Сорбент для газохроматографического разделения углеводородных смесей Советский патент 1991 года по МПК G01N30/48 

Изобретение относится к сорбентам для газовой хроматографии и может быть использовано для анализа смесей углеводородов, кипящих в широком интервале температур.

Цель изобретения - повышение селективности разделения углеводородов в широком интервале температур.

На фиг. 1-6 приведены хроматограммы, поясняющие изобретение.

Поставленная цель достигается использованием в качестве сорбента эвтектической смеси мочевина - роданид аммония 54,5:45,5 мае.ч., нанесенной на инертный носитель в количестве 10-20% от массы носителя.

Термостабильность сорбента, определенная газохроматографически в изотермическом режиме, составляет 400°С. Температура плавления неподвижной фазы 36°С.

Сорбент получают следующим путем. Измельченную и высушенную смесь мочевины и роданида аммония в количествах, соответствующих эвтектическому составу, в форме порошка с размером зерен 0,5-10

мкм вводят в макропоры инертного Целита- 545 фракции 0.16-0,25 мм (5-25 мас.%). с последующим отсевом пыли, путем пропускания через специальную трубку (20x1,5 см) с подготовленной насадкой гелия со скоростью 20 мл/мин в интервале от 50-400°С в течение нескольких часов. Разделение проводят в колонке (100x0,3 см) при температуре от -10 до +400°С. Используют хроматограф Цвет-102 с катарометром и пламенно-ионизационным детектором. Скорость газа-носителя - гелия 20-35 мл/мин, температура испарителя в интервале от комнатной до 400°С и объем подаваемой пробы меньше 1 мкл,

Получают следующие образцы сорбентов: образцы 1, 2, 3- порошкообразная смесь мочевины 54,5% и роданида аммония 45,5% (эвтектического состава) с размером зерен 0,5-10 мкм, внесенного в поры инертного Целита-545, фракция 0,16-0,25 мм в количествах 10, 15, 20 мас.% соответственно. Образцы 4 и 5 для контрольного разделенияпредставляютсобойпорошкообразную смесь мочевины и роданида аммония эвтектического состава, внеО

XI ел XJ

3

сенного в поры инертного Целита-545, фракция 0,16-0,25 мм, в количествах 5 и 25 мас.% соответственно.

П р и м е р 1. Газохроматографическое разделение природного газа проводят при -10° (сухой лед, время выдержки 15 мин) с последующим снятием охлаждения, на колонке с образцом 1, при скорости гелия 20 мл/мин и использовании в качестве детектора катарометра (фиг. 1).

Порядок выхода компонентов природного газа на фиг. 1: 1)-неуглеводородные компоненты (N262; СО), 2-метан, 3-этан, 4- С02, 5-пропан, 6-изобутан, 7-н-бутан, 8- одорант (меркаптан), 9-изопентан, 10-н-пентан, 11-2,2-диметилбутан, 12-2,3- диметилбутан, 13-2-метилпентэн, 14-3-ме- тилпентан, 18, 19, 20-изопарафины С, 21-н-гептан, 22-2,2-диметилгексан,

Таким образом в условиях охлаждения колонки удается с высокой селективностью осуществить Газохроматографическое разделение природного газа.

П р и м е р 2. Газохроматографическое разделение изомеризата н-Сб на колонке с образцом 2.

На фиг. 2 приведена хроматограмма изомеризата н-гексана.

Данные получают при охлаждении колонки до 6°С с последующим снятием охлаждения (после выхода пропана).

Порядок выхода углеводородов в изо- меризате н-гексана: 1-пропан, 2-изобутан, 3-н-бутан, 4-изопентан, 5-н-пентан, 6-2,2- диметилбутан, 7-2,3-диметилбутан, 8-2-ме- тилпентан, 9-3-метилпентан, 10-н-гексан, -снятие охлаждающей среды.

П р и м е р 3. Газохроматографическое разделение бензина прямой гонки НК 70°С на колонке с образцом 3 показано на фиг, 3. Порядок выхода углеводородов: 1-пропан, 2-изобутан, 3-н-бутан, 4-изопентан, 5-н-пентан, 6-2,2-диметилбутан, 7-цикло- пентан, 8-2,3-диметилбутан, 9-2-метилпен- тан, 10-3-метил пентан, 11-н-гексан, 12-2,2-диметилпентан, 13-2,4-диметилпен- тан, 14-метилциклопентан, 15-неиденти- фицировано, 16-н-гексан, 17-циклогексан, 18-бензол, -снятие охлаждающей среды. Из приведенной на фиг. 3 хроматограм- мы видно, что при этом удается разделить не только изопарафины Сб, но и отделить циклопентан от 2,3-диметилбутана.

П р и м е р 4, Газохроматографическое разделение продукта превращения пропилена на колонке с образцом 1. Хроматограмма представлена на фиг. 4.

Порядок выхода: 1-бутен-1, 2-бутен-2 (транс), 3-бутен-2-(цис), 4-2-метилбутен-2, 5-пентен-1, б-пентен-2 (транс), 7-пентен-2

(транс), 8-пентен-2 (цис), 9-2-метилпентен- 2, 10, 11, 12 - изоолефины Сб. 13-гексен-2 (цис), 17-гексен-2 (транс), 18-3-метилпен- тен-2 (транс), 19-изоолефины Су, 20-гептен1,21,22-изоолефиныСе,

23-неидентифицировано, - снятие охлаждения.

П р и м е р 5. Газохроматографическое разделение примесей изопарафиновых уг0 леводородов в концентратах н-парафинов на колонке с образцом 2, скорости газа-носителя 35 мл/мин, программирование температуры от 100 до 400°С со скоростью 10 град/мин. Температура выхода н-Сз5 395°С.

