Хроматограф для анализа примесей в газах

 

Пат,.„. „

4". и ч е с ., и л

АНИЕ

Союз Советских

Сецнапнстнчесинх республик о>775687

К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 1107.79 (21) 2642033/23-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 301080. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 301080 (51)М. Кл.

G 01 М 31/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретеиий и открытий (53) УДК 543.544 (088. 8) Л.В.Ковалев, Д.Э.Бодрина, А.A.Äàöêåâè÷, В.Н.Хохлов и Ю.М.Генкин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ХРОМАТОГРАФ ДЛЯ АНАЛИЗА ПРИМЕСЕЙ

В ГАЗАХ

Изобретение относится к приборам для анализа микропримесей в газах с использованием низкотемпературного обогащения примесей и может 5 быть использовано для определения загрязнения окружающей среды, при контроле состава инертных атмосфер в химической, нефтехимической промышленности и других отраслях народного хозяйства U3, Известен хроматограф, использующий теплодинамический метод для.накопления примесей, в котором применяют накопительную колонку с адсор-15 бентом,, выполненную в виде незамкнутого кольца, установленную на вращающемся валу приводного устройства, таким образом, что колонка может прохбдить иэ криостата с хладагентом в нагревательную печь. Вход и выход накопительной колонки соединены с каналами вращающегося вала, обеспечивающими прохождение газа 2).

Недостатком этого хроматографа 25 является то, что он не позволяет на одной хроматографической колонке одновременно определять примеси, значительно отличающиеся по адсорбируемости.

Также известен хроматограф, в котором применяотся tlo крайней мере две накопительные колонки, соединенные последовательно по ходу анализируемого газа. Накопительные примеси анализируют на одной хроматографической колонке, что не позволяет установить полноту улавливания отдельных компонентов на каждой иэ накопительных колонок.

Прототипом изобретения является хроматограф (3), использующий две соединенные последовательно накопительные колонки и две аналитические системы, каждая из которых подсоединяется к соответствующей накопительной колонке.

Накопительные колонки заполнены адсорбентом: первая — кварцем, для накопления углекислого газа, вторая силикагелем для накоплечия кислорода, азота, метана и окиси углерода.

Обе накопительные колонки .в период накопления погружали в ванну с криогенной жидкостью. Недостатком этого хроматографа является невозможность селективного накопления указанных компонентов на разных накопительных колонках, так как метан частично

775687 задерживался на первой накопительной колонке, а углекислый гаэ проскакивал на вторую колонку с силикагелем. Это не могло обеспечить метрологических характеристик хроматографа.

Целью изобретения является поныв шение селективности накопления примесей и повышение точности анализа.

Указанная цель достигается тем, что применяют последовательно соединенные накопительные колонки, 1О по крайней мере одна из которых представляет стальной незаполненный капилляр, сложенный в несколько секций, имеющих форму сектора.

При расположении колонки в ванне 15 с хладагентом по крайней мере между двумя расположенными в хладагенте участками есть один, расположенный вке хладагента, например, в нагревателе. 2О

На фиг. 1 приведена схема хроматографа, на фиг. 2 — накопительная колонка на фиг. 3 — хроматограммы опытов по улавливанию примесей в анализируемой смеси. 25

Хроматограй включает в себя дне накопительные колонки 1 и 2, погруженные н ванну 3 с жидким азотом, две разделительные колонки 4 и 5 соответственно, для каждой накопительной колонки, детекторы 6 и 7, самопишущие приборы КСП-4 8 и 9, переключающие краны 10 к 11 и газовый счетчик 12.

Действие схемы основано на накоплении контролируемых примесей путем их адсорбцик н накопительных колонках при температуре жидкого азота (положение "накопление" — открыты клапаны d, Е, g, к, ь ) с последующими десорбцией при температуре 4О

+300 С и анализом накопленных примесей на.хроматографических колонках (положение "анализ" — открыты клапаны с, ж, В,, д ) . Использование .двух аналитических систем, соответ- 4 стнующих каждой накопительной колонке, позволило контролировать степень улавливания и проскока примесей в накопительных колонках.

