Способ подготовки пробы газа к хроматографическому анализу содержащихся в газе примесей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i t) 635423

Сова Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 16.09.75 (21) 2173213/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.11.78. Бюллетень ¹ 44 (45) Дата опубликования описания 30.11.78 (51) М. Кл. G 01N 31/08

В 01Р 53/02

В 01D 53/22

Государственный комитет ло делам иаобретеиий и открытий (53) УДК 543.544.25 (088.8) Ф

А. В. Машбиц, Б. П. Охотников и В. Н. Хо:тлттй

Всесоюзный научно-исследовательский и нефтяной и газовой промышленности (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРОБЫ ГАЗА

К ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ СОДЕРЖАЩИХСЯ

В ГАЗЕ ПРИМЕСЕЙ

Изобретение относится к хроматографии и найдет применение для определения качественного и количественного содержания примесей в анализируемых продуктах.

Известен способ подготовки пробы газа к хроматографическому анализу содержащихся в газе примесей, согласно которому анализируемый газ пропускают через фильтр, фильтрующий элемент которого селективно пропускает основное вещество, но не пропускает примеси, которые накапливаются в полости фильтра. Затем, продувая полость фильтра газом-носителем, переносят примеси в поток газа-носителя и подают на вход анализатора (11. 15

Недостатком данного способа является его черезвычайно ограниченная область применения, связанная с номенклатурой фильтрующи«элементов. Данный способ применим лишь к тем газам, для которых из- 20 вестны селективно проницаемые фильтрующие элементы.

Известен также способ анализа примесей, при котором концентрирование примесей перед вводом их на «роматографиче- 25 ский анализ осуществляют подачей на слой сорбента газа-вытеснителя или растворителя. Этот газ, перемещаясь вдоль слоя сорбента, вытесняет поглощенные примеси анализируемого продукта н концентрирует Зз н«в конце слоя в виде узкой полосы, которую затем в потоке газа-носителя подают на «роматографическнй анализ (2).

В известном способе в зависимости от качественного состава примесей в анализируемом продукте требуется подбор соответствующего «имическн чистого газа-вытеснителя, который должен сорбироваться лучше, чем компоненты примесей, а это существенно ограничивает возможности практического прпменсння способа. Осуществление известного способа требует систему регенерировання сорбента с полным удалением иытеснитсля после каждого цикла концентрирования н снстему принудительной подачи потока вытесннтеля на сорбент, что значительно усложняет конструкцию аппаратуры для реализации способа.

Целью изобретения является расширение области применения и упрощение те«нологпи процесса анализа примесей.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе анализа примесей, включающем подачу анализируемого продукта на слой сорбента, поглощаюгцего содержащиеся в продукте примеси, концентрирование примесей и ввод п«в потоке газа-носителя на

«роматографпческнй анализ, концентрирование примесей осуществляют пропусканием через слой сорбепта газа продувки ц

635423 отфильтровыванием его от десорбированных примесей пропусканием через фильтр, фильтрующий элемент которого селективно пропускает газ продувки и задерживает примеси в полости фильтра.

Сущность операции концентрирования в предложенном способе анализа примесей состоит в том, что на слое сорбента осуществляется перенос примесей из анализируемого продукта во вспомогательный газ— газ продувки, который в конце слоя сорбента отфильтровывается от примесей, примеси при этом концентрируются в ограниченном замкнутом объеме фильтра и после окончания концентрирования потоком газа-носителя вымываются на хроматографический анализ. В качестве газа продувки может быть использован водород, а в качестве фильтра — заполненная или незаполненная сорбентом нагретая трубка из сплавов никеля или палладия, стенки которой проницаемы для водорода.

На фиг. 1 приведена схема установки для реализации предложенного способа анализа примесей; на фиг. 2 — хроматограмма анализа примесей.

Начало слоя сорбента в виде насадочной колонки 1 посредством вентилей 2, 3 и 4 соединено соответственно с источниками анализируемого продукта, газа продувки (водород) и газа-носителя, а конец слоя сорбента соединен с фильтром 5, например, в виде нагретой до температуры Т никелевой трубки, который с помощью вентилей

6 и 7 подключен соответственно к линии сброса анализируемого продукта и разделительной колонке 8, связанной с детектором 9.

