Концентратор примесей для газового хроматографа

 

Ъ

1 .,." "1 "

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (11)602857

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 18.05.76(21) 2360786/23-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликоваио1 5.04.78,Бюллетень № 14

{45) Дата опубликования описания 31.03.78 (51) М. Кл.

Q 0l И 31 08

Государственный комитет

Соавта танннстров СССР оо делам нзооретений н открытий (53) уЛК 543.544 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. В. Машбиц и В, П. Закатов

Всесоюзный научно-исследовательский и прсектно-конструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой омышпеннос ти (71) Заявитель (54) КОНЦЕНТРАТОР ПРИМЕСЕЙ jlJlH ГАЗОВОГО

ХРОМАТОГРАФА

Изобретение относится к хроматографии и найдет применение в газовой и химической промышленности дпя измерения количественного содержания примесей в газах и пар ах, 5

При хроматографическом определении содержания примесей в газах и парах применяются методы, основанные на отделении примесей от основного компонента путем их предваритепьного концентрирования и послеl0 дующего проявитепьного анализа сконцентрированных примесей. При наличии в анализируемом продукте примесей, сорбируюшихся лучше основного компонента (примеси тяжелые), дпя коппена пирования испопьзуется термический фактор. Анализируемый продукт с примесями подают в концентратор, где примеси сорбируются на сорбенте охлажденной концентрирующей колонки, При последующем нагреве копонки десорбированньте примеси в потоке газа-носителя подают на проявительный анализ в хроматографе.

Известны концентраторы дпя газовых хро-. матографов, предназначенные дпя концентрирования примесей тяжелых компонентов и ос- Я нованные на применении термического фактора Я.

Из известных концентраторов примесей дпя газовых хроматографов наиболее бпизкпм к изобретению по технической сущности является концентратор примесей дпя газового хрпматографа, содержащий колонку, вход которой через клапаны ссединен с источником впализируемого продукта и с источником газа-поситепя, а выход подключен к хроматографу и дозируюшему устройству с тт ппевмоемкости, выход которого связан с приводалщ клапановв íà входе и выходе концентрирующей колонки j2). Лозируюшее устройство обеспечи— вает постоянство дозировки анапизируел ого продукта, подаваемого в концентрирующую колонку, при работе концентратора, Известный концентратор обеспечивает вь сокую точность анализов лишь при небопьшпх колебаниях содержания примесей в апапп;.даруемом продукте. При работе с продуктал и, концентрация примесей в которых изменяется в широком диапазоне (на нескопько порядков), известный концентратор не обеспе щвает точности хроматографических анализов примесей

602857 из-за постоянной дозировки анализируемого продукта,, подаваемого в концентрирующую колонку.. B этом случае количество сконцентрированных. примесей, вводимых из концентратора:. в. хроматограф,. изменяется в таких же широким пределах,. как и в анализируемом продукте, Поэтому повышенное содержание примесей в анализируемом, продукте вызываег" перегрузку разделительной колонки хроматопрафа:и работу его детектора за верхней щ границей линэйного диапазона, а понтонное содержание примесей приводит к работе детектора. хроматографа в обласж ниже порога его чувстви тел ьности.

Таким образом, существенным недостатком известного концентратора примесей для, .v газового хроматографа, огравичивающитт область его применэния9 яВляется неВОзмож ность изменения дозировки анализируемого продукта,, подаваемого в концентрирующую 20 колонку, or колебатща содержания примесей

В анализируемом продукте.

Цель изобретения -" обеспечение автоматачеокого изменения дозировки анализируемого продукта В зависимости от концентрации щж- 25

МЕСЕй В НЕМ, Цепь достигются тем, что предлагаемый концентратор снабжен двухкамерным детекто- . ром и дискриминатором уровня с f3 + 1 выходами, причем одна камера детектора через ЭО клапан и дроссель подключена к источткку анализируемого цродукта, другая камера через дроссель связана с источником газа по- стоянного состава а ВыхОд gerearope соедижн с дискриминатором уровня, П выходов 35 которого связаны с приводами клапанов, соединяющих пнэвмоемкости доэирующего устройстВа с егО Выходамя а ВыхОд fl + 1 свЯ эан с приВОдом кл апанову соеднняюшнх источник аналиэируеь эго rema c колонкой a xpo <0 матогр афом.

На чертеже показан цредлагаемый концент- „. ратор примесей для газового хроматографа.

