Газовый хроматограф

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических. Республик о»998945

{61) Дополнительное к авт, свмд-ву(22) Заявлено 060881 (21) 3327362/23-25 с присоединением заявки HP— (23) ПриоритетОпубликовано 23.0283. Бюллетень HP 7

Р М К з

G 01 N 31/08

Государственный комитет

СССР.по делам изобретений и открытий (ЩУДК 543.544 (088.8) Дата опубликования-описания 230283 аявитель объединения Нефтехимавтоматика (54) ГАЗОВЫЯ )(РОМАТОГРАФ

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и .предназначено- для определения состава продуктов технологических .потоков в нефтепереработке, нефтехимии, химии и дру-. гих отраслях промышленности. При ана лизе продуктов технологических потоков часто: необходимо определять состав сложных смесей, получаемых при химических реакциях, в процессе ректификаций, пиролиэа и при других процессах химического и нефтехимического синтеза, а также при нефтепереработке °

Известен хроматограф для анализа на потоке сложных смесей, например для анализа продуктов пиролиза (пирогаза). Такой хроматограф содержит несколько разделительных колонок, связанных с источником газа-носителя (водород или гелий), с устройством ввода пробы и с измерительными ячей.— ками детектора по теплопроводности (катарометра), а также переключатели газовых потоков — краны (1) . 25

При анализе пирогаза на данном хроматографе разделительные колонки осуществляют-разделение группы легких компонентов (углеводородов до Сз) от группы тяжелых компонентов (углеводороды от-С ) и разделение группы лег4 ких на отдельные компоненты. При этом легкие компоненты, а также компоненты С4, фиксируются измерительными ячейками детектора, причем компоненты С4 (дивинил и бутан) измеряются при переключении потока газа-носите" ля с помощью крана в прямом направлении. Все остальные тяжелые компоненты сбрасываются в атмосферу с поморью крана, переключающего с прямого на обратный поток газа-носителя через разделительную колонку, связанную непосредственно с устройством ввода пробы. Применение в качестве гаэа-но" сителя водорода или гелия необходимо для обеспечения высокой чувствительности измерения содержания углеводорода.

Однако известный хроматограф имеет ограниченные аналитические возможности в связи с практической„ невозмож" ностью определения на нем содержания водорода, обычно присутствукщего в газовых смесях, в том числе и в лирогазе. Это объясняется теМ, что при применении в качестве газа-носителя водорода определить водород в анализируемой смеси невозможно, а определение водорода в потоке газа-носите998945 ля гелия дает недостоверные результаты из-за нелинейности в этом случае показаний детектора при изменении содержания водорода в пробе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является газовый хроматограф, содержащий устройство для ввода пробы, две разделительные хроматографические колонки, два источника газа-носителя с различной тепло- 10 проводностью, один из, которых, служащий источником газа-.носителя с большей теплопроводностью соединен с входом первой разделительной колонки, а второй, служащий источником газа-носи45 теля с меньшей теплопроводностью, соединен с входом второй разделительной колонки, и Детектор по теплопроводности, ячейки которого соединены с выходами соответственно первой и второй Я разделительных колонок (2) .

При работе известного хроматографа

l одна из разделительных колонок, связанная с источником газа-носителя с малой теплопроводностью (a3oT), слу- 5 жит для разделения компонентов с большой теплопроводностью (водород, метан), а разделительная колонка, связанная с источником газа-носителя с большой теплопроводностью, служит для 0 разделения компонентов с малой теплопроводностью (углеводороды). При этом компоненты, находящиеся в потоке газа-носителя азота, фиксируются на регистраторе с помощью пеРвого чувстви- 35 тельного элемента, в то время как второй чувствительный элемент находится в потоке чистого водорода, а при регистрации компонентов, находящихся в потоке газа-носителя водорода, первый чувствительный элемент находится в .потоке чистого азота.

Однако этот хроматограф ограничен по своим аналитическим воэможностям.

