Способ хроматографического анализа примесей газов в водороде Советский патент 1989 года по МПК G01N30/08 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности при анализе примесей газов в водороде методом газовой хроматографии.

Цель изобретения - повьшение точности анализа.

На чертеже изображено устройство для реализации способа.

Устройство каналы 1 и 2 для подачи анализируемого водорода и газа-носителя, в которых установлены регуляторы давления 3 и 4, через 3-ходовый кран-переключатель 5 на вход концентрирующей колонки 6.

Концентрирующая колонка 6, представляющая собой трубку из нержавеющей стали, заполненную интерметаллидом, помещена в термостат 7 и на ее выходе установлено регулируемое сопротивление 8, соединенное 3-ходовым краном-переключателем 9, один выходной канал 10 которого соединен с линией сброса (на чертеже не-указана), а второй выходной канал 1I соединен с входом хроматографической колонки 12, на выходе которой установлен детектор 13.

Способ осуществляется следующим образом.

О1

00

00

ел

Перед проведением анализа концентрирующая колонка 6 в термостате 7 нагревается до 100-15б С .в токе гака-носителя для десорбции водорода из интерметаллида, при этом газ, выходящий из концентрирующей колонки 6 через регулируемое сопротивление 8 3-ходовый кран-переключатель 9 и его выходной канал 10, сбрасьшается в линию сброса (не указана). После проведения режима термической десорбции в течение 5-10 мин, концентрирующая колонка 6 охлаждается до заданной температуры (20-40°С), при этом газ- носитель поступает из концентрирующей колонки 6 через 3-ходовый кран- переключатель и его выходной канал 11 в хроматографическую колонку 12 и далее в детектор 13 и затем в линию сброса. После окончания подготовки концентрирующей колонки 6 З-ходовый кран-переключатель 5 отсекает подачу газа-носителя и подает анализируемый газ в концентрирующую колонку под заранее установленным давлением регулятором 3 давления. Анализируемый водород поступает в концентрирующую колонку 6, где происходит его хемо- сорбция интерметаллидом с образовани ем фронта примесей, движущегося вслед за газом-носителем к выходу колонки. В зависимости от соотношения давлений водорода и газа-носителя на входе в концентрирующую колонку процесс кон- центрирования может протекать различным образом. Если давление водорода меньше давления газа-носителя, появляется время задержки, в течение которого водород не поступает в концентрирующую колонку до выравнивания давлений водорода и газа-носителя за счет его удаления через регулируемое сопротивление. Такое соотношение давлений водорода и газа-носи- теля приводит к увеличению длительности анализа, т.е. снижению его эффективности и ухудшению работы регулятора 3 давления водорода. Если давление водорода равно давлению газа-носителя, происходит равномерное движение фронта примесей вслед за гелием по длине концентрирующей колонки 6. При этом сопротивление слоя интерметаллида в концентрирующей колонке должны быть меньше сопротивления, создаваемого потоку газа-носителя регулируемым сопротивлением В более чем на порядок. Ее-

5 0 5 Q

5

ли данление водорода больше давления газа-носителя, то после подачи водорода в концентрирующую колонку 6 в ней происходит быстрое сжатие газа- носителя и ее заполнение водородом, а затем равномерное движение фронта примесей вслед за газом-носителем по ХШине концентрирующей колонки. Длина участка концентрирующей колонки, быстро заполняемой водородом, определяется соотношением давлений водорода и газа-носителя, скорость движения фронта определяется регулируемым сопротивлением В, устанавливающим скорость выхода газа-носителя из концентрирующей колонки 6, а скорость хемосорбции водорода интерметаллидом - давлением водорода и температурой интерметаллида. Через некоторое время подачи водорода в концентрирующую колонку 6 3 ходовьй1 кран-переключатель 5 снова подает в концентрирующую колонку 6 газ-носитель.

Скорость фронта по концентрирующей J«злoнкe 6, время подачи в нее водорода при заданных давлениях газов и температуре интерметаллида можно подобрать таким образом, что при движении зоны водорода и его прнме- сей по слою интерметаллида происходит полная сорбция водорода и дополнительное сжатие зоны примесей, что позволяет повысить чувствительность анализа.

