Газовый хроматограф для анализа микропримесей влаги Советский патент 1984 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к исследованию веществ с помощью хроматографии и может быть использовано при |управлении технологическими процессами в области химического и нефтехимического производства, в частности при азеотропной осушке изопрен изопентановой шихты или в процессе полимеризации изопрена в среде изопентана. В процессе дсаталитического синтез для многих каталитических систем микропримеси влаги в продуктах являются ядами. Например, при производстве синтетического каучука типа СКИ-3 в изопрен-изопентановой шихте содержание влаги не должно быть больше 0,001% веса, так.как при больших ее содержаниях происходит разрушение дорогостоящегв катализатора, ухудше ние физико-механических свойств каучука . Известен газовый хроматограф для определения влажности, включающий ис точник газа-носителя, узел ввода про бы, хроматографическую «олонку, заполненную пористым полимерным сорбен том, и детектор l. Однако для этой установки характерна недостаточная чувствительность анализа. Наиболее близким по технической сущности. достигаемому результату к предлагаемому хроматографу является газовый хроматограф для анализа микр примесей влаги, содержащий последова тельно соединенные источник газа-носителя, осушитель, влагоанализатор, увлажнитель газа-носителя, узел ввод пробы, хроматографическую колонку и. детектор, а также термостабилизирующую систему для. хроматографической колонки и увлажнителя .. Однако в измененном хроматографе увлажнитель газа-носителя работает в течение короткого промежутка време ни и ° не способен обеспечить стабильную работу хроматографа при контроле технологических процессов. Целью изобретения является обеспе чение стабильной работы хроматографа при контроле технологических процессов. Указанная цель достигается тем, что в газовом хроматографе для анали за микропримесей влаги, содержащем последовательно соединенные источник газа-носителя, осушитель, влагоанализатор, увлажнитель газа-носителя, узел ввода пробы, хроматографическую. колонку и детектор, а также термостабилизирующую систему для хроматографической колонки и увлажнителя, увлажнитель газа-носителя выполнен в виде трубки из пористого коррозионно-стойкого материала, служащей продолжением трубопровода для газа-носителя и установленной в герметичном сосуде, частично заполненном водой, причем выход увлажнителя соединен с узлом ввода пробы через дроссель. Трубка из пористого коррозионностойкого материала представляет собой фторопластовую трубку, у которой отношение длины к толщине стенки выбрано в интервале 7-7,2. На фиг. 1 показана схема предлагаемого хроматографаJ на фиг. 2 - увлажнитель. Газовый хроматограф состоит из систему поДачи газа-носителя (гелия), включающей баллон 1 с газом, редуктор 2 вьюокого давления, трубопровод 3, регулятора 4 Давления, установленного на трубопроводе, осушителя 5, подключенного к трубопроводу через игольчатые запорные вентили 6, влагоанализатора 7, установленного после осушителя 5, термостабилизирующей системы 8, увлажнителя 9, установленного в термостабилизирующей системе 8 на трубопроводе 3 с игольчатым запорным вентилем 10, трубопровода 11 для соединения увлажнителя 9 через дросселирующее приспособление 12 к узлу 13 ввода пробы, хроматографической колонки 14, установленной в термостабилизирующей системе 8, детектора 15 по теплопроводности, соединенного с выходом колонки 14, выходного трубопровода 16, на котором расположен дополнительный влагоанализатор 17, имеющий на входе и выходе игольчатые запорные вентили 18. Влагоааализатор 17 может быть соединен с управляющей схемой термостабилизирующей системы. Увлажнитель 9 (фиг, 2) состоит из сварного корпуса 19, имеющего в основании бобьш1ку 20, нажимных гаек 21 с обеих ctopoH корпуса с металлическими трубками 22, соединенньсх с трубопроводами 3 и 11, уплотнительных колец из фторопласта 23, упорных шайб 24 фторопластовой трубки 25 с соотношением длины к толщине 7,0-7,2:1, воды 26, уровень которой не превьппает высоту бобьшки основани корпуса, выходного отверстия 27 для пара. При сборке .устройства используют трубопроводы из нержавеющей стали внутренним ф 2 мм. В корпусе увлажнителя 19 фторопла стовую трубку 25 вставляют в уплотнительное кольцо 23 и шайбу 24 в бобышку 20, надевают на другой конец трубки такое же фторопластовое кольцсГ 23 и шайбу 24, и оба конца трубки уплотняют нажимными гайками 2 имекицими металлические трубки 22 для подсоединения увлажнителя к трубопроводам 3 и 11. Герметичность сое динения проверяют регистрирующим при бором, tpyбки увлажнителя выполнены изфторопласта, запорная арматура представляет собой игольчатые запорные вентили, а дополнительный влагоанализатор соединен с управляющей cjceмой термостабилизируияцей системы. Осушитель 5 имеет емкость 0,8л и подготовлен следующим образом. В холодном состоянии осущитель заполняет просушенными при 350 С молекуг лярными ситами и приваривают к нему игольчатые запорные вентили 6. Затем устанавливают осушитель в муфеПьную . печь и при 450 С под остаточным вакуумо 1-.2 мм рт.ст. отсасывают влагу в течение 8-10 ч. Перед установкой в устройство осушитель продувают гелием. Газовый хроматограф работает след ющим образом. Газ-.носитель из баллона 1 под дав лением, установленным редуктором 2 и регулятором 4, по трубопроводу 3 поступает в осушитель 5 через игольч тый запорный вентиль 6 при закрытом игольчатом вентиле 10 и здесь осушает ся до наличия влаги 0-0,5 ррт. Контроль за степенью осушки осуществляется влагоанализатором 7, который одновременно фиксирует содержание влаги и обеспечивает досушку газаносителя до Требуемой величины влаги. Затем открывают вентиль 10 и газ-носитель поступает в увлажнитель 9, установленный в термостабилизирую щей системе 8, в которой создана тем пература 160iO,1°C. Газ-носитель в увлажнитель поступает по металлической трубке 22 во фторопластовую трубку 25. На фиг.2. показана зона АБ - рабочая зона фторопластовой трубки. При нагреве воды 26 в объеме корпуса 19 увлажнителя образуется пар, который проходит через поры фторопластовой трубки и тем самым увлажняет газ-носитель. За счет герметичного соединения трубок 22 в бобьш1ке 20 нажимными гайками 21, фторопластовыми кольцами 23 и упорными шайбами 24 обеспечивается отсутствие микроутечки пара. Пар увлажнителя выводится через выходное отверстие 27. После увлажнителя увлажненный газноситель по трубопроводу 11 через дросседирукнцее приспособление 12 поступает в узел 13 ввода пробы, а затем в хроматографическую колонку 14 вместе с пробкой в детектор по теплопроводности 15, далее по трубопроводу 16 через игольчатый запорный вентиль 18 в дополнительный влагоанализатор 17 для контроля за влагой и, при необходимости в анализатор, управления схемой термостабилизирующей систеюл. Через другие вентили 18 производится вывод анализируемой пробы. Газ-носитель (гелий) подвергают осушке до содержания в нем влаги не более 0,5 ррт, а затем увлажняют его до достижения соотношения концентрации влаги и гелия 1:2,0-Ю. 2,2-Ю, измеряют это соотношение на выходе из хроматографической колонки и поддерживают указанную концентрацию постоянно в процессе анализа за счет регулирования давления газа-носителя и (или) температуры окружающей среды. Сорбент-полисорб 10 дополнительно обрабатывают ацетоном, соляной кислотой и кипятят в этиловом спирте, а затем высушивают при 200-220 с 8-10 ч в токе азота. Приведенная совокупность технолог1$ческих операций и соответствукшщх режимов является оптимальной. При определении микровлаги в изопрен-изопентановой шихте появляется пик воды при введении практически сухой шихты, у которой помутнения не наблюдается даже при замораживании ее до -80°С, причем этот так называемый ложный пик увеличивается с увеличением влаги в газе-носителе, а время выхода его совпадает с временем выхода его из образца. В табл. 1 показаны данные по высоте ложного пика разной влаж ности газа-носителя. При добавлении к такому образцу влаги пропорционально увеличивается высота ложного пика при постоянстве влажности газа-носителя. Зависимость чувствительности по влаге, выраженной в мм высоты пика воды, приходящихся на 0,001 вес,% влаги в пробе (максимально допускается влажность), от содержания вла,ги в газе-носителе показана в табл.2. Из табл. 2 видно, что оптимальным соотношением для определения микровлаги в изопрен-изопентановой шихте является соотношение влага:гелий 1:2, 2,2-10. При влажности газа-носителя от О до 10 ррт определение микровлаги порядка О 0,0005 вес.% практически невозможно без многократного увеличения дозы или силы тока«на чувствительные элементы детектирующего устройства вещества из-за адсорбции влаги из образца стенками колонки и сорбентом. При. влажности газа-носителя выше 50 рр m происходит потеря чувствительности 25 из-за переувлажнения газа-носителя.

