Способ анализа газовых смесей

 

Влме 42 l, 4

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ способа анализа газовых смесей.

К авторскому свидетельству А. А. Короткова, занвленвому

11 февраля 1933 года (спр. о перв. № 123739).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 июля 1934 года.

Предлагаемое изобретение касается анализа газовых смесей путем поглощения отдельных компонентов при повышенной температуре тьердыми и жидкими поглотителями (например, диолефиновых углеводородов расплавленным мелеиновым ангидридом).

С целью ускорения анализа и предохранения прибора от загрязнений при улетучиьании поглотителя, в предлагаемом способе применено непосредственное охлаждение газовой смеси после реакции при повышенной температуре.

Поглотитель помещается в U-об;.азном капилляре с расширениями, количество которых зависит от качества и количества поглотнтеля. Та часть капилляра, в котором помещен погло;итель, погружается в ванну с необходим .й для реакции температурой. На выступающие as ванны концы капилляра надеваются маленькие холодильники.

Капилляр соединяется одним концом с бюреткой и с двухходовым краном, д ругим — с пипеткой (или двумя бюретками). Бюретки помещаются в стеклянную муфту, через которую пропускается прозрачная жидкость с постоянной температурой; эта же жидкость из муфты поступает в холодильники на капилляре.

Работа ведется следующим образом. В газовую бюретку набирается исследуемая газовая смесь; после того, как достигнута постоянная температура в муфте с холодильниками и ванне, сравнивают давление аза в капилляре с атмосферным; соединяют капилляр с бюреткой; измеряют объем газовой смеси н пропускают ее через поглотитель в пипетку и обратно, до постоянкого объема.

Расчет ведется по обычным для газового анализа формулам.

Благодаря малому.даметру капилляра и наличию холодильника происходит немедленное, до. статочно полное, охлаждение газовой смеси после! выхода.из нагретой части, что позволяет произ водить замер при нагретом ноглотителе. При работе с расплавленными поглотителями, происходит барботация аза через поглотитель; тем са мым увеличивается скорость реакции и со ращается продолжительность анализа. В случае улетучиьания поглотит=ля он конденсируется в холодильниках, и таким образом потери его сведены к минимуму и бюретки не загрязняются.

Предлагаемый способ позволяет по увеличению в весе поглотителя и сокращению объема судить о молекулярном весе выделяемой состаьпой части

1 из газовой смеси.

Способ может быть осуществлен в приборе, изображенном на ч.ртеже.

В описанном ниже приборе анализируемая газпвая смесь, замеренная в бюретке, пропускается через расплавленный малеиновый ангидрид до постоянного объема, т. е. до поглощения и удаления всех диолефиновых углеводородов из смеси.

Барботация происходит в U-образном капилляре (реакторе) с расширениями при перепускании газовой смеси из бюретьи в пипетку и обратно. Нижняя часть реактора помещена в кипящую водяную баню, à терхняя часть и бюретка омываются проточной ьодой с постоянной температурой. Таким образом глаьная смесь в приборе всегда т аходится в одинаковых температурных условиях.

Реактор прибора представляет U-образный капилляр с восемью симметрично расположеннымн расширениями. Диаметр капилляра внутренний

1,2 мм и наружный 8 мм; расстояние между капиллярами 12 мм; два нижних уширения 1 имеют вллнпсоидную форму емкостью 1,5 — 2,0 см ..

В этих расши рениях помещается поглотитель (малеиновый ангидрид), н в них происходит бар; ботация газа. Капилляр у основания суживается для уменьшения объема пузырьков, что увеличивает поверхность реакции и предохраняет or быстрого проскакивания газа.

На расстоянии 4 — 6 молот расширений 1 имеется вторая пара . шарообразных уширений 2, емкостью около 1 смг. Эти расширения являются предохранителями от переброса малеинового ангидрида вверх, в холодильники. Через 35мм выдута третья пара таких же расширений 3, служащих каллеотбойникамималеинового ангидрида.

Верхние капилляры, длиной 150 мм, припаяны под прямым углом к нижним, расстояние между ними 33 мм. От впая на 25 мм находится четвертая пара расширений 4, с внутренним диаметром 5 мм без увеличения наружного диаметра, для ле кого надевания холодильников. Эти расширения служат для улавливания паров малеинового ангидрида. На верхние капилляры надеваются холодильники 5 на пробках 6. Нижние пробки холодильников делаются узкими, не больше 6 мм, и нижний их край совпадает с основанием расширений 4.