Накопительная колонка 1 выполнена таким образом, что анализируемая газовая смесь многократно проходит через чередующиеся холодные и теплые участки колонки. В результате — на первой незаполненной колонке обеспечивается полное улавливание компонентов с температурами кипения сильНо отличающимися от температуры кипения хладагента (-196 C). Логические примеси с температурами кипения, близкими к температуре кипения 40 хладагента,можно полностью передуть на вторую йакопительную колонку с адсорбентом, н то время как тяжелые примеси в указанных условиях полностью остаются на первой колонке.

Капли тумана примесных компонентов, неизбежно образующиеся прк низких температурах, при многократном прохождении теплых и холодных эон разбиваются, что приводит к полному улавливанию компонентов.

В качестве накопителей было использовано несколько типов капиллярных колодок различной формы и длины.

Наиболее оптимальной оказалась конструкция, изображенная на фиг. 2.

Колонка представляет собой стальной цельный капилляр длиной 6 и, внутренним диаметром 1 мм, сложенный в семь секций, скрученный в виде жгута и согнутый по форме сектора. Выход с первой накопительной колонки через переключающий кран соединен со второй накопительной колонкой, длиной 30 см, внутренним диаметром 0,3 см, заполненной силохромом С-80. Для проверки качества улавливания примесей в обеих аналитических системах были установлены одинаковые разделительные колонки (длина 3 м, внутренний диаметр — 0,3 см, расход газа-носителя гелия 40 см >/мин)., Анализировались смеси: 1) воздуха, углекислого газа, сероводорода, пропана, паров воды и бутана и 2) кислорода, азота, метана и окиси углерода н водороде к гелии на уронне концентраций 2 ° 10 об.% (объем накопления составлял 50 л). Накопление примесей проводилось при температуре жидкого азота. Десорбция накопленных примесей осуществлялась перемещением накопительных колонок в печь при температуре +300 С.

На фиг. За показаны результаты анализа примесей первой смеси, соответственно, с парного и второго накопителей, полученные на хроматографкческих колонках с полисорбом прк программиронании температуры от комнатной до 130 С. Как видно иэ предстанленных данных, легкие примеси проскочилк на вторую накопительную колонку и ньяи на полисорбе 1 одним пиком ., при этом тяжелые компоненты (Со, H, S, С Н Н вода и С4 Н, ) целиком задерживались на неэаполнейной капкллярной трубке.

На фиг. Зб показаны результаты анализа второй смеси, содержащей легкие компоненты, полученные на хроматографических колонках с молекулярными ситами СаА при температуре +50 С.

Аналогичные опыты, проведенные с использованием в качестве чакопительной колонки односекционных полых капилляров илк колонок, заполненных кварцем, показали частичный проскок тяжелых и задержку легких компонентов.

Изобретение обеспечивает определение широкого диапазона примесей в ниэкокипящих газах. Изготовленный

775687 образец прибора по сравнению с известными позволяет селективно накапливать примеси различных компонентов и обеспечивает их полное улавливание

Изобретение может быть использовано для контроля качества готовой продукции на предприятиях, производящих чистые газы.

Формула изобретения

Хроматограф для анализа примесей в газах, содержащий последовательно соединенные накопительные колонки, установленные в ванной с хладагентом, разделительные колонки, установленные на выходе накопительных колонок, и детекторы, подключенные к выходам разделительных колонок, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности накопления примесей и точности анализа,по крайней мере одна иэ накопительных колонок выполнена в виде капилляра, сложенного в несколько секций, имеющих форму сектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 241094, кл. 6 01 и 31/08, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

9 503174, кл. G 01 М 31/08, 1974.

3. Автоматизированные системы управлечия в нефтяной и газовой

15 промыаленности, выпуск 7, Киев, 1975, с. 25 — 29.

775687

1-л какопиогельиая колонка 02 ог С НЕ ЮОа Có И О

2-ю накола(пельиая колонка фиг.З

Редактор Н. Коляда

Заказ 7736/60 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1-о иакопиизельиол колонка

Роздук

2-ю накопительная колонка

g> Фг c/ly СО

Составитель Э. Скорняков

ТехРед Н.Граб Корректор И. Муска