Способ определения упругости пара веществ Советский патент 1988 года по МПК G01N30/06 

оо

00

со

со

Изобретение относится к измерению физико-химических характеристик веществ и может быть использовано в различных областях науки и техники, например в химической и нефтехимической промьшшенности, когда необходимо знание упругости пара, в частности при разработке различных технологических процессов получения веществ.

Цель изобретения - повышение точ- ности определения упругости пара и снижение трудоемкости опр еделения,

Примеры 1-7. Проводят определение упругости пара ряда углеводоро- дов (табл. 1) в области значений 0,3 70 мм рт.ст., т.е. в области, в которой обычно обеспечивается наибольшая точнорть определения при использовании стандартных способов, таких как способ насыщения и статический способ, с помощью которых получена большая часть соответствующих данных.

Определение упругости пара проводят на хроматографе, на котором установлен детектор по плотности. Произвольную по величине пробу анализируе- вещества вводят в поток газа-носителя, отделяют это вещество от примесей, охлаждают газовый поток до температуры определения, насьпцают газ-носитель паром этого вещества при этой температуре и регистрируют интенсивность сигнала детектора по плотности, пропорциональную концент- рации насьщенного пара в газе-носителе и известным образом зависящую от .одного и того же физико-химического свойства этого вещества и газа-носи- теля, например такого, как молеку- лярная масса. После регистрации этого .сигнала вводят в поток газа-носителя произвольную по величине пробу вещества-стандарта, отделяют это вещество от примесей, охлаждаЬт газовьй поток до той же температуры определения, насьш;ают газ-носитель паром этого вещества и регистрируют интенсивность сигнала детектора по плотности, пропорциональную концентрации насыщенного пара этого.вещества в газе-носителе и известным образом зависящую от молекулярной массы этого вещества и газа-носителя. В качестве вещества-стандарта выбирают вещество упругость пара которого близка к упругости пара анализируемого вещества Мерой упругости пара при использовании детектора по плотности является

Q

202530, 40 д - с

интенсивность соответствующего сигнала Э.ТОГО детектора, деленная на разность молекулярных масс регистрируе- мого вещества и газа-носителя.

Отделение анализируемого вещества и вещества-стандарта от примесей, охлаждение газового потока до температуры определения .и насыщение газа- носителя п арами этих веществ при температуре определе ния производят при использовании метода термической хро- мадистилляции. При этом анализируемое вещество и вещество-стандарт пропускают в потоке газа-носителя (азот) через пустую трубку, вдоль которой создают отрицательный температурный градиент за счет нагрева изолировак,- ной нихромовой проволокой, намотанной с переменным шагом на эту трубку, ток через которую регулируют с помощью автотрансформатора.

Часть трубки поддерживают при температуре, при которой, производят измерение упругости пара (при температуре определения. Эту температуру поддерживают с помощью термостата колонок хроматографа, когда температура определения превышает 50 С. При более низких температурах определения температуру поддерживают с помощью проточной кюветы, соединенной с жидкостным ультратермостатом.

При измерении упругости пара от Q,3 до 10 мм рт.ст. внутренний диаметр трубки составляет 0,5 мм и длина 50 см. При измерении унругости пара свыше 10 мм рт.ст. используют трубку внутренним диаметром 2 мм и длиной 70 см.. В первом случае скорость газа-носителя составляе р около 5 , а во втором - около 25 см /мин.

Скорость газа-носителя (азот) по измерительной линии детектора по плотности составляет не менее 120 и по сравнительной линии - не менее 200 .

Температура испарителя и термостата детектора по плотности составляет 250 и 200°С соответственно. Ток детектора составляет 100 мА.

Объем вводимой пробы анализируемого вещества и вещества-суандарта составляет около 1 мкл при упругости пара 0,3-2 мм рт.ст. и около 10 мкл - при упругости пара 30-70 мм рт.ст.

Регистрацию сигналов, соответствующих насыщенному пару анализируемого

вещества и вещества-стандарта, проводят при использовании самописца.

Данные измерения упругости пара ряда углеводородов, полученные при использовании предлагаемого способа, приведены в табл. 1.

Оценка вероятной погрешности способа показывает, что она не превьшает 2 отн.%, определяется, в основном, погрешностью измерения упругости пара вещества-стандарта и находится в пределах погрешности измерения упругости пара чистых веществ стандартными методами в области высоких значений упругости пара (30-70 мм рт.ст.), когда их погрешность минимальна. Расхождения между известными значениями, свидетельствующие об увеличении погрешности измерения стандартными методами возрастают с уменьшением измеряемой величины упругости пара.

Примеры 8-14. Проводят оценку достоверности значений упругости пара для ряда веществ (табл.2), при- веденных в различных справочниках. Для этого в качестве анализируемого и вещества-стандарта выбирают из справочника любые два вещества, близкие по упругости пара при одной и той же температуре, вводят произвольную по величине пробу вещества, принятого за анализируемое, в хроматограф ЛХМ- 8МД с детектором по плотности в условиях, описанных в примере 1, производят такие же операции, как и в при- мере 1 и регистрируют интенсивность сигнала, пропорциональную концентрации насьш;енного пара в газе-носителе при температуре определения, равной температуре, соответствующей справоч- HbiM данным, и известным образом зависящую от молекулярных масс зтЪго вещества и газа-носителя. После регистрации этого сигнала вводят в тот же хроматограф в тех же условиях вещество, принятое за стандарт, производят те же операции, что и для анализируемого вещества и регистрируют интенсивность сигнала, пропорцио- . нальную концентрации насьш5енного пара этого вещества в газе-носителе при этой же температуре, определения, что и для анализируемого вещества, и известным образом зависящую от молекулярных масс вещества-стандарта и газа-носителя.