Указанный недостаток объясняется сле- 45 дующим, При анализе сложных смесей, включающих легкие и тяжелые компоненты, в частности при анализе пирогаза, возникает необходимость разделения групп легких и тяжелых компонентов, .а также разделения отдельных групп или хотя бы одной из групп на компо.ненты. Кроме того, для ускорения анализа и предотвращения выхода иэ строя разделительных колонок при анализе сложных смесей часro применяют переключение потока газа-носителя, через разделительные колонки в прямом направлении и продувку входной разделительной колонки в обратном направлении. Указанные операции в поточных 60 хроматографах обычно осуществляются с помощью переключающих пневматических кранов, управляемых при помощи электропневматических клапанов. Так при анализе газовой части пирогаза 65 от С до С4 для прямой и обратной продувки, а также для ввода пробы необходимо три пневматических крана, управляемых при помощи шести пневмоэлектрических клапанов, и две разделительных колонки. Однако в известном хроматографе остутствуют указанные переключающие устройства, что не позволяет-определить состав углеводородов газовой части пирогаза. В то же время установка переключающих кранов в хроматографе привела бы к эначительному усложнению и, как следствие, к недопустимому снижению его надежнос ти в работе в условиях промышленной эксплуатации. Это объясняется тем, что газовая схема известного хроматографа представляет собой две параллельйые с разделител ными устройствамиввода пробы. системы, поэтому при анализе пирогаза на потоке с помощью хроматографа пришлось бы удвоить количество применяемой для данного анализа аппаратуры. и результате, потребовалось бы не менее пяти пневматических кранов, управляемых десятью электропневматическими клапанами, и четыре разделительные колонки.

Цель изобретения — расширение аналитических возможностей при анализе сложных многокомпрнентных смесей, р включающих постоянные газы и углеводороды.

Укаэанная цель достигается тем, что в газовый хроматограф, содержащий устройство для ввода пробы, две разделительные колонки, два источника газов-носителей с различной теплопроводностью, один из которых, служащий источником газа-носителя с большей теплопроводностью, соединен с входом первой разделительной колонки, а второй, служащий источником газа-носителя с меньшей теплопроводностью, соединен с входом второй разделительной колонки, и детектор по теплопроводности, ячейки которого соединены с выходами соответственно первой и второй разделительных колонок, введен двухпозиционный переключающий кран и дополнительная колонка, причем в одном положении переключающего крана вход и выход дополнительной колонки соединены через кран с источником газа-носителя с большой теплопровЬуностью и входом первой разделительной колонки, а при другом положении крана вход и выход дополнительной колонки соединены через кран соответственно с источником газа-носителя с меньшей теплопроводностью и входом второй разделительной колонки.

На фиг. 1 показана схема хроматографа при одном положении переключающего крана; на фиг. 2 — то же, при другом положении переключающего крана.

998945 пропилен).

После Фиксации регистратором 11 всех компонентов (от водорода до С4 ) переключающий клапан 12 и.кран 15 обратной продувки приводятся в первоначальное положение.

Таким образом, благодаря введению в хроматограф переключающего крана и дополнительной разделительной колонки, в которую вводится проба, осу- . ществляется поочередное подключение дополнительной разделительной колонки к разделительным колонкам, связан- . ным с источником газа-носителя с малой теплопроводностью (азот) и с источником газа-носителя с- большой теплопроводностью (водород).Это позволя.ет определять в одном положении переключающего крана компоненты с большой теплопроводностью (водород, метан), а в другом положении — компоненты с малой теплопроводностью (углеводороды), осуществляя также переключение потока газа-носителя в дополнительной колонке в прямом направлении для определения группы С и в .обратном направлении.для отдува тяжелых при анализе пирогаза.

В результате аналитические воэможности предложенного хроматографа оказываются более широкими, чем у известного, в котором нельзя определить состав сложных продуктов типа пирогаза.

В то же время для реализации описанной схемы анализа привлекается мень-, ше хроматографических средств, чем

Хроматограф содержит источник 1 газа-носителя с большой теплопроводностью (водород), и источник 2 гаэаносителя с малой теплопроводностью (азот), связанный:.:с пробовводным устройством (краном) 3, разделительные колонки 4 и 5, связанные с соответствующими измерительными ячейками 6 и 7 детектора (катарометра) 8, в которых установлены чувствительные элементы 9 и 10„ подключенные к регистратору 11.

