Способ анализа состава газов Советский патент 1988 года по МПК G01N30/06 

ю to

со

N

теплопроводности разделенной смеси, протекающей через рабочую камеру 1 того же детектора, регистрируется устройством 5, например самопишущим микровольтметром. Хроматограммы конвертированного газа представлены на фиг. 2 а, б. Соотношение водорода и азота в конвертированном газе вычисляется по формуле: п Пгн-ki S, .

Изобретение относится к хроматографи- ческим способам измерения состава газов и может быть использовано для контроля и управления технологическими режимами производства аммиака и метанола.

Целью изобретения является повышение точности определения соотношения водорода и азота и уменьшение трудоемкости анализа.

На фиг. 1 приведена схема устройства

для реализации способа анализа состава 10 где пш - соотношение водорода и азота в газов; на фиг. 2 - хроматограммы га-газе-носителе;

за (H2N2, СО, СН4) для случаев, когда со-k| - калибровочный коэффициент;

отношение водорода и азота в газе меньше,S - площадь первого пика.

чем в газе-носителе (фиг. 2а), и когда большеКонцентрация остальных компонентов

(фиг. 26), различие проявляется в поляр- анализируемого газа (СО, СН2 и СО2) вы- ности и площади пиков; на фиг. 3 - хро-числяется по формуле:

k,-. S,-,

где k, - калибровочный коэффициент i-ro

компонента;

S| - площадь пика i-ro компонента. При анализе конвертированного газа не учитывается содержание аргона, который не отделяется от азотоводородной части в колонне, что вносит погрешность, величина . которой, однако, не превышает

ше чем 7 в газе-носителе, концентра- 25 - малости концентраций арго- ция аргона равна 2% об. доли (пики S, и . для измерения соотношения H2/N2 в диаSz.); фиг Зв- в анализируемом газе

больше, чем в газе-носителе, концен- транция аргона равна 2% об.доли (пики S

и Sg.); на фиг. 4 - зависимости площа- зо бируется сорбентом, а затем вводят краном- дей пиков Si и Sa от содержания аргонадозатором 1. Разделение смеси производят

и соотношения водорода и азота, где температуре колонки 2, равной 60±

анализируемого газа а п™ ±1.0°С, определенной экспериментально исхогаза носите условия разделения аргона, котоРеализация способа возможна на любомР проявляется на хроматограммах jфиг. 3

хроматографе с детектором по теплопро- 35 виде пиков S,, 82 положительной и от- водности по схеме проявительного анализа, как это показано на фиг. 1.

Пробу анализируемого газа, содержащего Н2, N2, СО, СН4 и СО2, объемом 2 см вводят краном-дозатором 1 в поток газа-но- до температуры колонок хроматографов.

U.,иг Ня тмг 4 ппр пгтя R ПРЯК1 чяригммпг ты

сителя. В хроматографическои колонке 2 ( см, d 0,4 см), заполняемой сферическим фосфатом циркония, модифиматограммы газа (Н2, N2, Аг, СН4) для

СН2

следующих случаев: фиг. 3 в анаL.N5.

СН2

лизируемом газе равно газа носителя, п

а содержание аргона равно 2% об. доли (пики Si и 82) и 5% об. доли (Si и Зга);

Сн2 в анализируемом газе мень- фиг. 36 - c-fi

Cm

пазоне от 2,5 до 3,2.

Для анализа газа на входе в колонну синтеза пробу газа вначале очищают от аммиака, так как последний необратимо соррицательной полярности вследствие вакансии водорода. Повышение температуры свыше 70°С приводит к исчезновению пика S2. Нижний предел 50°С ограничен диапазоцированного углем (сорбент типа СФЦУП-26 проба разделяется на азотоводородную часть

На фиг. 4 представлены зависимости площадей пиков Si и 82 от концентрации аргона и соотношения водорода и азота в анализируемом газе и газе-носителе, полученные экспериментально для газа-носителя

.Vy ,ll у IW -lUl lLJn /Лrs /

И на остальные компоненты: CO, CH4 И C02, 45 J Ч .1™..:.: .l как это показано на хроматограммах фиг. 2 а, б (пик S принадлежит азотоводородной части). Разделение конвертированного газа производят при температуре

колонки 120±10°С, выбранной эксперимени п 3,15, что соответствует диапазону его изменения в практических задачах.

