CH429236A - Verfahren und Vorrichtung zur gaschromatographischen Trennung von Mischungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur gaschromatographischen Trennung von Mischungen

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CH429236A
CH429236A CH1227663A CH1227663A CH429236A CH 429236 A CH429236 A CH 429236A CH 1227663 A CH1227663 A CH 1227663A CH 1227663 A CH1227663 A CH 1227663A CH 429236 A CH429236 A CH 429236A
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Description


  



  Verfahren und Vorrichtung zur gaschromatographischen Trennung von Mischungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Mischungen in ihre Komponenten, um diese in einem hohen Reinheitsgrad und in hoher Konzentration zu erhalten. Die Trennung erfolgt nach einer gas  chromatogr, aphischen Methode.   



   Die gaschromatographische Trennung beruht auf den verschiedenen   Geschwindigkeiten, mit denen ver-      schiedene Komponenten    einer Mischung durch eine Bettung aus einem geeigneten absorbierenden Material wandern. Bei diesen Verfahren ist daher stets ein Material vorhanden, das in der Lage ist, die Komponenten der   aufzutrennenden    Mischung selektiv zu absorbieren.



   Dieses Material wird als stationäre Phase bezeichnet, und zwar unabhängig davon, ob es in einer gegebenen Anlage tatsächlich stationär oder in Bewegung ist.



  Dieses Material ist gewöhnlich mit einem inerten   Träger-    material assoziiert, mit dem es zusammen als Füller mit bestimmten Raumkonfigurationen verwendet wird, die als Leitungen oder Kanäle wirken, durch welche die zu trennende Mischung hindurch befördert wird. Der Komplex aus der stationären Phase und dem   Träger-    material wird im folgenden als absorbierendes Material bezeichnet.



   Als stationäre Phasen werden vorzugsweise unter den normalerweise für die Gaschromatographie verwendeten Stoffe diejenigen ausgewählt, die bei Arbeitstemperatur einen vernachlässigbar geringen   Dampfspan-      nungswert besitzen. Insbesondere sind    es die folgenden Stoffe für Temperaturen von unter   100  C    : Polyäthylenglycol 400, Tricresylphoxphat,   Octoxyl S  , Paraffinwachs, 1, 2, 3-Tricyanäthoxypropan, und für   Temperatu-    ren über   100  tC    : Siliconkautschuk,   Asphaltin  .



   Gemäss einer grundlegenden Ausführungsform dieses als frontale Chromatographie bezeichneten Verfahrens (z. B. in   Gas Chromatography   von A. I. M.   Krule-      mand,    2. Auflage, New York   1959,    beschrieben) wird eine Mischung, die der Einfachheit halber als aus zwei Komponenten A und B   bestehend-bezeichnet wird,    in , den Raum eingeführt, welcher das absorbierende Material enthält. Wenn die Komponente B in höherem Masse absorbiert wird, als A, werden durch das absorbierende Material verschiedene Zonen bestimmt, von denen die am weitesten vorne liegende bzw. vorge  rückteste    nur das Material A enthält, welches weniger rasch absorbiert wird.

   Dieses Material A liegt dort in praktisch reinem Zustand vor, während die Zonen, welche näher an der Einführungsöffnung der Mischung liegen, eine Mischung aus A und B enthalten.



   Sofern bzw. solange die Mischung zugeführt wird, verlagert sich die die reine Komponente A enthaltende Zone gegen das eine Ende des mit absorbierendem Ma  terial gefüllten Raumes und nach einer    gewissen Zeit kann ein bestimmter Teil dieses Materials an diesem Ende abgenommen werden. Wenn die Zufuhr weiter anhält, wird jedoch eine Mischung der beiden Komponenten abgenommen, so dass die Trennung nur teilweise stattfindet und nicht über eine bestimmte be  schränkte    Menge der rein erhältlichen Komponente ausgediehnt werden kann.