В хроматографе установлен также переключающий кран 12, дополнительная разделительная колонка 13 и регулирующий дроссель 14, при этом в од- 15 ном положении крана 12 (фиг. 1) дополнительная разделительная колонка

13 соединена с источником 2 газа-носителя азота и разделительной колонкой 4, а. разделительная колонка 5 20 связана с источником 1 газа-носителя водорода через регулируемый дроссель

l4 При другом положении переключающего крана 12 (фиг. 2) дополнительная колонка 13 и регулируемый дрос- 25 сель 14 меняются местами, в результате чего дополнительная разделительная- колонка 13 подключается к источнику 1 и разделительной колонке 5, а разделительная колонка 4 соединяется З0 с источником 2 через регулируемый дроссель 14. В результате, при обоих положениях крана 12 разделительная колонка 4 связана с источником 2 (азот), а разделительная колонка 5 связана с источником 1 (водород). Между источником 1 и переключающим краном 12 включен кран 15 обратной продувки, связанный с выходом дополнительной разделительной колонки 13, а байпасно к разделительной колонке 5 9

4( включен установленный в хроматографе клапан 16 прямой продувки.

Хроматограф работает следующим образом.

В первоначальном положении крана 45

12 (Фиг. 1) дополнительная разделительная колонка 13 сообщается с источником 2 газа-носителя. азота и разделительной колонкой 4. При этом водо род от источника 1 через кран 15 об- 50 ратной продувки через переключающий кран 12 поступает к регулируемому дросселю 14, связанному с разделительной колонкой 5, а клапан 16 прямой продувки закрыт. 55

После ввода пробы пирогаэа в поток азота с .помощью устройства 3 проба попадает в дополнительную разделитель ную колонку 13, в которой водород и метан отделяется от остальных компо- 60 ,нентов и направляются потоком газа-носителя в разделительную колонку 4, после чего кран 12 переключается в другое положение (фиг. 2). 8 этом положении дополнительная раэделительная65 колонка 13 подключается к разделительной колонке 5 и к источнику 1 газаносите ля водоропа. В раэделительнойколонке 4 происходит разделение водорода и метана, которые проявляются чувствительным элементом 9 детектора

8 и фиксируются регистратором ii. В то же время в разделительной колонке

5 происходит разделение углеводородов, от С> до С э (этан, этилен, пропан пропилен), поступивших из дополнительной. разделительной колонки 13.

После выхода пропилена из дополнительной колонки 13 открывается клапан

16, через который группа углеводоро-, дов С4, отделившаяся от остальных компонентов, поступает непосредственно в ячейку 7 детектора 8, где проявляется с помощью чувствительного элемента 10 и фиксируется регистратором ll после чего клапан 16 закрывается. Затем кран 15 обратной продувки переключается, в результате чего дополнительная разделительная колонка 13 продувается в обратном направлении потоком водорода и из нее удаляются углеводороды .выше Са . Одновременно с этим из разделительной колонки 5 в ячейку

7 детектора 8 поступают компоненты, задержанные в ней на период времени открытия клапана 16 (например.пропан, 998945

Формула изобретения

Фиг.1 это понадобилось бы при реализации анализа сложных продуктов на известном хроматографе, например, при анализе пирогаза.

Газовый хроматограф, содержащий устройство для ввода пробы, две разделительные колонки, два источника О газов-носителей с различной теплопроводностью, один из которых служащий источником газа-носителя с большей теплопроводностью, соединен с входом первой разделительной колонки, а вто-15 рой, служащий источником газа-носителя с меньшей теплопроводностью, соединен с входом второй разделительной колонки, и детектор по теплопроводности, ячейки которого соединены с выхо-g дами соответственно первой и второй разделительных колонок, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения аналитических возможностей при анализе сложных многокомпонентных смесей, включающих постоянные газы.и углеводороды, в него введен двухпоэиционный переключающий кран и дополнительная колонка, причем в одном положении переключающего крана вход и выход дополнительной колонки соединены через кран с источником газа-носителя с большей теплопроводностью и входом первой разделительной колонки, а при другом положении крана вход и выход дополнительной колонки соединены через кран соответственно с источником газа-носителя с меньшей теплопроводностью и входом второй разделитель: ной колонки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 787985, кл. G 01 N 31/08, 1979.

2. Заводская лаборатория, Р 1, 1966, т. 32, с. 121, рис. 2 (прототип).

998945

Фиг. 2

Составитель Э. Скорняков

Техред A.Áàáèíåö Корректор В. Бутяга

Редактор С. ПатрушеваТираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113,035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 114б/67

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4