Газовый хроматограф с программированием температуры Советский патент 1983 года по МПК G01N31/08 

(5) ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ С ПРОГРАММИРОВАНИЕМ

Изобретение относится к хроматографии и может использоваться для автоматического анализа сложных жидких, газообразных и парообразных продуктов, получаемых на технологических установках предприятий нефтеперерабатывающей, нeфтexи « ческой, химической и других отраслей промышленности.

Известен газовый хроматограф, содержащий первый регуля1тор давления газа-носителя, выход которого подключен к запорному клапану, и второй регулятор давления газа-носителя, г1од- ,5 ключенный к входу измерительной колонны, связанной также с устройством автоматического ввода пробы,

При вводе жидкой пробы перед измерительной колонной устанавливается 20 испаритель, а в качестве устройства ввода пробы применяется золотниковый кран, в котором выполнена также ячейка, играющая роль запорного клапана ТЕМПЕРАТУРЫ

для отсечки газа-носителя первого ре гулятора давления.

При вводе пробы в измерительную колонну запорный клапан открывается на короткое время (2-3 с для жидкой пробы и 20-30 с для газовой пробы ) и сообщает выход первого регулятора давления с дозирующим объемом УЪтройства ввода пробыв При этом проба проталкивается в измерительную колонку под действием перепада давлений, установленного с помощью первого и второго регуляторов давления. Такой способ ввода, называемый пневмопоршень, в применении к газовой пробе позволяет вывести из термостат ируемой зоны (в этой зоне расположены колонны и детектор) переключающие устройства, повысив тем самым надежность работы хроматографа. Кроме того, указанный способ обеспечиЬает высокую компактность вводимой -жидкой пробы, что является обязательной предпосылкой для проведения анализа с высокой точностью (1 . Однако указанный хроматограф обла дает низкой точностью при проведении анализа сложных продуктов, в состав которых входят компоненты, температу ры кипения которых значительно отличаются, друг от друга (на и более). Это объясняется тем, что указанный хроматограф работает в изотер мическом режиме, при котором невозможно добиться высокой точности измерений для компонентов с большой ра ницей температур кипения. Для обеспечения высокой точности измерений в указанном случае прибега ют к программированию температуры ко лонн. Наиболее близким к предлагаемому является хроматограф, содержащий соединенные с источником газа-носителя первый и второй регуляторы давления, установленные в термостате и подключенные к ячейкам детектора, измерительную и сравнительную колонны, вход первой из которых связан с устройством ввода пробы, а вход второй колонны связан с первым регулято ром давления через регулятор расхода. Во время работы этого хроматографа программатор температуры обеспечи вает поддержание оптимальных темпера тур выхода по каждому компоненту ана лизируемого продукта .2 }. Однако этот хроматограф имеет низ кую точность при вводе жидкой пробы и вводе газовой пробы при высокой температуре. Это объясняется следую1ДИМ. При вводе пробы способом пневмопоршень применяемым для жидких продуктов и газообразных продуктов при высокой температуре, перед измерительной колонной возникает значительное возмущение по давлению, которое могло бы быть скомпенсировано с помощью регулятора давления, как это обычно осуществляется в промышленных хроматографах, работакяцих в изотермическом режиме. Кроме того, в известном хроматографе из-за необходимости стабилизировать расход газа-носителя в процессе программирования температуры перед колонной устанавливается регулятор расхода В результате при резком увеличении давления перед измерительной колонной в момент ввода пробы способом пневмопоршень регулятор расхода не только не компенсирует, но, Hao6opot, увеличивает возмущение, добавляя расход- газа-носителя и размывая тем самым полосу анализируемого продукта. Это вызывает снижение точности анализа. Целью изобретения является повышение точности анализа. Поставленная цель доЬтигается тем, что в газовый хроматограф с программированием температуры, содержащий соединенные с источником газа-носителя первый и второй регуляторы даблений,„установленные в термостате и подключенные к ячейкам детектора измерительную и сравнительную колонны, вход первой из которых связан с устройством пробы, а вход второй колонны связан с первым регулятором давления через регулятор расхода, введены связанные между собой задатчик давления, и манометр, подключенные к управляющей камере регулятора расхода, а входы сравнительной и измерительной колонн связаны между собой через второй регулятор давления, управляющая камера которого подключена к выходу регулятора расхода. На фиг. 1 изображена принципиальная схема промышленного хроматографа; на фиг. 2 - схема узла дозирования и испарения жидкой пробы. Устройство содержит программатор температуры , 1, подключенный к нагревателю 2 термостата 3, в котором размещены подключенная к узлу дозирования % измерительная колонна 5 и сравнительная колонна 6, соединенные с соответствующими ячейками 7 8 детектора 9 и связанные с источником газаносителя 10 через газовый блок t1. Устройство включает также программатор анализа 12, выходы которого связаны с управляющими входами, пневмоконтактов 13, 1, установленных на выходах газового блока 11 и узла дозирования Ц соответственно. Газовый блок 11 содержит первый регулятор давления 15, связанный с источником газа-носителя 10 и на выходе которого установлен манометр 16, регулятор расхода 17, включающий управляющую камеру 18 и рабочую камеру 19, которая подключена к выходу первого рету лятора давления 15 через постоянный дроссель 20 и связана со сравнительной колонной 6, В газовом блоке 11 установлен также второй регулятор давления 21, управляющая камера 22 которого подключена к выходу регулятора расхода 17. При этом хроматограф снабжен также манометром 23, связанным с аадатчиком давления 2. Узел дозирования Ц для подготовки га зовой пробы термостатирован и содер-г жит источник анализируемого газа 25. связанный с калиброванным объемом дозой ) 26 через узел 27 подготовки пробы, включающий последовательно со единенные регулируемые дроссели 28, 29 и включенный между ними и связанный с атмосферой регулируе 1й дроссель 30. Выход дозы 26 соединен с регулируемым дросселем 31.