Установка работает следующим образом.

В исходном состоянии вентили 2, 3, 4, б и 7 закрыты. Открывают вентили 2 и 6 и пропускают через колонку 1 анализируемый продукт, при этом примеси из него сорбируются на насадке колонки 1. Далее закрывают вентиль 2 и открывают вентиль

3. На сорбент подается газ продувки, вымывающий в линию сброса основной несорбируемый компонент анализируемого продукта, находящийся в колонке 1. После удаления основного компонента из колонки 1 вентиль б закрывают, и газ продувки, поступая во внутренний объем фильтра 5, через его стенки диффундирует наружу и направляется в линию сброса. Десорбированные примеси, содержащиеся в потоке газа продувки, задерживаются во внутреннем объеме фильтра 5, стенки которого для них непроницаемы. После поступления в фильтр 5 всех примесей, поглощенных ранее слоем сорбента колонки 1, закрывают вентиль 3 и открывают вентили 4 и 7.

Поток газа-носителя переносит газ продувки с сконцентрированными в нем примесями из внутреннего объема фильтра 5 на хроматографический анализ в раздели5

65 тельную колонку 8 с детектором 9. Одновременно происходит промывка фильтра 5 и его подготовка к очередному циклу анализа, после чего вентили 4 и 7 закрывают.

Пример. Посредством предложенного способа проводят определение содержания примесей азота, кислорода и неона в баллонном гелии (анализируемый продукт).

Условия анализа.

Колонка 1 — длина 300 см, диаметр

0,4 см, сорбент †молекулярн сита СаА, зерн. 0,25 — 0,5.

Разделительная колонка 8 †дли

200 см, диаметр 0,4 см, сорбент — молекулярная сита NaX, зерн. 0,25 — 0,5.

Детектор 9 — катарометр. Фильтр— трубка из сплава никеля, длина 100 см, внутренний диаметр 0,28 см, наружный диаметр 0,3 см.

Объем анализируемого продукта, пропускаемого через колонку 1 (объем накопления) — 2500 см .

Температура колонки 1 — 20 С.

Давление анализируемого продукта—

10 кгс/см2.

Скорость анализируемого продукта—

300 см /мин.

Газ-носитель — гелий высшей чистоты.

Температура колонки 8 — 20 С (при продувке); минус 50 С (при накоплении).

Скорость газа-носителя — 40 см /мин.

Газ продувки — водород.

Температура фильтра — 600 С.

Объем газа продувки, пропускаемого через колонку 8 — 3000 см .

Средняя скорость газа продувки—

100 см /мин.

Результаты анализа, зарегистрированные потенциометром КСП-4 (масштаб 1 — 2,5, скорость диаграммной ленты 4 cM/ìèí), показаны на хроматограмме, приведенной на фиг. 2.

Применение предложенного способа анализа примесей по сравнению с известным способом, в котором концентрирование производится газом-вытеснителем, обеспечивает следующие преимущества: способ позволяет, производить анализ примесей в более широком ассортименте продуктов, поскольку независимо от качественного состава примесей для концентрирования используется один и тот же газ продувки; способ не требует после каждого цикла концентрирования производить регенерацию сорбента, поскольку одновременно с концентрированием происходит восстановление начального состояния сорбента.

Формула изобретения

Способ подготовки пробы газа к хроматографическому анализу содержащихся в газе примесей путем его пропускания через разделительную хроматографическую ко635423

4 /2 / лонку в условиях, обеспечивающих сорбирование анализируемых примесей, последующего концентрирования сорбированных примесей, их переноса в поток газа-носителя и ввода в этом потоке в хроматографический анализатор, отличающийся тем, что, с целью расширения области возможного применения и упрощения технологии процесса, для осуществления операций концентрирования сорбированных примесей и их переноса в поток газа-носителя хроматографическую колонку с сорбированными примесями обрабатывают газом продувки, ь который вводят совместно с десорбированными примесями в полость фильтра, фильтрующий элемент которого пропускает газ продувки и не пропускает примеси, с последующей продувкой полости фильтра газом-носителем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3430417, кл. 55 — 16, 10 1969.

2. Shukhovitski A. А., Sazonov М. L.

« — 1. Chromatogr.», 1970, v. 49, № 1, р. 153—

157.