных по формуле (1) на основании соответствующих значений упругости пара веществ, приведенных в справочниках.

Сопоставление рассчитанных по формуле (1) и истинных молекулярных масс показывает, что для ксилола, этилбенэола и октана погрешность определения

25

Т а б л и ц а

Анализи- Температу руемое ра опре-, вещество деления, С

Отношение интенсивностей сигналов х 1 ст

Пример

Г I l

Этилбенэол 50

1,36 м-Ксилол 50

Октан 50

Ундекан 30

Ундекан 40

Додекан 80

1,23

2,22

0,32

0,38

0,48

13831 рассчитанных молекулярных масс находится в пределах .допустимой погрешности определения отношений интенсивностей соответствующих сигналов, следовательно, можно считать, что соответ- .. — 5 ствующие справочные данные являются правильными в пределах погрешности эксперимента.

Для всех рассмотренных соединений наиболее точные данные по упругости пара приведены s примерах 3 и 4 и наименее точные в примере 5.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет увеличить точность определения упругости пара и обеспечивает возможность оценки достоверности справочных данных по упругости пара. Способ, в связи с исключением необходимости взвешивания пробы и определения оодержания основного компонента„ позволяет существенно упростить определение и обеспечивает возможность автоматизации определения упругости пара.

Формула изобретения

Способ определения упругости пара веществ, включающий ввод пробы анализируемого вещества в поток газа-носителя, отделение анализируемого вещества от примесей, охлаждение газового потока до температуры определения, насыщение газа-носителя парами анализируемого вещества при этой же температуре, пропускание газового потока через детектор и регистрацию сигнала в виде ступени, соответствующей анализируемому веществу, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения упругости пара и снижения трудоемкости определения, производят с произвольной величиной пробы измерения с регистрацией высоты ступени для анализируемого вещества и нескольких. веществ, близких к нему по молекулярной массе, выбирают в качестве стандартного вещества наиболее близкое к анализируемому по молекулярной массе и величине значения высоты ступени, причем в качестве детектора используют детектор по плотности и упругость пара рассчитывают по формуле

О 0 hx Ncr Ий

Р„=Р к ст о о где Р„,Р— упругость пара анализируемого вещества и вещества-стандарта; )с э от эМх

М, и Мн — высоты соответствующих .ступеней, молекулярные массы обоих веществ и газа-носителя соответственно.

Упругость пара, мм рт.ст.

34, 77 35, 17 35, 16 35,90 35, 17

30,82 31,09 31,16 31,46 31,09

51,28 50,36 50,39 50,37,, 50,34

0 26 0 26 0 26 0 42 0 29

1,20 1,20 1,20 1,58 1,26

5,57 5,43 5,47 6, 16 5,50

1383197

Продолжение табл. а 9

73,00 71, 72 71, 75 71,83 72, 16

Декан 100

1,98

25,49 25,51 25,89 25,52

0,900 1,266 0,96

3,56 4,29 3,65

12,86 13,66 12,92

0,90

3,56

4 Ундекан 80

12,85

32,86 32,8 33,27 32,91

5 Ундекан 100

П р и м е ч а н и е. Для примеров 1 — 3 в качестве вещества-стандарта используют о-ксилол; для примеров 4 и 5 — декан и для примеров 6 и 7 — ундекан. Приведены средние данные из трех параллельных определений. Для веществстандартов используют известную упругость пара °

Т а блица 2

Вещество, принятое за анализируемое азность молекулярных масс сыч™ цст

Пример

-0,89 -0,82 -1,27 2,98

Этилбензол

0,92 0,79 1,22 0,75

50 м-Ксилол

1,54 1,55 2,91 1,68

Октан

Ундекан

-1,23 -2,06

-7, 04

-0,49 -0,57

-3,71

12

-6,85

1,39

-1,29

2,2

14

Декан

1,99

3,24

100 1

1,73

1,45

Составитель Л.Жаркова

Техред А.Кравчук Корректор И.Эрдейи

-Редактор Н.Тупица

Заказ 1288/40 Тираж 847 : . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óëòîðîä, ул.Проектная, 4

Вещества-стандарты

1 о-Ксилол 50

2 Декан 20

3 Декан 40

Ундекан

Додекан

Температура определения, С

-17,56 -10, 94