Экспериментально установлено, что для образования зоны примесей без водорода необходимо, чтобы к моменту переключения подачи водорода на газ- носитель фронт примесей находился на расстоянии не более 80-90% длины колонки от ее входа.

Образовавшаяся зона примесей в потоке газа-носителя через регули- руемое сопротивление 8, 3-ходовый кран-переключатель 9 и его выходной канал 11 поступает на разделение в хроматографическую колонку I2 и затем в детектор 13. После регистрации примесей детектором 13 производится подготовка концентрирующей колонки 6 описанным способом.

Согласно предлагаемому способу количество водорода, подаваемое в концентрирующую колонку, легко регулируется в пределах трех порядков за счет изменения времени и скорости хемосорбции водорода, что позволяет использовать одно и то же устройство

5

в широком диапазоне концентраций, например, для анализа макро- и микропримесей.

Пример 1. Анализировали смес на основе водорода с известным содержанием примесей азота и неона (от 1 до 1 ) по предлагаемому способу на описанной установке. В качестве концентратора использовали трубку 12x1 мм длиной 200 мм из нержавеющей стали, заполненную интерметалли- дом марки ПЛАН, наннсенньм на полимерное связующее (фракции 1-3 мм). Хроматографическая колонка представляла собой трубку из нержавеющей стали размерами 54хО,5x2000 мм, заполненную молекулярными ситами NaX и термостатированную при . Детектором служил детектор по теплопроводности, газ - носитель - гелий. Процесс концентрирования проводили при температуре интерметаллида 20 С и давлениях водорода и гелия 0,1- 0,6 МПа.

Другие условия и результаты анализа приведены в таблице.

П р и м е р 2. Анализировали смесь на основе водорода с известным содержанием примесей (1,11 О %

N 2 .и 1 ,3 I О

Ne) по изобретению на описанной установке. Подачу анализируемого водорода производили циклически без промежуточной регенерации интерметаллида. Время подачи водорода составляло 15 с, интервал между циклами 2 мин, количество циклов 5. Средний объем водорода хемосорбиро- ванного в цикле 0,25 л при ёмкости интерметаллида в концентрирующей колонке 2,1 л. Давление водорода и гелия были равны 0,6 МПа, а скорость газа-носителя 15 см /мин. Получены средние значения содержа-

187856

НИИ азота (1,0- 10 об.%)

и неона

( 1 , 3 1 О об. ратическое + 0,7 отн.%.

а также среднеквадотклонение

(ско)

Способ хроматографического анализа,примесей газов в водороде обеспечивает в сравнении с известными способами повышения точности анализа в 2-3 раза в широком диапазоне концентраций примесей и повышение чувствительности, сокращение времени анализа и упрощение его процедуры, что особенно важно при автоматизации процесса измерения.

Формула изобретения

Способ хроматографического анализа примесей газов в водороде путем подачи анализируемого водорода в концентрирующую колонку, заполненную веществом, хемосорбируюпшм водород

и находящимся в атмосфере инертного газа, с последующим переносом зоны сконцентрированных примесей на разделение в хроматографическую колонку и детектированием, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния точности анализа, через концентрирующую колонку, хроматографическую колонку и детектор пропускают поток инертного газа-носителя, анализиРУемый водород подают в концентрирующую колонку периодически при давлении, равном или большеТ давления газа-носителя, а перенос зоны сконцентрированных примесей в хроматографическую колонку осуществляют повторной .подачей в концентрирующую колон- ку потока газа-носителя после прохож- дения фронтом микропримесей не более 80-90% длины зтой колонки.

1 3

HI

D-I- /////7/ //

to

/3

..J 7

h

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности при анализе примесей газов в водороде методом газовой хроматографии. Цель изобретения - повышение точности анализа. Через концентрирующую колонку, заполненную веществом, хемосорбирующим водород и находящимся в атмосфере инертного газа, пропускают поток инертного газа-носителя. Анализируемый водород с микропримесями периодически подают в концентрирующую колонку, заполненную веществом, хемосорбирующим водород и находящимся в атмосфере инертного газа. После прохождения фронтом микропримесей 80-90% длины концентрирующей колонки в нее повторно подают поток газа-носителя, что обеспечивает перенос зоны сконцентрированных примесей в хроматографическую колонку. 1 ил., 1 табл.

He