Способ анализа состава газов

 

Изобретение относится к хроматографическим способам измерения состава газа и может быть использовано для контроля и управления технологическими режимами производств аммиака. Целью изобретения является повышение точности измерения отношения содержания водорода к азоту, снижения трудоемкости и себестоимости контроля состава газов в аммиачных производствах. В качестве газа-носителя в способе используют бинарную смесь водорода и азота с отношением их содержания , равным трем. Анализируемый газ разделяют на азотоБодородную часть и по всем остальным компонентам в хроматографической колонке. В качестве сорбента в колонке используют сферический фосфат циркония , модифицированный углем типа СФЦУП- 26, газ-носитель, представляюш,ий собой смесь азота и водорода в соотношении 3:1, получают термокаталитическим разложением аммиака. 4 з.п. ф-лы. 4 ил. Р сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1427294

GD4 G01 N30 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Id ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4123824/23-25 (22) 14.07.86 (46) 30.09.88. Бюл. № 36 (72) С. М. Хаймс, С. М. Горбов, А. П. Коваленко, В. И. Бурлаченко, E. Н. Давыдова, 3. Л. Баскин и Г. H. Мачехин (53) 543.544 (088.8) (56) Березкин В. Г. Аналитическая реакционная хроматография. М.: Наука, 1966, с. 36--56.

Джеффери П. и др. Анализ газов мето дами газовой хроматографии. М.: Мир, 1976, с. 146. (54) СПОСОБ АНАЛИЗА СОСТАВА ГАЗОВ (57) Изобретение относится к хроматогра.фическим способам измерения состава газа и может быть использовано для конт. роля и управления технологическими режимами производств аммиака. Целью изобретения является повышение точности измерения отношения содержания водорода к азоту, снижения трудоемкости и себестоимости контроля состава газов в аммиачных производствах. В качестве газа-носителя в способе используют бинарную смесь водорода и азота с отношением их содержания, равным трем. Анализируемый газ разделяют на азотоводородную часть и по всем остальным компонентам в хроматографической колонке. В качестве сорбента в колонке используют сферический фосфат циркония, модифицированный углем типа СФЦУП2б, газ-носитель, представляющий собой смесь азота и водорода в соотношении 3:1, получают термокаталитическим разложени- Ж ем аммиака. 4 з.п. ф-лы. 4 ил.

1427294

Изобретение относится к хроматографическим способам измерения состава газов и может быть использовано для контроля и управления технологическими режимами производства аммиака и метанола.

Целью изобретения является повышение точности определения соотношения водорода и азота и уменьшение трудоемкости анализа.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа анализа состава газов; на фиг. 2 — хроматограммы газа (HqNq, СО, СН4) для случаев, когда соотношение водорода и азота в газе меньше, чем в газе-носителе (фиг. 2а), и когда больше (фиг. 2б), различие проявляется в полярности и плошади пиков; на фиг. 3 — хроматограммы газа (Н2, N Аг, СН4) для

СН2 слсд чощих случаев: фиг. 3 а — в анаСна

Сн2 лизируемом газе равно газа носителя, С,н а содержание аргона равно 2Я об. доли (пики Si и S)) и 5 „ об. доли (SI„H 52 );

Сн2. в анализируемом газе меньфиг

Снг ше, чем С в газе-носителе, концентрация аргона равна 2 / об. доли (пики Si u ); фиг Зв — — С вЂ " в анализируемом газе

Сх> больше, чем —" в газе- носителе, концен и транция аргона равна 2Р/р об.доли (пики Ь и Sg); на фиг. 4 — зависимости плошадеи ников SI u Sa от содержания аргона и соотношения водорода и азота, где и =Сн2 С

Сю

= — анализируемого газа а и сц газа-носителя.

Реализация способа возможна на любом хроматографе с детектором по теплопроводности по схеме проявительного анализа, как это показано на фиг. 1.

Пробу анализируемого газа, содержашего Н2, Nq, СО, СН и СО2, объемом 2 см вводят краном-дозатором 1 в поток газа-носителя. В хроматографической колонке 2 (1=300 см, d = 0,4 см), заполняемой сферическим фосфатом циркония, модифицированного углем (сорбент типа СФЦУП-2б проба разделяется на азотоводородную часть и на остальные компоненты: СО, СН и СО2, как это показано на хроматограммах фиг. 2 а, б (пик S принадлежит азотоводородной части). Разделение конвертированного газа производят при температуре колонки 120+-10 С, выбранной экспериментально исходя из условий полного разделения азотоводородной части газа от СО.