   Eine ebenfalls in der obigen Veröffentlichung   be-      schriebene    verbesserte Methode ist die sogenannte Elutionschromatographie. Hierbei wird durch das absor  bierende    Material kontinuierlich ein Trägergas geführt, welches aus einem Inertgas besteht. Eine bestimmte Menge der zu trennenden Mischung   wird in, den Träger-    gas : strom eingespritzt. Dann wird diese Mischung von dem Trägergas in das   absorbierende Material hinein-    geführt. Wenn die Mischung aus zwei Komponenten mit verschiedenen Absorptionskennwerten besteht, wird sie in zwei verschiedene Zonen aufgespalten, von denen jede eine der beiden Komponenten in einem ausreichend reinen Zustand enthält.

   Durch Fortführung der Zufhre der Trägergeses werden die eiden fraktionierten Kom  ponenten    abgenommen.



   Die beiden Verfahren unterscheiden sich im wesentlichen dadurch,   dal3    bei der frontalen Chromatographie am   Ausgang des Chromatographen zuerst wäh-    rend einer bestimmten Zeitspanne die reine Komponente A in praktisch konstanter Konzentration austritt und anschliessend eine Mischung der Komponenten A und B, während bei der   Elutionschromatographie die beiden    Komponenten zeitlich getrennt und nur während einer kurzen Zeit, dafür in entsprechend grösserer Konzentration austreten. Die Konzentration der austretenden Komponenten wird in Mol gemessen, die pro Zeiteinheit durch die Flächeneinheit des   Ausgangsendes    der das absorbierende Material   enthaltenden Leitung aus-    treten.



   In der Praxis wird diese Anzahl Mole, die auch als   Raumgeschwindigkeit (V)    bezeichnet wird, nicht direkt, sondern indirekt über die Messung von funktional ab  hängigen physikalischen    Kennzahlen, wie   Wärmeleit-    fähigkeit und dergleichen gemessen. wenn eine betimmte Menge der Probe einer Säule zugeführt, die Zufuhr dann unterbrochen und ein inertes Gas durch die Kolonne hindurchgeführt wird, wobei eine gewisse Trennung der Komponenten in, der Kolonne erzielt worden ist, spült das Inertgas zunächst eine Komponente und dann eine andere Komponente oder eine Mischung von Komponenten aus der Kolonne.



  Wenn eine grosse   Probemenge    in die Säule eingegeben worden ist, ist die gemessene Konzentration dann mehr oder weniger kontinuierlich und ohne erkenntliche Trennung. Mit abnehmender Menge der zugegebenen Probe zeigt die gemessene Konzentration, im Fall von zwei Komponenten, zwei verschiedene Spitzen. An einem bestimmten Punkt wird die Konzentration auf ganz oder fast auf Null zurückgehen. Wenn die   Konzenbr ; ation    bei der Messung von zwei Komponenten an einem vorbestimmten Punkt zwischen den   Konzentrations-    maximen Null erreicht, wird die in der Probe enthaltene Menge als   trennbare Mengen bezeichnet.



   Im Idealfall sollte die Kurve, welche die Mengen der auf diese Weise aus der   Trennsäule    abgenommenen Komponenten wiedergibt, an einem scharf definierten Punkt auf die Grundlinie zurückgehen. Da jedoch die   Festlegun,    dieses Punktes unter Umständen schwierig ist, kann eine gewisse Abweichung zugelassen werden.



  Das Diagramm wird als zufriedenstellend angesehen, wenn die Länge der annähernd auf der Grundlinie zwischen den beiden Zonen, welche den beiden   Komponen-    ten entsprechen, liegenden Kurve nicht mehr als 10% des Unterschiedes zwischen den extremen   Abszissen-    werten, welche einem erheblichen . Durchgang der ersten bzw. der zweiten Komponente entsprechen, trägt.



