Газовый хроматограф Советский патент 1979 года по МПК G01N31/08 

1

Изобретение относится к области хроматографии и может быть использовано в химической, нефтехимической и газовой промышленности о

Известны газовые хроматографы, содержащие источник газоносителя,, блок стабилизации расхода газа, разделительную колонку с пробовводным устройством и детектор 1 .

Однако они имеют узкий линейный диапазон измерения концентраций компонентов анализируемого вещества, что объясняется ограниченностью линейного участка рабочего диапазона измерения газохроматографическик детекторов, и низкую точность измерения концентраций при содержании в анализируемом веществе компонентов со значительно различающимися концентрациями. В этих случаях количественные измерения компонентов с высоким содержанием их в анализируемом веществе производится на нелинейном участке рабочего диапазона детектора, что приво/дат к значительным погрешностям измерения. Указанные недостатки особенно сильно проявляются в тех случаях, когда в хроматографе применяются детекторы с очень узким линейным диапазоном, например.

при примененг и такого важного газохроматографического детектора, как электронно-захватный детектор.

Известен газовый хроматограф, содержащий по9ледовате.пьно соединенные источник гайа-носителяf блок стабилизации расхода газа, устройство ввода пробы, разделительную колонку, которой соединен с задатчиком

0 давления, и регулятор давления, выходная камера которого через дроссель связана с детектором. Вход регулятора давления в этом хроматографе соединен с выходом разделительной

5 колонки. nofoK газа на выходе из разделительной колонки разветвляется на два потока, один из которых поступает в детектор, а другой сбрасывается в атмосферу. Такая схема позво0ляет осуществлять .независимое регулирование потоков газа в разделительной колонке и детекторе, что повышает точность работы хроматографа,2 J.

