Газовый хроматограф для анализа примесей Советский патент 1976 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к хроматографии и применяется для определения количественло го содержания примесей в анализируемых смесях. Известен газовый хроматограф для анализа примесей тяжелых компонентов, основанный на методе предварительного их накопления 1 . При накоплении через охлажденную обогатительную колонку пропускается отдозированная проба анализируемого продукта, содержащиеся в продукте примеси тяжелых компонентов сорбируются в колонке. По окончании накопления ироизводится термическое концентрирование примесей путем нагрева обогатительной колонки в тепловом поле, изменяющимся iBo времени и по длиие колонки. Потоком газа-носителя сконцентрированные примеси вымьшаются в аналитический блок, где происходит их проявительный анализ, т. е. разделение на компоненты в разделительной колонке и измерение параметров пиков компонентов посредством детектора. Известен газовый хроматограф для анализа примесей, содержащий дозирующее устройство с задатчиком объема пробы, подключенным к обогатительной колонке, вход которой связан с блоком стабилизация расхода газаносителя и Источником анализируемого продукта, а выход-с аналитическим блоком 2. Известный хроматограф непригоден для анализа продуктов с изменяющимися в щироих пределах концентрациями примесей, например, при колебаниях примесей в диапазоне , поскольку при постоянном объеме пробы анализируемого продукта, поступающего в обогатительную колонку, количество накопленных примесей, подаваемых па проявительный анализ, прямо пропорционально концентрации примесей в исходном анализируемом продукте, что снижает степень и эффективность разделения примесей в аналитическом блоке из-за перегрузки разделительной колонки прн высокой концентрации примесей в аналпзируемом продукте, а та-кже затрудняет измерение параметров пиков компонентов примесей, так как линейный диапазон детектора, равный, нанример, для детектора по теплопроводности 10-10 ниже диапазона изменения концентраций компонентов. С целью обеспечения возможности анализа продуктов с изменяющимися в широких пределах концентрациями примесей предлагаемый хроматограф снабжен блоком регулирования количества накапливаемых примесей в зависимости от их концентрации в анализируемом продукте, вход которого соединен с источником анализируемого продукта, а выход-с задатчиком объема пробы дозирующего устройства.

Блок регулирования количества накалливаемых лримесей выполнен в виде обогатительной колонки, связанной с дозатором, который соединен с источником анализируемого продукта, и с измерителем давлеиня, выход которого лодключеи к задатчнку объема .пробы дозир-ующето устройства.

Наличие в нредложенном хроматографе блока регулирования количества накапливаемых нримесей позволяет перед каждым анализом или через требуемый интервал времени производить определение текущего значения суммарной концентрации нримесей в источнике анализируемого продукта и в зависимости от этого значения автоматически изменять объем пробы, вводимой в обогатительную колонку таким образом, чтобы количество накопленных примесей нрн вводе в аналитический блок не вызывало нерегрузкн разделительной КОЛОНКИ и обеспечивало работу детектора в области его линейного диапазона. Благодаря этому колебания концентрации примесей анализируемого продукта в широких пределах не нарушают нормального функционирования прибора, обеспечивая высокую точность анализов.

На чертеже .приведена схема газового хроматографа для анализа .примесей.

Хроматограф содерж.нт обогатительную колонку 1, вход которой через клапаны 2 н 3 соединен с источником 4 анализируемого продукта (технологическим аппаратом) и с блоком 5 стабилизации расхода газа-носителя, а выход через клапаны 6 и 7 связан с аналитическим блоком 8, также подключенным к блоку 5 стабилизации расхода газа-носителя, с дозирующим устройством 9 с задатч.иком 10 объема пробы анализируемого продукта. Блок регулирования количества накапливаемых примесей включает обогатительную колонку 11, вход которой подключен к дозатору 12 с постоянным объемом пробы, соединенным с источником 4 анализируемого продукта, и через клапан 13-с линией продувки. Выход колонки 11 через клапан 14 соединен с линией сброса, и непосредственно-с измерителем 15 давления, выход которого через клапан 16 связан с задатчнком 10 объема пробы дозирующего устройства 9.

Хроматограф работает следуюни.м образом.