   Wenn mehr als zwei Komponenten vorhanden sind, muss die der Konzentration entsprechende Kurve   zwi-    schen je zwei nebeneinanderlie, genden Komponenten auf die Basislinie zurückkehren. Wenn kleinere Proben aufgegeben werden, wird eine Strecke von erheblicher Lange zwischen den Teilen der Kurve liegen, welche den beiden aufeinanderfolgenden Komponenten entsprechen   :    in diesem Fall ist die   zugegebene Probemenge    erheblich kleiner, als die trennbare Menge. Die trennbare Probemenge hängt nicht nur von der Grösse der Säule, sondern auch von den   Trennfaktoren    ab. Im Fall von zwei Komponenten bezeichnet der Trennfaktor das Verhältnis zwischen den Retentionszeiten der beiden Komponenten, wobei die höhere Retentionszeit im Zähler steht.



   Bei mehr als zwei Komponenten wird der Tren  nungsfaktor    durch   Dividieren    der grössten Retentionszeit durch die kleinste Retentionszeit bestimmt. Bei Verseindun höherer   Trennfaktoren    können relativ kürzere   Trennrohre bzw.-säulen verwendet werden.   



   Ein niedrigerer Trennfaktor bedingt kleinere   trenn-    bare   Probemengen,    selbst dann, wenn die Abmessungen der Säule vergrössert werden. So ist z. B. bei einem Komponentenpaar mit einem Trennfaktor von 8, das   einer chromatographiscben Säule    mit einer Länge von 1, 20 m zugeführt wird, die trennbare Probemenge 23 cm3, bezogen auf die Dampfphase. Bei einem Komponentenpaar mit einem Trennfaktor von 4 und einer Säule mit einer Länge von 1, 80 m beträgt die trennbare Menge etwa 10 cm3. Diese   Mengen ver-    ändern sich natürlich sich natiirlich mit Eigenschaften der Komponenten der Probe, doch geben die obigen Zahlen einen allgemeinen Hinweis auf die Grö  ssenordnung    und ihre Veränderung.



   Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem die   Elutionschromatographie    in präperatiem Massstab kontinuierlich verwendet wird. Als     präparativer Massstabbp    wird in diesem Fall eine Arbeitsweise bezeichnet, bei der nicht   nur Mengen in der Grössenordnung von Mikro-    litern, wie üblicherweise bei analystichen Arbeiten, son  dern Mengen, die etwa 1000mal höher liegen,    d. h. im m Grössenbereich eines   Milliliters    liegen, mit gleicher Ar  beitssäule    erhalten werden.



   Dies erfolgt zur Herstellung von Proben in Mengen, wie sie für folgende experimentelle Arbeitsgänge erfor , derlich sind. Dieses Verfahren und diese Anlage zur präparativen Chromatographie verwenden eine Mehrzahl von Leitungen z. B. zweckmässigerweise parallele Rohre, die am Umfang eines Zylinders angeordnet sind, un, die alle das absorbierende Material enthalten und mit   demTrägergaskontinuierlichversorgtwerden.   



   Durch Einspritzen, der zu trennenden Mischung an einem   ggagebenen    Punkt des   Zylindsrumfanges    erfolgt die Trennung   nach der oben beschriebenen Elutions-    technik, wobei wegen der Rotation und dem dadurch bedingten zeitlichen Unterschied im Einspritzen in die verschiedenen Rohre, die einzelnen Komponenten an   verschiedenen Punkten, des, Zylinderumfanges    im Alb  gabebereich    austreten. Dies ermöglicht eine getrennte Abnahme der verschiedenen Komponenten mit geigneten   Abnahmevorrichtungen,    welche längs des gleichen Umfanges angeordnet sind.



   Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Ausbeute solcher Anlagen zu erhöhen und einen grösseren Wirkungsgrad des Verfahrens zu ermöglichen.



   Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch einen mit absorbierendem Material gefüllten, vorzugsweise zylindrischen, chromatographischen Raum, der eine   Länge von 1-3 m, vorzugs-    weise 1, 20-1, 80 m und einen Durchmesser von 4 bis 8 mm, vorzugsweise etwa 6 mm aufweist, bei einer Temperatur von   ülber      0     C eine trennbare Menge der zu trennenden Mischung geführt, die Zuführung unterbrochen und bei einer Temperatur von über   0     C vorzugsweise bei der gleichen Temperatur, bei welcher die Mischung eingeführt wurde, ein inertes Trägengas   hindurchgefübrt    und die Durchführung des Gases fortgesetzt wird, bis dieses in praktisch reiner Form aus der Säule austritt,

   und dass danach die Zufuhr des Trägergases unterbrochen und die obige Folge von Arbeitsgängen wiederholt wird.



   Die Vorrichtung zur Durchführung dieses   Verfah-    rens ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist : einen   Leitun, gsweg    oder mehrere   Leitungswege,    gefüllt mit absorbierendem Material, Mittel zur Einführung eines Trägergases in den   Leitweg    oder die Leitwege, Mittel zur Zugabe der zu trennenden Mischung in den Leitweg oder die Leitwege und Mittel zur Unterbrechung der Zugabe des Trägergases während der Zugabe der  Mischung und umgekehrt, oder zur Unterbrechung der Zugabe von Trägergas und Mischung.



   Wenn der chromatographische Raum nicht zylin  drisch    ist, sollte er eine Querschnittsfläche aufweisen, die im Bereich der oben angegebenen   Querschnittswerte    für kreisförmige Säulen entsprechend den angegebenen Durchmesserwerten liegt.



   Die Erfindung soll nun mit Hilfe der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert und mit den oben beschriebenen bekannten Verfahren verglichen werden.



     Fig. 1    ist eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Durchflusses zweier Komponenten durch den Ausgang einer Vorrichtung für die frontale Chromatographie.



   Fig. 2 ist eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Durchflusses zweier Komponenten durch den Aussgang einer Vorrichtung für die   Elutionschroma-    tographie.



   Fig. 3 ist eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Durchflusses zweier Komponenten durch den Ausgang einer Vorrichtung nach der Erfindung.



   Fig. 4 zeigt einen horizontalen Schnitt durch eine Anlage zur diskontinuierlichen Ausführung des erfin  dungsgemässen    Verfahrens.



   Fig. 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie V-V durch die in Fig. 4 gezeigte Anlage.



   Fig. 6 zeigt einen axialen Schnitt durch einen Leitweg einer anderen Anlage zur Durchführung des er  findungsgemässen Verfahrens    in kontinuierlicher Weise.



   Fig. 7 zeigt eine Draufsicht, auf die Anlage nach Fig. 6.



   Fig. 8 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 7.



   Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit einer Anlage durchgeführt weden, die entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeitet. Im ersten Fall können ein oder mehrere Kanäle oder Leitungen für das zu  trennende Matedal und das Trägergas    vorgesehen sein, die mit absorbierendem Material gefüllt sind und sukzessive mit der zu trennenden Mischung und dem Trägergas in der oben beschriebenen Arbeitsfolge beschickt werden. In diesem Fall wird an der   Abgabe-    seite der Kanäle erst eine, dann eine zweite und gege  benenfalls    weitere Komponenten in verschiedenen Gefässen gesammelt.



   Wenn anderseits ein kontinuierlicher Betrieb gewünscht ist, kann eine Anlage verwendet werden, die mehrere praktisch parallele Leitungen oder Kanäle, welche das absorbierende Material enthalten und   vorzugs-    weise entsprechend der Generatrix der zylindrischen Fläche oder entsprechend den auf dieser Fläche liegenden Kurven bei Rotation um die Achse angeordnet sind, enthält. Jede Leitung besitzt ein   Speisungsende    und ein Abgabe- oder Ausgangsende.



   Am Speisunsende der leitungen münden diese in einem ringförmigen Raum, in welchem die Zurfuhr des Trägergases erfolgt. In dem ringförmigen   Raumist    auch ein stationäres Verschlusselement vorgesehen, welches die freien Enden der Leitungen verschliesst, wenn diese sich zur Unterbrechung der Speisung mit Trägergas am   Verschlusssiement vorbeibewegen. Das stationäre Ele-    ment besitzt auch eine Öffnung zur Zurührung der zu trennenden Mischung.