Вюретка 8, емкостью 50 — 52 смг, для точности отсчета сделана с расширением 7 в верхней части, а в нижней, суженной,— градуирована на

0,05 см . Сверху капилляра 9 бюретка имеет двухходовой кран 10 с двумя капиллярами 11, 12, изогнутыми в стороны под прямым углом.

Перьый соединяется каучуком через калиллярный угольник 13 с реактором и служит для лерепускания газа через реактор; второй, предназначенный для набора пробы газа, соединен с капиллярным трехходовым краном 14 и хлоркальциевой трубкой 15.

Бюретка помещается в стеклянную муфту 16, и параллельно с ней укрепляется трубка 17, с диаметром, равным диаметру узкой части бюретки. Эта вспомогательная трубка укрепля тся и выгибается так, чтобы она шла от узкой части бюретки на расстоянии 1 — 2 мм, затем огибала расширенную часть со стороны, противоположной градуировке, и выходила из муфты на 120— !

50 мм.

Нижние концы бюретки и трубки соединяются каучуком, через тройник 18, с напорной грушей

10. Вспомогательная трубка 17 служит показателем уровня ртути в груше, для более точного измерения объема газа в бюретке. Бюретка и трубка укрепляются в муфте пробками, залитыми менделеевской замазкой. Внутри муфты укрепляется термометр 20 с делениями на 0.2 — 0,5 .

В пробки вставляются трубки для подачи водй снизу и вывода сверху; отводная трубка соединяется каучуком через тройник 21 с нижним тубусом, ближайшего холодильника; третьим концом тройник соединен каучуком (с зажимом

Мора 22) с воронкой 23, служащей для подачи теплой воды в холодильники. Напорная груша подвешена на шнуре, перекинутом через блок24 к вороту 25, служащему подъемным механизмом.

Пипетка состоит из двух соединенных каучуками сплюснутых шаров 27, 28. Нижний шар 27, емкостью 55 — 60 сма, имеет сверху П-образный капилляр 29 с краном 30, меткой 31 и сужением для предохранения от перебросов ртути. Второй шар 28 емкостью около 75 смг, расположен так, чтобы низ его был на 10 — 15 мм ниже меткй на капилляре. Свободный конец капилляра соединен в стык каучуком с реактором.

Все части прибора укреплены в ящике, устроенном так, чтобы онн находились в устойчивом положении, и нагреваемая часть (реактор с водяной баней и горелка) была изоли@ована от остальных частей прибора перегородками 32, 33 и 34, покрытыми изнутри асбестом, отстающим на 2—

3 мм от перегородки. Стакан 35 устанавливается на металлическом кольце с сеткой 36, укрепленном на металлическом стержне 37.

Описанный прибор пригоден для газов, в которых концентрация диолефиновых углеводородов не выше 20% (объемных). При концентрации выше 20% следует соответствующим об азом изменить бюоетку и увеличить емкость реактора, сделав вместо одной первой пары расширений— дье, при этом можно загружать малеиновый ангидрид в 2 — 2,5 раза больше обычного.

Для наполнения реактора малеиновым ангидридом р актор отключают от прибора, снимают холодильники, на один конец каучуком укрепляют воронку и в во ронку засыпают 1,1 — 1,2 г малеинового a:ггидрида (свежеперегнанного). Пламенем горелки лрогвевают весь реактор до температуры не ниже 60, расплавляют ангидрид в воронке, и последний медленно поступает в реактор. Осторожно подогревая реактор, дают стечь ангидриду в реакционные расширения и снимают воронку. !!ри таком наполнении в капилляре, на стенах остается ангидрид, который следует удалить нагреванием го елкой до тех пор, пока калил. яр не станет совершенно сухим.

Далее вынимают реактор из прибора, снимают холодильники, вытирают и прогревают весь реактор горел:.ой, затем резиновой грушей и выдувают ангидрид в колбочку. Когда весь ангидрид стечет, засасывают теплой воды (60 — 70 С), споласкивают несколько раз и затем сушат продуванием нагр .то,о воздуха.

Перед началом работ в реакторе должно быт. загружено — 1,2 г малеинового ангидрида. !! бюретке с напорной склянкой должно находиться столько ртути, чтобы при заполнении всей бюретки ртутью уровень ее в ьсломогатель ной трубке можно было довести на 8 — 9 см выше двухходового крана бюретки. Пипетка должна быть заполнена ртутью настолько, чтобы при вынутом кране пипетки уровень рту и оставался на метке капилляра.