5 Все примеси изопарафинов регистрируются суммарно перед соответствующими пиками н-парафинов (фиг. 5).

П р и м е р 6. Газохроматографическое разделение а-олефинов Са-С2 1 - на колон0 ке с образцом 3. Температуру программируют со скоростью 10 град/мин от 80° до температуры злюирования С24 -220°С (фиг. 6).

На колонках с образцами 1-3 при газо5 хроматографическом разделении углеводородных смесей, включая углеводороды природного газа, изомерные углеводороды состава Се, углеводороды прямогонной бензиновой фракции НК 70°С, изо- и н-олефи0 новые углеводороды, находящиеся в продуктах превращения пропилена, а также высококипящие фракции н-парафинов состава и а-олефиновые углеводороды до С24 включительно, получают

5 хроматограммы, почти не отличающиеся по селективности, температуре элюирования, симметрии пиков. Различия наблюдаются лишь во время анализа.

П р и м е р 7. Гаэохроматографическое

0 разделение природного газа на колонке с, мочевиной 10% (прототип).

При использовании в качестве неподвижной фазы только мочевины не удается селективно разделить компоненты природ5 ного газа, что связано с невозможностью разделительного определения метана и неуглеводородных составляющих природного газа (02, N2, СО), а также осуществления количественной оценки всего индивидуаль0 ного состава газа, например изопарафинов СА, Cs, Се и выше.

Пример8. Газохроматогрэфическое разделение углеводородов природного газа на неподвижной фазе , состоящей из моче5 вины 64,5% и роданида аммония 35,5%, в условиях, аналогичных примеру 1.

Селективность разделения уменьшается, что связано с невозможностью раздельного определения метана и

неуглеводородных составляющих природного газа (02, N2, СО), а также невозможностью раздельного определения изомерных углеводородов состава СА, Сб, С и выше, термостабильность фазы понижается, что приводит к невозможности работы в области высоких температур.

П р и м е р 9. Газохроматографическое разделение природного газа на неподвижной фазе, состоящей из смеси мочевины 44,5% и роданида аммония 55,5%, в условиях, аналогичных примеру 1.

Газохроматографическое разделение характеризуется низкой селективностью, Большинство изомерных углеводородов элюируется совместно, метан не отделяется от неуглеводородных составляющих природного газа.

П р и м е р 10. На колонке с образцом 4 при условиях, аналогичных описанным в примере 1, получают хроматограмму природного газа со следующим порядком выхода углеводородов: 1-2№, 02, СО, 2-метан, этан, 3-С02, 4-пропан, 5-изобутан, 6-н-бу- тан, 7-изопентан, 8-н-пентан. 9- 2изогек- санов, 10-н-гексан, 11, 12, 13-изогептаны, 14-н-гептан. Анализ хроматограммы показывает, что этан не отделяется от метана, все изопарафины Се регистрируются суммарно, разделение изо-С4 и изо-Cs от н-С4 и н-Сз недостаточны, формы пиков несимметричны и с увеличением молекулярной массы значительно ухудшаются. Это объясняется недостаточным количеством активного вещества (эвтектика мочевины с роданидом аммония) на носителе (5 мас.%).

ПримерИ. Газохроматографическое разделение природного газа на колонке с образцом 5 в условиях, аналогичных описанным в примере 1. Порядок выхода: 1- 2 №, 02, СО, 2-метан +этан, 3-пропан, 4CU2, 5-изобутан, 6-н-бутан, 7-одорант, 8- изопентан, 9-н-пентан, 10,11-изогексаны, 12-н-гексан, 13,14,15 - изопентаны, 16-н- гептан.

Анализ хроматограммы показывает, что

этан элюируется совместно с метаном, изо- гексаны не делятся, разделение изобутана и изопентана относительно н-бутана и н- пентана происходит не до базовой линии.

Увеличение содержания эвтектики мочевины и роданида аммония (более 20%) приводит к ухудшению картины разделения;

Таким образом, предлагаемый сорбент позволяет провести не только разделение

низкокипящих компонентов природного газа, бензиновой фракции НК 70°С, но и разделение высокомолекулярных парафинов и or-олефинов до CZA включительно, причем данный сорбент позволяет осуществить и разделение изомерных олефиновых углеводородов, например, в продукте превращения пропилена. Следует отметить, что разделение осуществляется при значительно меньших температурах, чем температуры

кипения разделяемых соединений. Высокая селективность сорбента проявляется в широком интервале температур от -10 до 400°С.

Формула изобретения

Сорбент для газохроматографического разделения углеводородных смесей, содержащий инертный носитель и неподвижную фазу на основе мочевины, отличающийс я тем, что, с целью повышения селективности разделения в широком интервале температур, в качестве фазы используют эвтектическую смесь мочевина-роданид аммония 54,5:45,5 мае.ч. в количестве 10-20%

от массы носителя.

21

QXftJ 15MVH

Изобретение относится к сорбентам для газовой хроматографии и позволяет повысить селективность разделения углеводородов в широком интервале температур. Сорбент получают путем нанесения эвтектической смеси мочевины и роданида аммония (54,5:45,5) в виде порошка с размером зерен 0,5-10 мкм на макропористый инертный носитель, например Целит-545, в количестве 10-20 мас.%. 6 ил.

20

15

5 2

15Ю5 О

Фиг. 2

Ю

Фиг.1

ОХЛ. v

Юмин

17

18

20

15Ю

фиг.З

30

25

20

35

JO252015

Фиг. 5

-tL,

to Юмин

J-fh

S О

От:1 , 10tn/tt

15Ю

Фиг. 4

о

-fo

10

Ю5

фиг. 6