   Am anderen Ende der Leitungen,   d.    h. an ihrem Abgabeende sind mehrere   Sammeleinrichtungen    vorgesehen, wie Fallen oder dergleichen, welche die aus den   Leitungen anfallenden verschiedenen Komponenten auf-    nehmen.



   Für den praktischen Betrieb des Verfahrens ist es erforderlich, die laufenden Operationen zu   programmie-      ren,      d.    h. die Dauer der Zugabe der reinen Mischung und die Dauer der Zugabe des Trägergases voraus  zubestimmen.    Für eine derartige Programmierung ist es erforderlich, die qualitative Zusammensetzung der zu trennenden Mischung und die Retentionszeiten der einzelnen Komponenten der Mischung zu kennen. Alle diese Werte können   zweckmässigerweiss durch    chroma  tographische    Analyse einer Probe der Mischung nach den üblichen Verfahren und mit den bekannten Anlagen ermittelt werden.



   Sobald diese Daten z. B. bezüglich einer einzelnen mit absorbierendem Material gefüllten Leitung vorliegen, deren Volumen bekannt ist, kann das prozentuale Volumen, das von den verschiedenen Komponenten oder Komponentenmischungen eingenommen wird, rechnerisch bestimmt werden. Im Fall von zwei Komponenten kann z. B. angegeben werden, welcher Teil dieses Volumes in der ersten Phase von der ersten reinen Komponente und welcher Anteil von der Mischung ausgefüllt wird.



   Das folgende Beispiel zeigt, wie diese Rechnung durchgeführt werden kann.



   Eine Säule mit einer Länge von 1, 20 m und einem Innendurchmesser von 6 mm (Volumen 34 ml) wird mit 8, 9 cm3   Äthylenglycol-bis-propionitriläther    gefüllt, der durch 14, 3 g   Faserziegel   C-22    mit einer Porenweite von   0, 17-0,    25 mm und mit einer wirklichen Dichte von 2, 17 g pro ml, entsprechend einem   tatsächli-    chen Volumen von 6, 60 ml, getragen wird. Das   Gasvolumen der Säule ist wie   follet    :
34- (8, 9   + 6,    6) = 18, 5 ml.



   Wegen der für einen   bestimmten Zweck erforder-    lichen Bedingungen (nämlich die. Einführung eines Verdampfers vor der Säule zum Verdampfen der zu trennenden Mischung, sofern diese flüssig ist, und Einführung eines Detektors am Ende der iSäule, mit welchem die Abgabe der getrennten Komponenten am Ausgang gemessen werden kann, um eine Kurve von Abgabe gegen Zeit aufzutragen, wobei dieser Detektor z.

   B. eine bekannte Anlage zum Messen der Wärmeleitfähigkeit ist) betrug das durch die Verbindungen der genannten Vorrichtungen   ausgeHMIte    Volumen, das   dementspre-    chend frei von absorbierendem Material ist, aber für die Dämpfe zur Verfügung steht, 8,   2 ml,    was zugerechnet zu dem oben genannten Gasvolumen den Gesamtwert für den der Dampfphase zur Verfügung stehende Raum von 26, 7 ml ergibt.



   In diese Kolonne wurde 1 ml einer 50 : 50 Mischung aus Isopentan und Isopren in Abwesenheit von   Träger-    gasfluss eingeführt. In verdampftem Zustand liefert diese Mischung ein   Dampfvolumen    von etwa   200    ml.