подключен ным Кхизмерительной колонке 5 при этом участок газовой линии между дро селем 31 и дозой 26 подсоединен к пневмоконтакту 14, а-к входу дозы 26 подключен пневмоконтакт 13. Узел дозирования и дЛя подготовки жидкой пробы выполнен в виде золотникового крана (фйг7), включающего корпус 3 золотник 33, и испаритель 3 вход к торого связан с золотником 33. Работа хроматографа протекает сле дующим образом. Анализируемый продукт под давле- нием (максимальное давление анализируемого продукта 150 кгс/см . ступает на вход дросселя 28. Настройкой переменных дросселей 28 и 30 на входе дросселя 29 настраивается низкое давление, равное 0,5-1 кгс/см При этом программатор анализа.12вырабатывает команд|| г, одна из которых закрывает пневмоконтакт 13, а . другая - открьшает пневмоконтакт 14, в результате чего доза 26 заполняется анализируемым продуктом. При помощи регулятора давления 15 по манометру 16 устанавливается постоянное давление г аз а-но си теля Р JJ , а по манометру 23 г в управляющей камере регулятора расхода 17 устанавливается давление зада1ния Р , в результате чего на дросселе 20 устанавлив тся заданное значение перепада даШ1енийЛРз), пропорциональное значению расхода газа-носителя, протекающего через сравнительную колонну 6, При этом на входе сравнительной колбнны 6 и .в управляющей камере 22 регулятора давления 21 устанавливается начальное значение давления Р, а на входе регулятора давления 21, повторяющего с высокой точностью давление а управляющей камере 22, и на входе 5 устанавлиизмерительной колонны РО, вается давление Рд, причем указанные входные давления обеих колонн 5,6 оказыва10тся равными между собой,, т.е. Р Р . При кратковременном переключении пневмоконтактов 13, 1 с помощью программатора анализа-12 проба из дозы 26 через дроссель 31 выталкивается в измерительную колонну 5 и затем подхватывается потоком газа-носителя, поступающего от регу . лятора давления 21, после чего пневмоконтакты 13 1 приходят в исходное состояние. Затем происходит включение температурной программы, задаваемой программатором температуры 1, и изменение температуры Т в термостате 3. 8 результате с заданной скоростью изменяется сог отивление колонн 5, 6. Это вызывает срабатывание регулятора расхода 17, который компенсирует непрерывное изменение сопротивления сравнительной колонны 6 и вырабатывает при этом на своем клходе непрерывно изменяющееся в течение всей программы давление Р(Т) которое вызывает аналогичное изменение давления PiT), формируемое регулятором давления 21 на входе измерительной колонны 5. Поскольку гидравлические сопрот1«ления колонн 5, 6 практически одинаковы, то при стабилизации расхода газа-носителя через сравнительную колонну 6, осуществляемой регулятс ом расхода 18, стабилизируется также расход, отслеимваемый при помощи регулятора давления 21 через измерительную колонну 5, в результате чего разделяемые в этой коонне комггоненты пробы поступают в чейку 7 детектора 9 при постоянном расходе. Величина задаваемого значения расода Qj MOxceTj:рассчитываться по фор-уле (Р,1), перепад давления на постоянном дросселе 20; сопротивление дросселя 21; Р, + 1 абсолютное давление в камере 19 регулятора расхода 17. При постоянном значении давления а выходе регулятора давления 15 .: const расход Qg зависит тольP . установко от величинз давления гд , ленного по манометру 16. Работа узла дозирования при вводе жидкой пробы (фиг. 2 ) заключается в перемещении золотника 33 в положение при котором отверстие золотника, заполненное анализируемым продуктом, кратковременно устанавливается так, что поток газа-носителя с давлением РГ.Н проталкивает пробу в испаритель З откуда испаренная проба направляется в измерительную колонну 5 Таким образом, благодаря введению связи между входами сравнительной и измерительной колонн, осуществляемой с помощью регулятора давления с управляющей камерой, в предложенном промышленном хроматографе с программированием температуры удается применить ввод пробы способом пневмопоршень, повышающим, как было указан но выше, точность анализа. В качестве базового объекта выбра хроматограф Нефтехим-200, выпускаемый заводом Севкавэлектроприбор г, Нальчик. В этом хроматографе ввод пробы осуществляется способом пневмопоршень. По сравнению с указанным хроматографом предлагаемый хроматограф обес печивает ббльшую точность измерения компонентов с большой разностью температур кипения (от 50°С и более , что объясняется возможностью программирования температуры, имеющейся в предлагаемом хроматографе. Повышение точности анализа по сравнению с базовым объектом позволяет получить значительный экономический эффект от применения предлагаемого хроматографа на различных технологических установках. Формула изобретения Газовый хроматограф с программированием температуры, содержащий соединенные с источником газа-носителя первый и второй регуляторы давления, установленные в термостате и подключенные к ячейкам детектора изк ёрительную и сравнительную колонны, вход первой из которых связан с устройством ввода пробы, а вход второй колонны связан с первым.регулятором давления через регулятор расхода,оО т л ичающийс я тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введены связанные между собой задатчик давления и манометр, подключенные к упр°авляющей камере регулятора расхода, а входы сравнительной и измерительной кЬлонн связаны между собой через второй регулятор давления, управляющая камера которого подключена к выходу регулятора расхода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № , кл. Gi 01 N 31/08, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР № 505959, кл. G 01 N 31/08, 197 ( прототип ).

Л

К

N

-Д

num.

т

У /(колонне 5