Высота ложного пика,мм

Влажность газа-носителя ррт

О

о

О 9

16,5 28 ки одн фто ют где за про рас СКИ кау

Влажность образца,

вес. /

О О О

О

о о При подборе фторопластовой трубв увлажнитель производят испытание ой трубки из исходного материаларопласта, а последукяцие рассчитыва по формуле С,-5г-П, Со --::} С2 - влажность рассчитываемой трубки, влажность испытанной трубки площадь поверхности испытанной трубки; площадь поверхности рассчитываемой трубки; толщина испытанной трубки, толщина рассчитьгоаемой трубки. За счет проведения экспресс-аналишихты и возможности управления изводственным процессом сокращен ход реагентов на 1 т каучука -3 и, следовательно, себестоимость чука. Таблица 1

1. ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ ДЛЯ . АНАЛИЗА МИКРОПРИМЕСЕЙ ВЛАГИ, содержащий последовательно соединенные (ИСТОЧНИК газа-носителя, осушитель, влагоанализатор, увлажнитель газаносителя, узел ввода пробы, хроматографическую колонку и детектор, а также . термостабилиз Фующую систему для хроматографической колонки и увлажнителя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильной работы хроматографа при контроле технологических процессов, увлажнитель газа-носителя вьтолнен в виде трубки из пористого коррозионно-стойкого материала, служащей продолжением трубопровода для газа-носителя и установленной в герметичном сосуде, частично заполненном водой, причем W выход увлажнителя соединен с узлом ввода пробы через дроссель. 2. Хроматограф по п. 1, отличающийся тем, что трубка из пористого коррозионно-стойкого материала представляет собой фторо пластовзто, трубку у которой отноше;о ние длины к толщине стенки выбрано N5 в интервале 7-7,2. vl Ч

Таблица 2

6wd газа Фиг.2