   Jede der beiden Komponenten ergibt daher etwa 100   ml in Dampfphase. Die    bekannten der experimentell bestimmten Werte der   Verteilungskoeffizienten der    beiden Komponenten sind z. B. 3, 8 für Isopentan und 45, 4 für Isopren. Die Mengen der in der Säule vorhandenen Komponenten bei Beendigung der Zugabe der reinen Mischung und vor Zugabe des Trägergases, werden in folgender Weise berechnet :
Als X wird der prozentuale (bezogen auf. das Volumen der Dämpfe) Anteil. der Komponenten in flüssiger  Phase und als   Y    der prozentuale (Volumen) Anteil der Komponenten in gasförmiger Phase bezeichnet, wobei der Verteilungskoeffizient K das Verhältnis X/Y ist. Die Summe der beiden prozentualen Anteile ist dementsprechend gleich 100.



   Es wenden daher zwei Gleichungen erhalten : (1) X/Y = K (2)   X + Y =    100 was die Berechnung von Y,   d.    h. dem prozentualen Anteil der beiden Komponenten in der Dampfphase ermöglicht.



   Dieser prozentuale Anteil ist die Gesamtmenge jedler Komponente auf 100 und   druckt    das   Dampfvolumen    dieser Komponente in ml aus.



   Für Isopentan bzw. Isopren werden die Werte 28, 2 ml und 2, 2 ml gefunden. Der restliche Teil der beiden Komponenten, ist in der stationären Phase   gelösb.    Es ist zu bemerken, dass fast der gesamte für die Dampfphase zur Verfügung   stehend'e    Raum in der Säule besetzt war, nämlich von 23 von 27, 5   ml.    Danach wird das Trägergas, in diesem Fall Wasserstoff, eingeführt. Nach einer gemessenen Eingabe von 828 ml Wasserstoff   erfolgt die vollständige Eluiepung der beiden    Komponenten   und. die letzteren werden getrennt gesam-    melt und als absolut rein befunden.



   Der Ablauf dieses Vorgangs sei nun mit Hilfe der Fig.   1    bis 3 erläutert. Bei allen drei Figuren ist auf der Abszisse die Zeit und auf der Ondinate der Durchfluss der gesetzten Komponenten oder   Komponen-      tenmischung in molaren Einheiten angegeben.   



   Aus dem in Fig. 1 dargestellten der Frontalchromatographie entsprechenden Diagramm ist zu erkennen, dass zu Beginn der Messung die reine Komponente A in konstantem Masse, und anschliessend während einer bestimmten Zeit Mischungen von A und   B    anfallen.



  Demgegenüber zeigt das in Fig. 2 dargestellte und der Elutionschromatographie entsprechende Diagramm zwei ziemlich scharfe Spitzen, von denen jade einer grossen sofortigen Abgabe der beiden verschiedenen, getrennten Komponenten entspricht.



   Bei dem in Fig. 3 dargestellten zeitlichen Verlauf des Durchflusses sind jedoch anstelle der beiden ge  trennten Spitzen zwei trapezartig    geformte Banden nahe beieinander zu sehen, von denen jede den Durchang einer reinen Komponente darstellt. Es ist zu erkennen, dass in dieser Weise die für die Operation zur Ver  fügung stehende Zeit und    das in der Anlage zur Ver  fügung stehende    Volumen erheblich erhöht wurde. Beim praktischen Betrieb des erfindungsgemässen Verfahres ist es Vorteilhaft, die zu trennende Mischung mit einem höheren Druck einzuführen, als dem in der Anlage auftretenden Durck entswprickt, der normalerweise etwas mehre als atmoshärendruck betwägt.

   Die unter Druck erhöhte Zugabe ermöglicht es, grössere Mengen der Komponenten in flüssiger Phase von dem absonbie  renden    Material aufnehmen zu lassen. Wenn der Druck nach Einführung des Trägergases auf   seinen Normal-    wert zurückget, verdampft der Überschuss der in flüssigem Zustand vorhandenen Komponenten und wird über die Säule vertilt, was eine bessere Ausnützung des in der Säule selbst zur Verfügrung stehenden Volumens ermöglicht.