Однако в этом хроматографе из-за

5 того, что концентрация компонентов анализируемого вещества в потоке газа,, поступающего в детектор такая же, как и в потоке газа на выходе разделительной колонки, диапазон измерения концентраций компонентов анализируемого вещества целиком опре деляется рабочим диапазоном детектора, и при измерении высоких концентраций компонентов ограниченность диапазона измерения концентраций дает низкую точность. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет расширения диапазона измеряемых концентраций, Это достигается тем, что газовый хроматограф снабжен узлом регулирования концентрации детектируемых компонентов, выполненным в виде регу лятора давления, вход которого соеди нен с источником газа-носителя, управляющая камера - с источником программируемого по заданному закону давления. Выходная камера через пере менный дроссель соединена с выходом разделительной колонки и непосредственно со входом регулятора -давления, связанного с детектором. На чертеже изображена функциональ ная схема газового хроматографа. Газовый хроматограф состоит из последовательно сое.циненных источника газа-носителя 1, блока стабилизации расхода газа-носителя 2 и разделительной колонки 3, ко входу -которого подключено устройство ввода пробы 4. Выход разделительной колонки 3 разветвляется на две линии, одна из которых через задатчик давлени 5 (регулятор давления до себя ) связана с атмосферой, а другая через последовательно соединенные регулятор давления 6 и дроссель 7 связана с детектором 8. Хроматограф снабжен узломрегулирования концентрации 9, содержащим регулятор давления 10, выход которого соединеЯ с источником газа-носителя 1, управляющая Кс1мера 11 - с источником программируемого по заданному закону давления Р. (на чертеже источник не показан), а выходная камера через переменный дроссель 12 соединена с выходом разделительной колонки 3 к непосредственно - со входом регулятора давления 6 Хроматограф работает следующим об разом. Поток газа-носителя из источника 1 через блок стабилизации расхода 2 непрерывно поступает в разделительную колонку 3. После разделения ана лизируемой пробы, подаваемой в поток газа-носителя с помощью пробовводного устройства 4, отдельные компоненты пробы в определенной вре менной последовательности вместе с потоком газа-носителя поступают на выход разделительной колонки 3, где разветвляются на два потока. При этом концентрации компонентов анали 3Hpyt;Moro вещества в каждом из пото ков равны между собой и равны конце рации этих компонентов в общем пото ке газа. Один цэ потоков газа через адатчик давления 5 сбрасывается в тмосферу, что обеспечивает постоянтво давления газа P/f на выходе разелительной колонки 3, Другой поток аза направляется в узел регулироваия концентрации 9. Узел регулироваия концентрации 9 обеспечивает меньшение концентрации каждого из етектируемых компонентов до уровня, соответствующего линейному участку рабочего диапазона детектора 8. меньшение концентрации детектируеых компонентов происходит благодаря азбавлению газового потока, прохоящего через переменный дроссель 12е чистьм газом-носителем, подаваемым на выход дросселя 12 (точка А схемы) из источника 1 с помощью регулятора давления 10. При этом рехулятор давления 10 поддерживает в точке А. схегКД давления Р , равное давлению задания РО- в его управляющей камере 11. Увеличение давления задания Р„, ведет к соответствующему увеличению давления на выходе регулятора 10 и уменьшению расхода газа через дроссель 12. С выхода узла регулирования концентрации 9 газовый поток через регулятор давления 6 и дроссель 7, поддерживающих постоянный расход газа, направляется в дете1 тор 8. Благодаря уменьшению расхода газа через дроссель 12 при увеличении давления задания Р и при постоянном расходе газа через детектор 8 концентрация -детектируемых компонентов уменьшается. Поскольку для поддержания высокой точности количественных измерений состава анализируемого вещества кокцентрациго детектируемых компонентов необхо,димо определять на линейном участке рабочего диапазона детектора и того, что концентрации отдельных компонентов в анализкруэмом веществе могут быть довольно пизкиг-.и, степень уменьшения концентраций детектируемых компонентов необходимо в процессе ангшиза изменять. Это достигается тем, что в пх оцессе анализа давления задания Р ступенчато или непрерывно изменяется по заранее заданному закону и в соответствии с той временной последовательностью, с которой отдельные компоненты анализируе.юго вещества Б1) из разделительной колонки 3, Програмг-дарование давления может также осуществляться в зависимости от показаний детектора 8, для чего источник программируемого давления Р необходимо связать с выходом детектора 8. В результате уменьшения концентрации детектируе1иых компонентов все количественные измерения а процессе анализа происходят на линейном участке рабочего диапазона детектора. Ниже ,приводится вывод расчетной формулы, устанавливающей связь межд показаниями детектора (пкон) и факти ческой концентрацией (пцач) Компонентов на выходе разделительной колонки 3, 1.Расход Q;) детектируемых компо нентов, поступающих через дроссель 12 в точку А пропорционален концентрации Пнач соответствующего компонента в потоке газа на выходе разделительной колонки 3 и расходу газа Q через дроссель 2. Q Q hSi(1) 1 2 -100 2.Концентрация п |зн ° ° тактируемых компонентов в точке А схемы пропорциональна расходу Q, соответствующего компонента и обрат но пропорциональна общему расходу Q потока газа, протекающего через детектор 8 Q, , (2 где , а Qj - расход чистого газа-носителя, поступающего в точку А схемы. 3.Расход газа Q пропорционален проводимости cL, дросселя 12 и пропорционален перепаду давлений лР н этом дросселе (3) -р -р где ДР Р,-Р, - f . - , постоянное давлени поддерживаемое задатчиком давления на выходе разделительной колонки 3. 4.Расход газа Q пропорционален прово/тимости с..J дросселя 7 и перепад да.влений дР на этом дросселе где ,,-Pe. р2 давлекиа на выходе регулятора давления 6; Рр- давление на выходе детектора, 5, Поставляя значение Q из формулы 2 в формулу 1 с учетомформул 3 и 4 получаем расчетную формулу для определения концентрации Пцам компонентов анализируемого вещества на вы ходе разделительной колонки 3 к нач ,) где К . и Р - постоянные ве личины, не из меняемые в пр цессе анализа По формуле 5, исходя из показаний детектора (.ц исходя из закона изменения давления Р-д, подсчитываются истинные концентрации {Пщ,ц) компонен тов анали зируемо1о вещества в потоке газа на выходе разделительной колонки 3 , Таким образом, в предпоженяом хроматографе, благодаря установке в нем.узла регулирована; концентрации, подключенного ко входу детектора и управляющего по заданной гтрограг.мо концентрацией детектируемых компон гов при независимом регулировании токов газа в разделительной колонь и детекторе, удается измерять концентрации компонентов анализируемого вещества с необходимой точностью, не зависящей от величины линейного диапазона детектора. Это в свою очередь позволяет значительно расширить диапазон измеряемых концентраций и увеличить точность проведения анализа. В результате, на предлагаемом хроматографе можно измерять концентрации отдельных компонентов, изменяющихся в широком диапазоне, даже при помощи такого узкопредельного детектора, каким является электроннозахватный детектор. Предложенное устройство может быть использовано также для обеспечения равной чувствительности детектора к пикам всех детектируемых компонентов, для чего степень разбавления этих компонентов должна соответствовать их поправочным коэффициентам, применяемым при обсчете хроматограммы данного анализируемого вещества. Формула изобретения Газовый хроматограф, содержащий последовательно соединенные источник газа-носителя, блок стабил1;зации расхода газа, устройство ввода пробы, разделительную колонку, вььход которой соединен с задатчиком давления, и регулятор давления, выходная камера которого через дроссель связана с детектором, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повьизения точности измерений за счет расииргн1-:я ; апазона измepяe гыx концентраций, он снабжен узлом регулирования концентрации дeтeктиpye ь x компонентов, выполненныг. в виде регулятора давления, вход которого соединен с источником газа-носителя, управляющая камера с источником программируемого по заданному закону давления, а выходная камера через переменный дроссель соединена с выходом разделительной колонки и непосредственно - со входом регулятора давления, связанного с детектором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Руководство поГазовой хроматографии, перевод с немецкого пол редакцией Жуховицкого R.A, Мир, 1969, с. 12, рис. 1. 2.Авторское свидетельство СССР W367382, кл. G 01 N 31/08, 1972 (прототип) .

Ю

h

-i

.j