СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ ПРИМЕСЕЙ В ГАЗЕ Российский патент 2002 года по МПК G01N30/06 G01N30/08 

Изобретение относился к методам анализа газов, содержащих токсичные примеси с применением сорбентов для концентрирования токсичных примесей, и может быть использовано для определения труднолетучих токсичных примесей в нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также при проведении научных исследований.

Известен способ определения токсичных примесей в газе, в котором анализируемый газ пропускают через различные сорбенты, в качестве которых используют активные угли, цеолиты, твердые гели, полимерные и металлические сетки, волокнистые аэрозольные фильтры, см. патент Российской Федерации 2055361 кл. G 01 N 30/08, опубликованный 27.02.96 г.

Однако при определении труднолетучих токсичных примесей, применяемых в качестве антидетонационных и антипригарных добавок в моторных топливах, особенно при повышенной влажности воздуха, указанный способ сложен и неэффективен.

Наиболее близкий по технической сущности является способ определения токсичных примесей в газе, включающий сорбцию токсичных примесей пропусканием анализируемого газа через сорбент, последующую термическую десорбцию токсичных примесей и регистрацию десорбированных токсичных примесей, см. патент Российской Федерации 2032899, кл. G 01 N 30/06, опубликованный 10.04.95 г.

В нем для определения токсичных примесей в качестве сорбента используют крупнопористый силикагель марки АСКГ, обработанный серной кислотой, высушенный при 120^oС и прокаленный при 350^oС, десорбцию токсичных примесей производят в потоке газа-носителя, в качестве которого используют азот или другие инертные газы, при температуре сорбента 200-250^oС.

Известный способ хорошо определяет токсичные примеси серосодержащих веществ типа сероуглерода, сероводорода, серооксида углерода, диоксида серы, но совершенно неэффективен для определения труднолетучих токсичных примесей типа цимантрена (циклопентадиенилтрикарбонила марганца), применяемых в качестве антидетонационных и антипригарных добавок в моторных топливах, особенно в присутствии паров воды, обусловленном повышенной относительной влажности воздуха, так как на силикагеле не осаждаются указанные примеси, а осаждаются пары воды.

В данном изобретении ставится задача:
- обеспечение высокой чувствительности определения труднолетучих токсичных примесей типа цимантрен (циклопентадиенилтрикарбонил марганца), метилциаметрен (метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца), применяемых в качестве антидетонационных добавок, а также добавок, снижающих задымленность и образование нагара (до 10^-12 об.дол);
- обеспечение возможности использования атмосферного воздуха в качестве газа-носителя для осуществления термодесорбции;
- обеспечение возможности определения высококипящих токсичных примесей при повышенной (до 98% при 20^oС) относительной влажности анализируемого газа.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе определения токсичных примесей в газе, включающем сорбцию токсичных примесей пропусканием анализируемого газа через сорбент, последующую термическую десорбцию токсичных примесей и регистрацию десорбированных токсичных примесей, в качестве сорбента используют сульфат стронция, нанесенный в количестве 3-4 мас.% на поверхность динохрома П фракций 0,5-0,63 мм.

- сорбцию определяемых токсичных примесей проводят пропусканием анализируемого газа через сорбент, нагретый до температуры не более 85^oС, а термическую десорбцию определяемых токсичных примесей проводят в потоке газа-носителя при температуре сорбента 250-350^oС.

В предложенном способе за счет использования специально созданного сорбента, на который хорошо осаждаются пары труднолетучих токсичных примесей типа цимантрена, метилцимантрена, применяемых в качестве антидетонационных и антипригарных добазок в моторных топливах, и практически не осаждаются пары воды, осуществляется высокая степень концентрирования определяемых токсичных примесей и отделение их от паров воды, а выбор оптимальной температуры сорбции и термической десорбции обеспечивает высокую чувствительность определения указанных выше примесей.

В предложенном способе при сорбции токсичных примесей температуру сорбента поддерживают не более 85^oС. Больший нагрев сорбента приводит к уменьшению количества осаждаемых на сорбенте токсичных примесей. Температуру сорбента при термической десорбции поддерживают в диапазоне 250-350^oС. При температуре сорбента меньше 250^oС осажденные на нем труднолетучие токсичные примеси плохо десорбируются, при температуре сорбента более 350^oС начинается термическое разложение определяемых токсичных примесей.

Применение в заявленном способе сорбента в виде сульфата стронция, нанесенного в количестве 3-4 мас.% на поверхность динохрома П фракций 0,50-0,63 мм, позволяет использовать при термической десорбции в качестве газа-носителя не только инертные газы, но и очищенньй атмосферный воздух.

Предлагаемый способ поясняется следующими примерами
Пример 1
Анализируемый газ (воздух), содержащий труднолетучие токсичные примеси, применяемые для снижения детонации, уменьшения пригара и задымленности, в качестве которых использовался цимантрен (циклопентадиенилтрикарбонил марганца) в концентрации 10^-12 об.дол с температурой 20^oС и относительной влажностью воздуха 98%, пропускали через сорбент. В качестве сорбента использовали сульфат стронция, нанесенный в количестве 4 мас.% на поверхность динохрома П фракций 0,50-0,63 мм. Сорбент насыпали слоем высотой 20 мм в трубку из технического титана ВТ-1 с внутренним диаметром 3 мм и толщиной стенок 0,5 мм. Температура сорбента поддерживалась 85^oС. Сорбцию проводили с объемной скоростью 0,5 л/мин в течение 30 с.