   Das oben beschriebene Beispiel bezieht sich auf eine einzige stationsäure Säure, die mit absorbierendem Ma  terial gefüllt    ist. Tatsächlich kann die Kolonne in der in den Fig. 4 und 5 der Zeichnungen dargestellten Weise ausfgebildet werden.



   Im einzelnen zeigen Fig. 4 und 5 einen zylindrischen Träger 1 mit den beweglichen Teilen der Anlage zur Einführung der Probe in die Säule 12, eine Welle zur Drehung des Zylinders, einen Exzenter 2, der durch Drehung um einen Winkel Alpha des Blockes 1 die Feder 3 spannt, eine Mikrometerschraube 9 zur Verstellung eines Nockens 4, ein Nocken 4 zur Begrenzung des Hubes eines Kolbens 10, der in dem Zylinkder 5 genau eingepasst ist, wobei der Zylinder 5 eine Bohrung 11 aufweist, der ein andere Bohrung 14 in dem Trägerblock 1 entsprucht.

   Die Anglage umfasst ferner eine Dich  tung 13, die    als fester Träger des Blockes 1 während dessen Winkelverstellung wirkt, eine hohle Führung 6, in welcher der Kolben 10 geleitet, eine Feder 7, welche der Feder 3 entgegenwirkt und auf den Führungsstift 27 zur Regelung der Länge wirkt, über die der Kolben 10 bewegt werden kann.



   Was die Arbeitsweise der in den oben genannten Figuren gezeigten Anlage betrifft, sind die folgenden Überlegungen zu berücksichtigen.



   Eine Drehung der Anlage zur Probeeingabe um einen Winkel Alpha, die durch eine entsprechende Vorrichtung erzielt werden'kann, ermöglicht es, dass diese Anlage in einer Dichtung 13 gleitet, welche mit dem Traäger der Säule befestigt ist. Wenn eine derartige Verlagerung bezüglich des übrigen Teils stattfindet, liegt die Speisungsbohrung in der Mitte der Säule. Zunächst wird   der Abschluss des Trägergasstromos. und dann die    Einführung der Probe bei   12    erzielt,   inde-m    die Vorrichtung eine entsprechende Zeit in der oben geschilderten Stellung gehalten wird.

   Hierzu ist eine entsprechende Ex  zentengruppe,    und sind mehrere Federn vorgesehen, welche durch den Kolben 10 in dem Augenblick, in welchem die   Speisungsöffnung    14 mit der Säule in Verbindung steht, die Einführung der Probe 15 in die letztere bewirkt. Das Volumen der Probe kann durch Verstellung der Mikrometerschraube 9 entsprechend verändert werden. Die Zeitspannen, welche für die obige Operation erforderlich sind, werden durch einen geeigneten Nocken gesteuert, welche die Drehung des Schaftes 0 regelt.



   Es ist zu bemerken, dass bem Öffnungs- und Ver Schlussvorgang des in der Zeichnung dargestellten Endes des Säule 12 auch das andere Ende der Säule (Ausgang) der gleichen Operation (Schliessen und Öffnen und umgekehrt) mittels einer einfachen, mit der Welle   0    ver  bundenen      ISchliessvorrichtung unterzogen    wird.



   Eine andere Ausführungsform ist in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt. Sie kann in drei Teile unterteilt werden : Der untere und der obere Teil sind z. B. feststehend, während der Mittelteil aus   einer Rohrgruppe    28 von an der Oberfläche eines Zylinders angeordneten Säulen 12 besteht und beweglich ist.



   Im oberen Teil dient ein Nocken 17 zur Einspeisung der Mischung (in der Zeichnung ist der Fall dargestellt, in welchem diese in fliissiger Phase vorleiht), die in dem durch einen kleinen ofen 19 geheizten Verdampfer 20 verdampft wird. Die Dämpfe gelangen durch eine ge  eignete Offnung    23, welche, in dem Schieber 22 vorgesehen ist, in eine Säule 12, während ein Schieber 25 im unteren Teil desselben die Schliessung bewirkt.