Концентратор содержит колонку 1, вход которой через клапан 2 соединен с источником газа-носителя и через клапаны 3 и 4с источником анализируемого газа, связанным через клапан 5 с хроматографом 6. Вы-@ ход концентрирующей колонки 1 через клапаны 7 и 8 соедынеи соответственно с хрома- о тографом 6 и доэирующим устройством 9, которое выполнено и Виде 43 пневмоемкостей

10 (10- 1, .10- 2, °... 10- )-), каждая иэ которых через, клапан.11. (11- 1, 11- 2,. ..., 11- tl ) лодилючена ко входу измери И теля давления 12, через клапан 1 3 связанному с линией опорного давления РО, Выход измерителя давления 12, являющийся выходом дозирующего устройства 9, соединен с приводами клапанов 3 и 8. Источник анали60 зируемого газа через клапан 14 и дроссель соединэн с камерой двухкамерного детек. тора 16 (например, катарометра), подключен- ной также; эрез дроссель 15 и клапан 17 к источнику газа постоянного состава. Другая камера детектора 16 связана с этим источником через дроссель 18. Выход детектора, 16 соединен со входами дискриминаторауровня 19, имеющего 43+1, выход, причем выходов дискриминатора уровня 19 связаны с приводами клапанов 11 (1 1- 1, 11- 2, 11- ll ) доэирующето устройства 9, а выход 0 +1 сседннэн с приводами клапа-. нов 4 и 5 ы с хроматографом 6..0авления

В источниках анализируемого продукта газаносителя, газа постоянного сОстава и В линии опорного давления Р постоянны. В качестве газа постоянного состава может быть использован анализируемый гаэ, очищенный от примесей. Управлетще циклом работы концентратора производится от внэщнэго командного устройства (на чертеже не показано), которое в требуемой временной последовательности вырабатывает командные импульсы» переключающие кл BBBHbl

Концентратор работает следующим ОбраЗОМа

По данным о содержании примесей в анализируемом продукте производят настройку концентратора Для этого диапазон колеба-,,ний примесей, в котором их анализ может быть осуществлен только с помощью предварительного концентрирования, разбивают на поддиапазоны, количество которых fl равно числу пневмоемкостей 10 дрзирующего устройства 9, Величищ дозировки продукта для каждого поддиапазона, т.е. объем продукта, который требуется пропустить через колонку

1 для накопле).ия в нэй примесей в количест-. нэ, необходимом для обеспечения Оптимальных условий анализа, производят заданием

aamaего значения давления РО (в линии опорного давления), при котором анализируемый продукт начинает поступать в дозирующее усттэойство 9, и верхнего значения давления

РВ (,на измерителе давления 12), при котоГ ром подача анализируемого продукта в дозирующее устройство прекращается. Кроме то-,. го, величина дозировки продукта может регулироваться в широких пределах путем изменния объемов пневмоемкостей 10.

В исходном состояиии, показанном на чертема, клапаны 2, 4, 7,11 13 и 17 откр@ ты, а клапаны 3, 5, 8 и 14 закрыты, Через обе камеры. детектора 16 протекает газ постоянного состава, измерительная схема детектора 16 сбалансирована, сигнал,на его выходе равен нулю, и на всех И. +1 выходах дискриминатора уровня 19 сигналы отсутствуют, Газ-носитель через охлажденную кспонку 1

602857 поступает в хроматограф 6. В пневмоемкостях

10 доэирующего устройства 9 поддерживает ся опорное давление Ро . цикл работы устройства включает три последовательные во времени операции: самонвсгройка концентратора, наклонение примесей и ввод примесей в хроматограф.

При самонастройке подают команды HB переключение клапанов 14 и 17, вслецствие чего в одцу камеоу детектора 16 через дрос-10 сель 18 продолжает поступать газ постоянного состава, а в другую камеру через клапан 14 и дроссвль 15 будет поступать анализируемый гаэ, На выходе измерительной схемы детектора 16 появляется электрический 15 сигнал в виде ступени (уровня напряжения), пропорциональной текущему эначенпо суммарного содержания примесей в анализируемом газе,. Сигнал детектора поступает на вход .дискриминатора уровня 19, где происходит 20 вго усиление и пр образование в выходной сигнал в виде единичных команд на,a вьгходах иэ числа П +1 выход. Число выходов на которых появляются единичные команды, пропорционально уровню сигнала не выходе детектора 16, r.в, пропорционально текущему . значению суммарной концентрации примесей в анализируемом продукте, При нулевом сиг- . нале детектора 16, когда суммарная концентрация примесей ниже порога его чувствитель- 30 ности, команды отсутствуют на всех Fl +1 выходах дискриминатора, а при наибольшем сигнале детектора 16 команды появляются на всех г2 +l выходах дискриминатора уровня 19. 35

С выхода дискриминатора уровня 19 1 команд поступают не приводы клаценов 11

: дозирующего устройства 9 и заКрывают ог сутствующие клапаны 11, отключив пнввмоемкостей 10 от измерителя давлениа.12.

Количество емкостей, подключенных к измеря Юлю давления 1 2» Равно 1- 4 . Не этом самонастройка концентратора заканчивается, клапаны 14 и 17 возвращаются в исходное состояние, при котором в обе камеры детек45 тора 16 снова подается гаэ от источнике газа постоянного состява, Одновременно подается команда не привод клапане 13, последний закрывается, отсекая дозирующее устрой50 ство 9 от источника опорного, давления Р .