Затем указанный сорбент нагревали до 350^oС и проводили термическую десорбцию осажденных токсичных труднолетучих примесей в потоке газа-носителя, в качестве которого использовался очищенный атмосферный воздух, с объемной скоростью 0,05 л/мин в течение 6 с.

Анализ десорбированных примесей проводился с помощью газового хроматографа, который надежно регистрировал сигнал от цимантрена (циклопентадиенилтрикарбонил марганца).

Пример 2
В газовой камере создавалась концентрация паров метилцимантрена (метилциклопентадиенилтрикорбонила марганца), применяемого в качестве антидетонационной и антипригарной добавки к моторным топливам 10^-8 об.дол, при температуре 20^oС и относительной влажности воздуха 98%. Анализируемой воздух с парами воды и указанных труднолетучих токсичных примесей пропускали через сорбент, в качестве которого использовали сульфат стронция, нанесенный в количестве 3 мас. % на поверхность динохрома П фракций 0,50-0,63 мм. Сорбент засыпали в концентратор из технического титана ВТ-1 в виде трубки внутренним диаметром 3 мм с толщиной стенок 0,5 мм слоем высотой 20 мм.

Отбор пробы токсичных примесей осуществляли с объемной скоростью 0,5 л/мин в течение 30 с при температуре сорбента 20^oС.

Затем сорбент нагревали до температуры 250^oС и проводили термическую десорбцию отобранных на сорбент токсичных примесей пропусканием через сорбент газа-носителя, в качестве которого использовался очищенный атмосферный воздух, с объемной скоростью 0,05 л/мин в течение 8 с.

Анализ десорбированных токсичных примесей проводился с помощью газового хроматографа, который надежно регистрировал сигнал от метилцимантрена (метилцикпентадиенилтрикарбонил марганца).

Пример 3
В газовой камере создавали концентрацию паров цимантрена (циклопентадиенилтрикарбонила марганца) 10^-12 об.дол при температуре 20^oС и относительной влажности воздуха 98%. Анализируемый газ (воздух), содержащий указанные труднолетучие токсичные примеси и пары воды, пропускали через сорбент, в качестве которого использовали сульфат стронция в количестве 3,5 мас. %, нанесенный на поверхность динохрома П фракций 0,50-0,63 мм. Сорбент насыпали слоем высотой 20 мм в трубку из технического титана ВТ-1 с внутренним диаметром 3 мм и толщиной стенок 0,5 мм. Сорбцию проводили в течение 0,5 л/мин в течение 30 с при температуре сорбента 85^oС.

Затем проводили термическую десорбцио осажденных примесей в потоке газа-носителя, в качестве которого использовался очищенный атмосферный воздух при температуре сорбента 300^oС и объемной скорости газа-носителя 0,05 л/мин в течение 7 с.

Анализ десорбированных токсичных примесей проводили с помощью газового хроматографа, который надежно регистрировал сигнал от цимантрена (пентадиепилтрикарболила марганца). Анализ показал, что пары воды, присутствующие в анализируемом газе в газовой камере, не осаждались на указанном сорбенте и не мешали осаждению, а следовательно, и определению цимантрена.

Приведенные примеры подтверждают высокую чувствительность (до 10^-12 об. дол) определения труднолетучих токсичных примесей типа цимантрен, метилцимантрен, применяемых в моторных топливах в качестве антидетонационных и антипригарных добавок, возможность определения указанных токсичных примесей в присутствии паров воды, соответствующих относительной влажности воздуха 98% при температуре 20^oС, а также возможность использования при термической десорбции в качестве газа-носителя токсичных примесей очищенного атмосферного воздуха.

Использование: для определения токсичных примесей в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Сущность изобретения: в способе определения токсичных примесей в газе, включающем сорбцию токсичных примесей пропусканием анализируемого газа через сорбент, последующую термическую десорбцию токсичных примесей и регистрацию десорбированных токсичных примесей, в качестве сорбента используют сульфат стронция, нанесенный в количестве 3÷4 мас. % на поверхность динохрома П фракций 0,5÷0,63 мм. Сорбцию определяемых токсичных примесей проводят пропусканием анализируемого газа через сорбент, нагретый до температуры не более 85^oС, а термическую десорбцию определяемых токсичных примесей проводят в потоке газа-носителя при температуре сорбента 250-350^oС. Технический результат изобретения: обеспечение высокой чувствительности определения труднолетучих токсичных примесей, применяемых в качестве антидетонационных добавок, а также добавок, снижающих задымленность и образование нагара (до 10^-12 об.дол); обеспечение возможности использования атмосферного воздуха в качестве газа-носителя для осуществления термодесорбции; возможность определения высококипящих токсичных примесей при повышенной (до 98% при 20^oС) относительной влажности анализируемого газа.

Способ определения токсичных примесей в газе, включающий сорбцию токсичных примесей пропусканием анализируемого газа через сорбент, последующую термическую десорбцию токсичных примесей и регистрацию десорбированных токсичных примесей, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют сульфат стронция, нанесенный в количестве 3÷4 мас.% на поверхность динохрома П фракций 0,5÷0,63 мм, сорбцию определяемых токсичных примесей проводят пропусканием анализируемого газа через сорбент, нагретый до температуры не более 85^oС, а термическую десорбцию определяемых токсичных примесей проводят в потоке газа-носителя при температуре сорбента 250-350^oС.