Хромадистилляционный способ определения физико-химических свойств жидких смесей Советский патент 1984 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к физическо химии, точнее к определению физических и термодинамических характеристи индивидуальных веществ и компонентов жидкой смеси, в частности к определению молекулярно-весового распределения жидкой смеси, и может быть использовано при разработке технологических процессов в химической и нефтяной промышленностях.

Известен весовой вариант хромадистилляционного способа разделения жидких смесей, основанный на осуществлении многократных процессов конденсации и испарения смеси в колонке Сп.

Однако зтот способ используют лишь для анализа компонентного состава смеси.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является хромадистнпляционный способ определения физико-химических свойств жидких, смесей, основанный на осуществлении процессов конденсации и испарения жидкой смеси на колонке с инертным заполнителем в потоке газа носителя, при котором сначала вводят пробу индивидуального компонента, а затем пробу его с исследуемой жидкостью, которая является менее летучим конпонентом. При этом на выходе из колонки измеряют величину сигнала детектора и время прохождения смеси через колонку.

По разнице высот ступенек, регистрируемых детектором, можно определить молекулярный вес одного из компонентов при известном молекулярном весе другого 2.

Способ не может быть использован для определения молекулярно-весового распределения сложных практически нераздепяющихся в колонке жидких смесей.

Цель изобретения - определение молекулярно-весового распределения жидких смесей.

. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения физико-химических свойств жидких смесей, включающему пропускание через колонку, заполненную инертным наполнителем, в потоке газа-носителя пробы индивидуального компонента с летучестью, не меньшей летучести каждого компонента исследуемой жидкой смеси, затем пропускание пробы указанного компонента с исследуемой

жидкой смесью и измерение величины сигнала детектора на выходе из колонки и времени прохоясдения смеси через колонку, дополнительно измеряют изменение веса колонки в ходе разделения жидкой смеси и ее молекулярно-весовое распределение находят по формуле

ofg-/c

/и,- CiV

где Mi - молекулярньй вес жидкой смеси, выходящей из колонки в момент времени т , г; - изменение веса колонки с

временем, г/мин;

V - скорость потока газа-носителя, см /мин;

С - концентрация насыщенного пара жидкой смеси, выходящей из колонки в момент времени 1, г моль/см. ,

пропорциональная величине сигнала детектора, причем ее определяют по предварительно построенному калибровочному графику на основе пропускания через колонку пробы индивидуального вещества.

На фиг. 1 представлена схема устройства для определения молекулярновесового распределения жидкой смеси; на фиг. 2 - калибровочный график зависимости концентрации насыщенного пара компонентов на выходе из колонки от величины сигнала детектора; на фиг. 3 - зависимости указанной концентрации и веса колонки от времени; на фиг. 4 и 5 - кривые молекулярно-весового распределения бензина бытового А-76 соответственно.

Устройство (. 1) собрано на базе хроматографа Цвет-100 и состоит из двухходового крана 1, байпасной линии 2, хромадистилляционной колонки 3 детектора (катарометра) 4, потенциометра 5, реометра 6 и пенного измерителя расхода газа-носителя 7. Определение молекулярно-весового распределения жидких смесей осуществг ляют следукяцим образом.