Из фиг. 4 видно, что площадь пика Si зависит от соотношения водорода и азота и

линейна:

S| k,(nn,-n)+ k2-k3(,

П f н

:i)

тально исходя из условий полного разде- 50 Р ° зависимость ления азотоводородной части газа от СО. Повышение температуры свыше 130°С ухудшает разделение, а снижение температуры ниже 10°С увеличивает время анализа (выхода СО2).

Выходной сигнал детектора, пропорцио- разности теплопроводности газа- носителя, протекающего постоянно через сравнительные камеры 3 и 4 детектора, и

где ki, k2, ks - калибровочные коэффициен55

п, Пгн -

СЛг

ты;

соотношение водорода и азота в анализируемом газе и газе-носителе соответственно; концентрация аргона.

теплопроводности разделенной смеси, протекающей через рабочую камеру 1 того же детектора, регистрируется устройством 5, например самопишущим микровольтметром. Хроматограммы конвертированного газа представлены на фиг. 2 а, б. Соотношение водорода и азота в конвертированном газе вычисляется по формуле: п Пгн-ki S, .

- малости концентраций арго- для измерения соотношения H2/N2 в диа бируется сорбентом, а затем вводят краном- дозатором 1. Разделение смеси производят

пазоне от 2,5 до 3,2.

Для анализа газа на входе в колонну синтеза пробу газа вначале очищают от аммиака, так как последний необратимо сор виде пиков S,, 82 положительной и от-

температуры колонок хроматографов.

рицательной полярности вследствие вакансии водорода. Повышение температуры свыше 70°С приводит к исчезновению пика S2. Нижний предел 50°С ограничен диапазо температуры колонок хроматографов.

Ня тмг 4 ппр пгтя R ПРЯК1 чяригммпг ты

На фиг. 4 представлены зависимости площадей пиков Si и 82 от концентрации аргона и соотношения водорода и азота в анализируемом газе и газе-носителе, полученные экспериментально для газа-носителя

n /Лrs /

J Ч .1™..:.: .l

и п 3,15, что соответствует диапазону его изменения в практических задачах.

Из фиг. 4 видно, что площадь пика Si зависит от соотношения водорода и азота и

линейна:

S| k,(nn,-n)+ k2-k3(,

П f н

:i)

Р ° зависимость

Р ° зависимость

где ki, k2, ks - калибровочные коэффициен U P Р ° зависимость

п, Пгн -

СЛг

ты;

соотношение водорода и азота в анализируемом газе и газе-носителе соответственно; концентрация аргона.

Площадь пика 82 также является уравнением прямой, проходящей через начало координат:

S2 k4-k5()CAr, 1 гн

где k4, ks - калибровочные коэффициенты.

Значения п и Слг можно получить решением системы двух уравнений (1) и (2) с двумя неизвестными.

Концентрация метана вычисляется по площади его пика

10

вышения точности измерении отношения содержания водорода к азоту и снижения трудоемкости анализа, в качестве газа-носителя используют бинарную смесь водорода и азота с соотношением водорода и азота, равным трем, а анализируемый газ разделяют на азотоводородную часть и на все остальные компоненты в колонке, содержащей сорбент на основе активированного угля,

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газ-носитель получают термокаталитическим разложением аммиака с последующей очисткой смеси от остатков аммиака.

Изобретение относится к хроматогра- фическим способам измерения состава газа и может быть использовано для контроля и управления технологическими режимами производств аммиака. Целью изобретения является повышение точности измерения отношения содержания водорода к азоту, снижения трудоемкости и себестоимости контроля состава газов в аммиачных производствах. В качестве газа-носителя в способе используют бинарную смесь водорода и азота с отношением их содержания, равным трем. Анализируемый газ разделяют на азотоБодородную часть и по всем остальным компонентам в хроматографичес- кой колонке. В качестве сорбента в колонке используют сферический фосфат циркония, модифицированный углем типа СФЦУП- 26, газ-носитель, представляюш,ий собой смесь азота и водорода в соотношении 3:1, получают термокаталитическим разложением аммиака. 4 з.п. ф-лы. 4 ил. Р сл

Сснл kcH4

SCH4

где kcH - калибровочный коэффициент по метану.

Формула изобретения

Гаъ-носшпель

ч

15

1 Bb/Kffd гада.

(ае. i

Фиг. 2

и

Гмин

5

.

Фиг.З

5 /z 2,6

S{,n-nrH 40 ;л Лг//;/7 Д/5

f C4 % об.доли

.2,6

,-п ,0

2 П Пгц;П 2,15

Фиг.