Способ хроматографического анализа примесей газов в водороде

 

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности при анализе примесей газов в водороде методом газовой хроматографии. Цель изобретения - повышение точности анализа. Через концентрирующую колонку, заполненную веществом, хемосорбирующим водород и находящимся в атмосфере инертного газа, пропускают поток инертного газа-носителя. Анализируемый водород с микропримесями периодически подают в концентрирующую колонку, заполненную веществом, хемосорбирующим водород и находящимся в атмосфере инертного газа. После прохождения фронтом микропримесей 80-90% длины концентрирующей колонки в нее повторно подают поток газа-носителя, что обеспечивает перенос зоны сконцентрированных примесей в хроматографическую колонку. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (191 (11) (51)4 G 01 N 30/08

8 E" М3НАН

>,":1 CH%3 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4237400/24-25 (22) 28.04.87 (46) 30.10.89. Бюл. К - 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и кснструкторский институт хроматографии (72) Ф.А.Сорокин, Л.Г.Новикова, Б.К.Соколов и Э.П.Скорняков (53) 543.544(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

748244, кл. G Ol N 30/00, 1980, Авторское свидетельство СССР

М 558210, кл. G 01 N 3(1/00, 1977 °

Авторское свидетельство СССР

И1 171660, кл. G 01 N 1965. (54) СПОСОБ ХРОИАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРИМЕСЕЙ ГАЗОВ В ВОДОРОДЕ (57) Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в химической, нефтяной

Изобретение относйтся к аналитической химии и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности при анализе примесей газов в водороде методом газовой хроматографии.

Цель изобретения — повышение точности анализа, На чертеже изображено устройство для реализации способа, Устройство содvðæèò каналы 1 и 2 для подачи анализируемого водорода и газа-носителя, в которых установлены регуляторы давления 3 и 4, через 3-ходовый кран-переключатель 5 на вход концентрирующей колонки 6.

2 и других отраслях промышленности прч анализе примесей газов в водороде методом газовой хроматографии. Цель изобретения — повьш ение точности анализа. Через концентрирующую колонку, заполненную веществом, хемосорбирующим водород и находящимся в атмосфере инертного газа, пропускают поток инертного газа-носителя. Анализируемый водород с микропримесями периодически подают в концентрирующую колонку, заполненную веществом, хемосорбирующим водород и находящимся в атмосфере инертного газа. После прохождения фронтом микропримесей

80-903 длины концентрирующей колонки в нее повторно подают поток газаносителя, что обеспечивает перенос зоны сконцентрированных примесей в хроматографическую колонку. I ил., I табл.

Концентрирующая колонка 6, представляющая собой трубку из нержавеющей стали, заполненную интерметаллидом, помещена в термостат 7 и на ее выходе установлено регулируемое сопротивление 8, соединенное 3-ходовым краном-переключателем 9, один выходной канал 10 которого соединен с линией сброса (на чертеже не указана), а второй выходной канал ll соединен с входом хроматографической колонки

12, на выходе которой установлен детектор 13 °

Способ осуществляется следующим образом.

1518785

40

50

Перед проведением анализа концентрирующая колонка 6 в термостате 7 нагревается до.100-150 С,в токе гака-носителя для десорбции водорода из интерметаллида, при этом газ, выходящий из концентрирующей колонки

6 через регулируемое сопротивление 8, 3-ходовый кран-переключатель 9 и его выходной канал 10, сбрасывается в линию сброса (не указана). После проведения режима термической десорбции в течение 5-10 мин, концентрирующая колонка 6 охлаждается до заданной температуры (20-40 (;), при этом газноситель поступает иэ концентрирующей колонки 6 через 3-ходовый кранпереключатель и его выходной канал

11 в хроматографическую колонку 12 и далее в детектор 13 и затем в линию сброса. После окончания подготовки концентрирующей колонки 6 3-ходовый кран-переключатель 5 отсекает подачу газа-носителя и подает анализируемый гаэ в концентрирующую колонку под заранее установленным давлением регулятором 3 давления. Анализируемый водород поступает в концентрирующую колонку 6, где происходит его хемо. сорбция интерметаллидом с образованием фронта примесей, движущегося вслед за газом-носителем к выходу колонки.

В зависимости от соотношения давлений водорода и газа-носителя на входе в концентрирующую колонку процесс концентрирования может протекать различным образом. Если давление водорода меньше давления газа-носителя, появляется время задержки, в течение которого водород не поступает в концентрирующую колонку до выравнивания давлений водорода и газа-носителя за счет его удаления через регулируемое сопротивление. Такое соотношение давлений водорода и газа-носителя приводит к увеличению длительности анализа, т.е. снижению его эффективности и ухудшению работы регулятора 3 давления водорода. Если давление водорода равно давлению газа-носителя, происходит равномерное движение фронта примесей вслед эа гелием по длине концентрирующей колонки 6. При этом сопротивление слоя интерметаллида в концентрирующей колонке должны быть меньше сопротивления, создаваемого потоку газа-носителя регулируемым сопротивлением 8 более чем на порядок, Если давление водорода больше давления газа-носителя, то после подачи водорода в концентрирующую колонку 6 в ней происходит быстрое сжатие гаэаносителя и ее заполнение водородом, а затем равномерное движение фронта примесей вслед за газом-носителем по длине концентрирующей колонки, Длина участка концентрирующей колонки, быстро заполняемой водородом, определяется соотношением давлений водорода и газа-носителя, скорость движения фронта определяется регулируемым сопротивлением 8, устанавливающим скорость выхода газа-носителя из концентрирующей колонки 6, а скорость хемосорбции водорода интерметаллидом — давлением водорода и температурой интерметаллида. Через некоторое время подачи водорода в концентрирующую колонку 6 3-ходовый кран-переключатель 5 снова подает в концентрирующую колонку 6 газ-носитель.