В исходном состоянии клапаны 2, 7 и 6 закрыты, а клапаны 3, 6, 13 и 14 открыты. Газ-носитель из блока 5 поступает в обогатительную колонку 11, а из нее-в аналитический блок 8. Через охлажденную до темнературы Г обогатительную колонку 11 протекает газ продувки.

Перед окончанием предшествующего анализа закрывают клапан 13, в колонку 11 вводят посредством дозатора 12 постоянную пробу анализируемого продукта из источника 4. Тяжелые примеси сорбируются в колонке И, а оснозкой компонент сбрасывается через клапан 14. По окончании дозирования закрывают

клапан 14 и нагревают колонку 11 до температуры TZ. При нагреве колонки И давление в ней возрастает от значения давления при вводе пробы PI до значения PZ- Величина давления определяется суммой двух давлений: постоянной составляющей Pz - прирост давления от повыщения температуры от TI до подвижной фазы, находящейся в колонке 11, и переменной составляющей PZ, вызванной десорбцией и нагревом примесей, т. е.

Я. Яг + Яг Л + i/Сг Q, 1 1

где -постоянная составляющая;

/(г - Коэффициент пропорциональности, зависящий от отнощения коэффициентов Генри г-го компонента при темнературах TI и

Т2

Ci - концентрация i-ro комнонента в исходном анализируемом продукте.

Следовательно, прирост давления в колонке 11 пропорционален текущему значению суммарной концентрации примесей в анализируемом продукте, с учетом их сорбируемости.

После нагрева колонки 11 давление Р2 формируется на выходе измерителя давления 15. При открытии кланана 16 сигнал с выхода измерителя 15 воздействует на задатчик 10 и изменяет объем дозы дозирующего-устройства 9 в соответствии с измеренной величиной давления Р, пропорционального су.ммарной концентрации примесей в анализируемом нродукте.

Затем закрывают клапан 16, запоминая значение PZ на задатчике 10, закрывают клапаны 3 и 6, прерывая поток газа-посителя через колонку 1, и открывают клапаны 2 и 7, подавая анализируемый нродукт из источника 4 через колонку 1 в дозирующее устройство 9. Примеси сорбируются в колонке 1. После поступления в дозирующее устройство 9 количества анализируемого продукта, .пропорционального значению PZ, запомненному на задатчике 10, клапаны 2 и 7 закрывают, а клапаны 3 п 6 открываются, нодавая газ-носитель в колонку 1. Одновременно, нагревая колонку 1 в тенловом поле, неременном во времени и но длине колонки 1, концентрируют примеси и потоком газа-носителя вымывают в аналитический блок 8.

Поскольку нрн анализах на нредложенном хроматографе количество накапливаемых нримесей не постоянно, а изменяется в зависимости от текущего значения их суммарного содержания, то колебания в широких пределах концентрации примесей, в исходном анализирусмол-г продукте не нарушают нормального функционирования хроматографа, т. е. не вызывают .перегрузки разделительной колонки и позволяют регистрировать компоненты нримесей в области линейного диапазона детектора.

Формула изобретения

Газовый хроматограф для анализа примесей, дозирующее устройство с задатчиком объема пробы, подключенное к обогатительной колонке, вход которой связан с блоком стабилизации расхода газа-носителя и с источником анализируемого продукта, а выход-с аналитическим блоком, отличающийся тем, что, с целью обеспечения .возможност;; анализа продуктов с изменяющимися 6 широких пределах концентрациями примесей, он снабжен блоком регулирования количества накапл иваемых примесей в зависимости от их концентрации в анализируемом продукте, вход которого соединен с источником анализируемого продукта, а выход-с задатчиком объема Пробы дозирующего устройства.

2. Газовый хроматограф по п. 1, отличающийся тем, что блок регулирования количества накапливаемых примесей выполнен в виде обогатительной колонки, связанной сдозатором, который соединен с источником анализируемого продукта, и с измерителем давления, выход которого подключен к задатчику объема пробы дозирующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе заявки:

1.«Автоматические системы управления в нефтяной и газовой промыщленности, вып. 5,

труды ВНИИКАНЕФТЕГАЗ, М., 1973 г., стр. 296.

2.Описание хроматографа марки ХТМ-73, выпускаемого заводом «Хроматограф (прототип) .

П

1-2

j 1-3 -э---I

1

-D

-Н

п

4 I J