Все части прибора плотно соединены каучуками; реактор соединен в стык с пипеткой и бюреткой (через угольник) вакуумными каучуками; бюретка, вспомогательная тр,бка, тройник и напорная груша также соединены вакуумными каучуками.

Уровень воды в водяной бане должен быть выше уширений на 5 — 10 мм.

Для отпора пробы газа из газомэтра в бюретку каучу.ом через хлоркальциевую трубку соединяют газометр с бюре кой (кран 10 закрыт, бюретка запьлнена ртутью). Открывают краны газометра и продувают хлоркальциевую трубку и каучуки, пропуская газ через вертикальный отросток трехходового крана. Поворотом последнего соединяют. горизонтальные отростки, изолируя вертикальный отросток, н поворотом крана бюретки набирают газа 25 — 30 смз.

Поворотом трехходового крана изолируют отросток, соединенный с газометром, и одновременным поднятием груши (напорной) вытесняют газ из бюретки, доведя уровень ртути до крана бюретки.

Вновь изолируя вертикальный отросток, набирают газ в бюретку и вновь вытесняют. После 34-кратного продувания бюреткн, набираюг в бюретку около 50 смз газа и закрывают кразы, бюрегки и газометр. Газ в бюретке хранится под небольшим давлением.

Для проведения анализа вынимают кран пипетки для сравнения давления в реакторе с атмосферным; затем вставляют его и закрывают.

Опуска.- ием напорной груши устанавливают на одном уров е ртуть в бюретке и вспомогательной трубке и поворотом крана соединяют бю етку с реактором. Измеряют .объем газа в бюретке, установив строго на одном уровне ртуть в бюретке и трубке, и замечают температуру отходящей и поступающей воды.

Далее открывают кран пипетки и осторожным поднятием, а затем опусканием переводят газ в пипетку и обратно. Скорость перепускания такая, чтобы не было переброса в предохранительный шарик. Если произошел переброс во второе расширение и дальше, то опусканием или поднятием груши п=реводят ангидрид в реакционные расширения и затем вновь продолжают перепускання.

Пер.пускания производят до постоянного объема, т. е. когда замеренные объемы прн доведенной до метки ртути в пипетке н закрытом кране, после двух последовательных пролускаяий, будут одинаковыми (конечно, после приведения объема к одной температуре).

Ьлагодаря довольно значительной упругости пара малэиноього ангидрида при 100 (х4,75 мм или 0,033 атм.) часть его паров увлекается проходящим газом; при 100 содержание пара малеинового ангидрида в газовой смеси составляет

33% по объему. При пятикратном пропускании

50 смз газа увлекается 50 смз. 6. 0,033 = S,З см малеинового ангидрида или около 0,04 г, часть которого конденсируется в верхних более холодных частях прибооа (при 60% в газовой см си остается только 0,5% паров по объему), остальная же часть выпадает в твердом виде в холодильник, засоряя его. Поэтому после каждого анализа следует прочищать холодильники, для чего выключается вода, поступающая в муфту,. открывается зажим No >a у воронки 23, и в воронку наливается горячая вода (не ниже 70 ).

Расплавившийся малеи новый ангидрид опусканием и поднятием напорной склянки при закрытом кране пипетки переводится в реакционные шарики. Вся эта операция длится 2 — 3 минуты.

Очистку можно производить во время хода анализа —. результаты при этом не ухудшаются; но совершенно не допускается замер объема при засорившемся капилляре; такой замер может повлечь большие искажения результатов.

Расчет анализа производится, как и во всех газовых анализах, с обязательным приведением к одной и той же температуре начального и коночного объемов.

Предмет изобретения.

Способ анализа газовых смесей путем поглощения их составных частей нагретыми твердыми, жидкими по:.лотителями и последующего измерения уменьшения объемов, отличающийся тем, что, с це. ью ускорения анализа и пр.дотвращения за рязнепия прибора от улетучиьавия поглотителя, газовую смесь иепосредствевно после

l поглощения в реакторе быстро охлаждают.

К авторскому свндетельству А. А. Короткова № 37904

Эксперт И. Г. Вайнюток

Редактор П. А, Петров

Тиа, ПромполитраФ. Тамбовоиа, l2. Saa, J4 Фата