Повышение температуры свыше 130 С ухудшает разделение, а снижение температуры ниже 110 С увеличивает время анализа (выхода СО2) .

Выходной сигнал детектора, пропорциональный разности теплопроводности газаносителя, протекающего постоянно через сравнительные камеры 3 и 4 детектора, и теплопроводности разделенной смеси, протекаюшей через рабочую камеру 1 того же детектора, регистрируется устройством 5, например самопишущим микровольтметром.

Хроматограммы конвертированного газа представлены на фиг. 2 а, б. Соотношение водорода и азота в конвертированном газе вычисляется по формуле: пгн — k(° — калибровочные коэффициенты; соотношение водорода и азота в анализируемом газе и газе-носителе соответственно; концентрация аргона. где 4, 1<ь 1<з

n,п °вЂ”

САг где и — соотношение водорода и азота в газе-носителе;

ki — калибровочный коэффициент;

S — площадь первого пика.

Концентрация остальных компонентов анализируемого газа (СО, СН2 и СО ) вычисляется по формуле:

C;=k; $;, где k, — калибровочный коэффициент i-го компонента;

S; — плошадь пика i-го компонента.

20 При анализе конвертированного газа не учитывается содержание аргона, который не отделяется от азотоводородной части в колонне, что вносит погрешность, величина, которой, однако, не превышает

+ 0,01 из-за малости концентраций аргона для измерения соотношения Н2/Nz в диапазоне от 2,5 до 3,2.

Для анализа газа на входе в колонну синтеза пробу газа вначале очищают от аммиака, так как последний необратимо copgp бируется сорбентом, а затем вводят краномдозатором 1. Разделение смеси производят при температуре колонки 2, равной 60+

+-10 С, определенной экспериментально исходя из условия разделения аргона, которое проявляется на хроматограммах (фиг. 3

35 в виде пиков > i, S 2 положительной и отрицательной полярности вследствие вакансии водорода. Повышение температуры свыше 70 С приводит к исчезновению пика

S>. Нижний предел 50 С ограничен диапазоном температуры колонок хроматографов.

На фиг. 4 представлены зависимости площадей пиков S и S2 от концентрации

apro«a и соотношения водорода и азота в анализируемом газе и газе-носителе, лолученные экспериментально для газа-носителя

45 и. = 3,0 и анализируемого газа и = 2,6 и п = 3,15, что соответствует диапазону его изменения в практических задача х.

Из фиг. 4 видно, что площадь пика Si зависит от соотношения водорода и азота и от содержания аргона и эта зависимость линейна:

Si=ki(п и)+ (k2 k3(1 1САг) (1) пгн

1427294 (2) з

Плошадь пика S2 также является уравнением прямой, проходяшей через начало координат: 2= (k4 — 1<5 (1 — ) ) CAr, Пгн где k4, 14ь — калибровочные коэффициенты.

ЗНаЧЕНИЯ П И CAr МОЖНО ПОЛУЧИТЬ РЕШЕнием системы двух уравнений (1) и (2) с двумя неизвестными.

Концентрация метана вычисляется по плошади его пика вышения точности измерений отношения содержания водорода к азоту и снижения трудоемкости анализа, в качестве газа-носителя используют бинарную смесь водорода и азота с соотношением водорода и азота, равным трем, а анализируемый газ разделяют на азотоводородную часть и на все остальные компоненты в колонке, содержашей сорбент на основе активи рова нного угля.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что газ-носитель получают термокаталитическим разложением аммиака с последуюшей очисткой смеси от остатков аммиака.

ССН4 — kci44 Scii4, где 14сн4 — калибровочный коэффициент по мета ну.

Формула изобретения

1.Способ анализа состава газов, содержаших Нг, N2, Ar, С0, СН4, С02, путем газохроматографического разделения на сорбенте в потоке газа-носителя и детектирования, отличающийся тем, что, с целью по15

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют сферический фосфат циркония, модифицированный углем.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разделение ведут при 120 10 С для смесей, в которых содержание аргона менее

0 5% по объему.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разделение ведут при 604-10 C для смесей, в которых содержание аргона более 0,5% по объему.

1427294

1427294

/ оЕЛии

Составитель Л. Жаркова

Редактор И. Рыбченко Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 484 /41 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4