После этого на основании экспериментальных значений интенсивностей

0

п

0

м.(м,,-м„).+Мн,

(1)

сигналов, соответствующих насыщенному пару изучаемых веществ, при температуре определения и, справочных данных по упругости пара этих веществ при этой же температуре рассчитывают молекулярную массу вещества, принятого за анализируемое, и выбирают как наиболее достоверные те значения упругости пара изу гаемых веществ, которьм соответствует рассчитанное значение молекулярной массы, наиболее близкое к истинному.

Расчет молекулярной массы вещества, принятого за анализируемое, проводят по формуле ,

ст

РТ h ст где Р, РД - справочное значение

упругости пара веществ, принятых за анализируемое и стандарт, соответственно;

hy, hcT экспериментальные значения интенсивностей сигналов, соответствующих насьш1енному пару веществ, принятых за анализируемое и стандарт, соответственно; . .

и М J, - молекулярные массы вещества, принятого за анализируемое, стандарта и газа-носителя соответственно.

Упругость пара определяют по формуле г, м м

о.рО пх Мст-Мнх ч

. ,

где Р$, Р° - упругость пара анализируемого вещества и вещества-стандарта;

X cT Mxj

MH : высоты соответствующих ступеней, молекулярные массы обоих- веществ и ;.газа-носителя соответственно.

и табл. 2 приведены значения разности истинных молекулярных масс и рассчитанных по формуле (1) на основании соответствующих значений упругости пара веществ, приведенных в справочниках.

Сопоставление рассчитанных по формуле (1) и истинных молекулярных масс показьшает, что для ксилола, этилбен- зола и октана погрешность определения

рассчитанных молекулярных масс находится в пределах допустимой погрешности определения отношений интенсивное- тей соответствующих сигналов, следовательно, можно считать, что соответ- ствуюпще справочные данные являются правильными в пределах погрешности эксперимента.

Для всех рассмотренных соединений наиболее точные данные по упругости пара приведены в примерах 3 и 4 и наименее точные в примере 5,

Предлагаемьй способ по сравнению с известным позволяет увеличить точность определения упругости пара и обеспечивает возможность оценки достоверности справочных данных по упругости пара. Способ, в связи с исключением необходимости взвешивания пробы и определения содержания основного компонента,, позволяет существенно упростить определение и обеспечивает возможность автоматизации определения упругости пара.

Формула изобретения

Способ определения упругости пара веществ, включающий ввод пробы анали- зируемого вещества в поток газа-носителя, отделение анализируемого вещества от примесей, охлаждение газового потока до температзфы определения.

0

5

0

насьш1ение газа-носителя парами анализируемого вещества при этой же температуре, пропускание газового потока через детектор и регистрацию сигнала в виде ступени, соответствующей анализируемому веществу, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния точности определения упругости пара и снижения трудоемкости определения, производят с произвольной величиной пробы измерения с регистрацией высоты ступени для анализируемого вещества и нескольких веществ, близких к нему по молекулярной массе, выбирают в качестве стандартного вещества, наиболее близкое к анализируемому по молекулярной массе и величине значения высоты ступени, причем в качестве детектора используют детектор по плотности и упругость пара рассчитывают по формуле

5

Ь « Мст-Мн

- ГсТ м; м7

где Р° .Р,

hxjbcTjMx,

х М

ст

и MHупругость пара а1|ализи- руемого вещества и вещества-стандарта;

высоты соответствующих ступеней, молекулярные массы обоих веществ и газа-носителя соответственно.

Таблица 1

Изобретение относится к измерению физико-химических характеристик веществ. Цель изобретения - повышение точности определения упругости пара и снижение трудоемкости определения. При осуществлении способа в поток газа-носителя дополнительно вводят произвольную по величине пробу вещества-стандарта, упругость пара которого при температуре определения близка к упругости пара анализируемого вещества. Затем проводят отделение вещества-стандарта от примесей, охлаждают газовый поток до температуры определения, насыщают газ-носитель парами вещества-стандарта при этой же температуре и регистрируют интенсивность сигнала. 2 табл. SS (Л

Этил- бензол50

м-Ксилол50

Октан50

Ундекан30

Ундекан40

Додекан80

1,36 1,23 2,22 0,32 0,38 6,48

34,7735,17 35,1635,90

30,8231,0931,1631,46

51,2850,3650,3950,37

0,260,26 о,260,42

1,201,20 1,201,58

5,575,435,476,16

Примечание. Для примеров 1 - 3 в качестве вещества-стандарта

используют о-ксилол; для примеров 4 и 5 - декан и для примеров 6 и 7 - .ундекан. Приведены средние данные из трех параллельных определений. Для веществ- стандартов используют известную упругость пара.

Т а б л и ц а 2