Таким образом, при самонастройках концентратора происходит автоматическая перестройка дозирующего устройстве 9 в зависимости от суммарной концентрации примесей

55 в анализируемом продукте, С увеличением концентрации примесей количество пизвмоемкостей 10, подключенных к измерителю давления 12, уменьшается. для вьгпол2гения слЬдуюгцей операции накопления примесей цодают команды не переклю60 челне клапанов 2, 3; 7 и 8. Клапаны 2 и 7 закрывают ся, а клапаны 3 и 8 открываются..

Анализируемый газ протекает через охлажденную колонку 1, где примеси из него сорбируются, и поступвюг в И -1 пневмоемкостей 10 дозирующего устройства 9.,г1евление в пневмоемкостях 10 возрастает, и по достижению им величины P., не которое настроен измеритель давления 12, нв его выходе формируется команда» поступвющ; я на приводы клапанов 3 и 8 и закрывающая эти клапаны. Колонка 1 отключится от источника анализируемого продукта и от дозирующего устройства 9; Количество примесей, накопленных в колонке 1 пропорционально количеству газа, поступающего в доэирующее устройство 9. )3влее нагревают колонку 1 и при этом накс»ппвнныв в нвй примеси десорбируют и переходят в газовую фазу.

Одновременно при необходимости осуществляют сужение полосы распределенных по длине колонки примесей теплодинамическим способом.

При вводе примесей из кспонки 1 в хроматогрвф 6 подают команды на приводы клапанов. 2 и 7. Эти клапаны открываются, и потоком газе-носителя десорбироввпные примеси переносятся в хроматограф. Оцповрвменно подают команды нв приводы клаганов 11 и 13, которые открываются и соединяют все

12 пневмоемкостей 10 дозгщющего устройства 9 с линней давления Р .

11нкл реботь: концентратора на этом заканчивав тся, При высок ом соде ржании примесей в анализируемом продукте, когда примеси мо1 гут быть проанелизировеньг непосредственно на хрометогре .,г: 6 без предварительного их концентрирования» единичные сигналы формируются не всех И +1 выходах дискримийатора 19, Сигнал с выходе П +1 закрывает клепан 5, соедичяя источим " анализируемого продукте с хрометогрефом 6, Этот же сигнал поступает в хрометограф 6, подготавливая его к анализу продукте беэ предварительного концентрировен я.

Таким ..образом, концентратор примесей для газового хрометогрефа, в отличие от известных концентраторов» обл едает важной качествешюй особенностью — в нем обеспечена возможность самонастройки в зависимости or т кущего значения концентрации при/ месей в анализируемом продукте. Самонастройка концентраторе осуществляется по каналу дозировки анализируемого продукта, . т.е, в зависимости от концентрации примесей изменяется количеcTBQ анализируемого npo— продукта, подаваемого в концентратор, Благодаря этому количество скоьцентрированных примесей, вг»здимых в крометогреф, колеблет602857 ся в более ужих пределах, чем коны нтрация примесей в анализируемом продукта,что не вызывает нарушений нормального режима работы хроматогрвфа и повышает точность измерений.

Концентратор примесей найдет примерк.ние в промышленной и лабораторной практике для обеспечения анализа газов, содержание примесей в которых.колеблется в широких пределах. В частности, концентратор может быть использован при измерении содержания примесей в баллонах со сжатым газом.

Концентрация. примесей s различных баллонах может колебаться в пределах от 10 ао 1ОЖ, и перед началом анализа газа из баллона неизвестен возможный уровень концентрации примесей в нем. Концентратор позвслит получить информацию суммарной концентрации примесей и баллоне, и по этой информвции самонвстроиться твк, чтобы количество сконцентрированных примесей, вводимых в хромвтогрвф, обеспечило получение точных и надежных анализов и не нарушило нормальной работы прибора, Фор мул в и зо бре те ни я

Концентратор примесей для газового хрома»F содержащий колонку, вход котовой через клапаны соединен с источником внаШ1ИИПИ Заказ 1850/40

Тираж 1112 Подписное

Филиал Г1ПП Патент, г, Ужгород, ул. Проектнв лнзируемого продукта и с источником гвзаносителя, а выход подключен к хроматогрвфу и дозирующему устройству с О пневмоемкостями, выход которого связан с приводами клапанов нв входе и выходе концентрирующей колонки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического изменения дозировки анализируемого продукта в зависимости от концентрации примесей в неМ он снабжен двухкамерным детектором и дискриминатором уровня с fl +1 выходами, причем одна камера детектора через клапан и дроссель подключена к источнику анализируемого продукта, а другая - через дроссель

=вязана с источником газа постоянного соста. s, выход детектора соединен с дискриминатором уровни, fl выходов которого связаны с приводами клапанов, соединяющих пневмоемкости дозируюшего устройства с его выходами, в выход t1 +1 связан с приводом клапанов, соединяющих источник анализируемого газа с концентрирующей колонкой и хроматографом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Березкин B. Г. и др. Газовая хроматография в нефтехимии, М., "Наука, 1975, с, 62-63, 2. Заявка No. 2178488/25, по которой принято положительное решение о выдаче авторского свидетельства,