Скорость фронта по концентрирующей колонке 6, время подачи в нее водорода при заданных давлениях газов и температуре интерметаллида можно подобрать таким образом, что при движении зоны водорода и его примесей по слою интерметаллида происходит полная сорбция водорода и дополнительное сжатие зоны примесей, что позволяет повысить чувствительность анализа.

Экспериментально установлено, что для образования зоны примесей без водорода необходимо, чтобы к моменту переключения подачи водорода на газноситель фронт примесей находился на расстоянии не более 80-90Х длины колонки от ее входа.

Образовавшаяся эона примесей в потоке газа-носителя через регули- ° руемое сопротивление 8, 3-ходовый кран-переключатель 9 и его выходной канал 11 поступает на разделение в хроматографическую колонку 12 и saтем в детектор 13. После регистрации примесей детектором 13 производится подготовка концентрирующей колонки

6 описанным способом.

Согласно предлагаемому способу количество водорода, подаваемое в концентрирующую колонку, легко регулируется в пределах трех порядков за счет изменения времени и скорости хемосорбции водорода, что позволяет использовать одно и то же устройство

Давление, МПа

Содержание примесей в анализируемом водороде, об.X

Врем пода

Н19 оличество орбирован ого Н л езультаты

HBJIHза по корость аэа-ноНх

Не измерениям ителя, мл/мин

О, н.X

0,4

0„5

0,6

0,6

0,6

0,6

1,1

1,0

1,1 ° 10

1,3 ° 10

l,2 10

1,2 ° 10

0,4 0,3

0,6

0,4

0,6

0,4

0,3

0,3

l,0

l,0

3,0

3,0!

Ne !

Ne

Б2

0,2

0,25

0,6

0,7

1,6

1,8

l5

16

12

16

12

1,5

l,8

1,9

1,6

I 7

197

1,I

l,0

1,0 ° IO

l,3 ° 10

I 2 ° 10

l 2 ° 10 в широком диапазоне концентраций, например, для анализа макро- и микроI примесей.

Пример 1. Анализировали смесь на основе водорода с известным содержанием примесей азота и неона (от 1 до I 10 %) по предлагаемому способу на описанной установке. В качестве концентратора использовали трубку

12хlмм длиной 200 мм иэ нержавеющей стали, заполненную интерметаллидом марки ЦЛАН, нанесенным на полимерное связующее (фракции 1-3 мм).

Хроматографическая колонка представляла собой трубку из нержавеющей стали размерами ф4х0,5х2000 мм, заполненную молекулярными ситами NaX u термостатированную при IOO O, Детектором служил детектор по теплопроводности, газ — носитель — гелий.

Процесс концентрирования проводили о при температуре интерметаллида 20 С и давлениях водорода и гелия 0,10,6 МПа.

Другие условия и результаты анализа приведены в таблице.

Пример 2. Анализировали смесь на основе водорода с извест-3 ним содержанием примесей (1,1 ° 10 %

N и 1,3 ° 10 % Ne) по изобретению на описанной установке. Подачу анализируемого водорода производили циклически без промежуточной регенерации интерметаллида. Время подачи водорода составляло 15 с, интервал между циклами 2 мин, количество циклов 5.

Средний объем водорода хемосорбированного в цикле 0 25 л при емкости интерметаллида в концентрирующей колонке 2,1 л. Давление водорода и гелия были равны 0,6 МПа, а скорость газа-носителя 15 см /мин.

Получены средние значения содержа18785 6 ний азота (1,0 ° 10 об.%) и неона (1,3 10 об.%), а также среднеквадратическое отклонение (СКО)

+ 0,7 отн.%.

Способ хроматографического анализа,примесей газов в водороде обеспечивает в сравнении с известными cno-.

1ð собами повьппения точности анализа в 2-3 раза в широком диапазоне концентраций примесей и повьппение чувствительности, сокращение времени анализа и упрощение его процедуры, что особенно важно при автоматизации процесса измерения.

Формула изобретения

2р Способ хроматографического анализа примесей газов в водороде путем подачи анализируемого водорода в концентрирующую колонку, заполненную веществом, хемосорбирующим водород и находящимся в атмосфере инертного газа, с последующим переносом зоны сконцентрированных примесей на разделение в хроматографическую колонку и детектированием, о т л и 1 а ю—

ЗО шийся тем, что, с целью повьппения точности анализа, через концентрирующую колонку, хроматографическую колонку и детектор пропускают поток инертного газа-носителя, анализи35 Руемый водород подают в концентрирующую колонку периодически при давлении, равном или большем давления газа-носителя, а перенос зоны сконцентрированных примесей в хроматографи4р ческую колонку осуществляют повторной.подачей в концентрирующую колон1 ку потока газа-носителя после прохождения фронтом микропримесей не более

80-90Х длины этой колонки.

1518785 и

Составитель В.Толстых

Техред А. Кравчук Корректор Т.Палий

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 6602/51

Тираж 789

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101