К отдельному устройству с дозатором (не показано) подсоединяют хромадистилляционную колонку 3 и при определении молекулярного веса чистого индивидуального компонента вносят сразу указанный компонент; при определении молекулярно-весового распределения жидкой смеси, состоящей из нескольких компонентов - сначала ин дивидуальный компонент с летучестью не меньшей летучести каждого компонента жидкой смеси, затем жидкую смесь. После этого хпомадистилляционную колонку 3 взвешивают на аналитически весах с точностью +0,0002 г, затем подсоединяют к устройству (фиг. 1). - . Переключением крана 1 продувают пото газа-носителя через хромадистичляЩ10ННУЮ колонку 3. Скорость потока (V) во всех случаях составляет величину, равную 20 . Одновременно с переключением крана t включают секундометр. Газ-носитель в течение времени flt проходит через колонку. При этом потенциометр 5 регистрирует часть выходной кривой h (t) . Значение высоты h в момент времени -t позроляет по калибровочному графику най ти концентрацию С выхрдящего в данный момент компонента или жидкой смеси в паровой фазе. Затем через промежуток At кран 1 переключают на байпасную линию 2, хромадистилляционную колонку 3 отключают от установки и взвешивают. Вес колонки изменяется на величину Операцию . повторяют до тех пор, пока вес колонки не перестанет изменяться, а величина ti на выходной кривой будет очень мало изменяться и стремиться к нулю. Это свидетельствует о трм, что все нанесенные вещества практически вышли с колонки. Молекулярный вес веществ, выходящих из колонки, определяют по формуле. Значения С берут из калибровочного графика (фиг. 2), который получают на этом же устройстве следующим образом.L - На хромадистилляционную колонку 3, температура которой задавалась, наносят известные вещества (гексан гептан, октан, кумол) и снимают их выходные кривые. Из табличных данных для каждого из этих веществ определя ют величины упругости насьщенных паров Р (мм.рт.ст.) при выбранной температуре рассчитывают значения С (г-моль/см). Измеряют высоту соответствующих ступенек Ь на выходных кривых. Полученные значения наносят на график в координатах С { (fi) . Пример 1. Определение молекулярного веса чистых компонентов. Экспериментально для каждого исследу мого вещества снимают зависи13мость §; от t , которая представляет собой прямую. Наклон ее определяет скорость испарения этого вещества из колонки или величину ё| /dt. Одновременно на выходной кривой фиксируют ступень определенной высоты h и соответствующую ей концентрацию С находят из калибровочного графика (фиг. 2) ; Зная величины d /ol-t, С Tt - / , fV iri- nriDl OV /О скорость газа-носителя, по формуле определяют молекулярный вес компонента. В таблице представлены значения молекулярного веса, полученные предложенньм способом (М ) и их табличные величины (M). Вещество Примечание. Для гептана, нонана, декана и ундекана приведены редние значения экспериментально определенных М. Для гептана это знаение получено из 16 опытов. Величина ошибки e( : -бс.,5.э. Для нонана значение полуено из восьми опытов. Величина .ошибки 6,2. Пример 2. Определение молеулярно-весового распределения бенина бьггового А-76. На колонку наносят индивидуальный омпонент пентан, а затем смесь ензин. На фиг. 3 представлены завиимости (t), (t) и С (-fe) ля бытового бензина. Величину /o)t-, оторая представляет собой скорость

испарения жидкости с данной упругоетью насы1ценно;-о пара, определяют как величина наклона касательной к кривой () в соответствующий момент времени i . Используя формулу, определяют молекулярный вес жидкости, кипящей при данной температуре.

На г. 4 представлены кривые распределения фракции бытового бензина по молекулярному весу, обозначенные точками (х, 0), там же представлены кривая для смесей бытового бензина с гептаном (3:1), обозначен9-пояьCft

20 w ВО 90 т iioiw wo iso сн

(pU9.Z

ная точками (), и смеси бытового бензина с октаном (3:1), обозначенная точками (а).

На фиг. 5 представлены кривые

для бензина А-76, обозначенные точками (х, 0), и кривая для смеси бензина А-76 с гептааом (3:1), обозначенная точками ().

Таким образом, предложенный способ

позволяет определять не только молекулярный вес индивидуальных компонентов, но и молекулярно-весовое распределение сложных жидких смесей.

/ (0)

1-10 75 W 7.0

f.5

S.O

5.5

5.0

f.5

t.O

3.5

3.0

г.5

2.0 1.5

to

05

Т5.

О Ю 20 30 tfff SO SO 70 80 90 WO 110 t.MtiH.

9(П

/ (pU9.3

ХРОМАДИСТИЛЛЯЦИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ, включающий пропускание через колонку, заполненную инертным наполнителем, в потоке газа-носителя пробы индивидуального компонента с летучестью, не меньшей летучести каждого компонента исследуемой жидкой смеси, затем пропускание пробы указанного индивидуального компонента с исследуемой жидкой смесью и измерение величины сигнала детектора на выходе из колонки и времени проГелии . / хождения смеси через колонку, о т личающийся тем, что, с целью определения молекулярно-весового распределения жидкой смеси, дополнительно измеряют изменение веса ко- ломки в ходе разделения жидкой смеси и ее молекулярно-весовое распределение находят по формуле M--f§ f где Mf - молекулярный вес жидкой смеси, выходящей из колонки в момент времени I , г; - изменение веса колонки с о 9 временем, г/мин; V - скорость потока газа-носителя, см/мин; С. - концентрация насыщенного пара жидкой смеси, выходящей из колонки в момент времени i , пропорциональная величине сигнала детектора, причем её определяют по Х предварительно построенному калибро:о :л вочному графику на основе пропускания через колонку пробы индивидугшьного вещества. :