   Sobald die Probe eingeführt ist, wird die Säule 12 der drehbaren Rohrgruppe so bewegt, dass beide Enden oppen sind und das Trägergas von 21 durch die Säule strömen kann. Die Federn 18 und 26 sichern eine völlige Abdichtung der Schieber 22 und 25, wenn die Trennung in Abwesenheit von Trägergas erfolgen soll.



  Die Fig. 7 und 8 zeigen ebenfalls die drehbare Rohrgruppe 28 von oben, wobei die. umgrenzten Teile die befestigten Schieber   anzeigen. Bei der. in der Draufsicht    dargestellten Arbeitsstellung erfolgt die Einführung der Probe in die Säule 12 durch die Offnung 23, während in bezug auf die anderen Säulen unter dem Schieber die abgehende Säule (unter Bezugnahme auf die   Drehrich-    tung der   Rohrgruppe    in der gezeigten Darstellung) ebenfalls der Einwirkung des Trägergases ausgesetzt ist, währen die zur Öffnung 23 ankommenden Säulen der   Probeeinführung unterzogen    wird. Alle Säulen au sserhalb des Schiebers unterliegen Bedingungen, bei welchen sie von dem Trägergas durchströmt werden.

   Die Dauer des chromatographischen   Trennungsschrittes,    der in   Abwesentheit    von Trägergas erfolgt, wird durch die Drehgeschwindigkeit der   Grupps    und den Durchmesser der Speisungsöffnung bestimmt, die z. B. in n einem Schlitz umgeformt werden kann, so dass die Speisungszeit einer einzelnen Säule verlängert werden kann. Fernerhin kann der in der   Draufsicht gezeigte Schielber    einen solchen Aussendurchmesser besitzen, dass er mit seinen festen Teilen die Säule vor Einführung der Probe schliesst. Der unten liegende Schieber 25, welcher mit dem Schieber 10 gekoppelt ist, verschliesst gleich  zeitigdasEndederSäule.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCHE I. Verfahren zur gaschromatographischen Trennung von Mischungen, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens einen mit absorbierendem Material gefüll- ten chromatographischen Raum, der eine Länge von 1-3 m und einen Durchmesser von 4-8 mm aufweist, bei einer Temperatur von über 0 C eine trennbare Menge der zu trennenden Mischung, geführt, die Zuführung unterbrochen und bei einer Temperatur von über 0 C ein inertes Trägergas hindurchgeführt und die Durchführung des Gases fortgesetzt wird, bis dieses in praktisch reiner Form aus der Säule austritt, und dass danach die Zufuhr des Trägergases unterbrochen und die obige Folge von Arbeitsgängen wiederholt wird.
    II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist : einen Leitungsweg oder mehrere Leitungswege,, gefüllt mit absorbierendem Material, Mittel zur Einführung eines Trägergases in den Leitweg oder die Leitwege, Mittel zur Zugabe der zu trennenden Mischung in den Leitweg oder die Leitwege und Mittel zur Unterbrechung der Zugabe des Trägergases während der Zugabe der Mischung und umgekehrt, oder zur Unterbrechung der Zugabe von Trägergas. und Mi- schung.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der Mischung der zu trennenden Komponenten während einer solchen Zeitspanne und unter solchen Bedingungen erfolgt, dass ein grösserer Teil des mit dem absorbierenden Material gefüllten Raumes im vorderen Teil von der wen, iger ab sorbierbaren Komponente eingenommen wird und dass der Teil gegen die Speisungsöffnung von einer Mischung der Komponenten besetzt ist.
    2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere chromatographische Räume nebeneinander angeordnet sind und die einzelnen Arbeitsgänge an jedem der Räume mit einer zeitlichen Verschiebung gegeneinander ablaufen und das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird.
    3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Trägergas bei der gleichen Temperatur hindungeführt wird, bei der die Mischung eingeführt wurde.
    4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die chromatographischen Räume be- wegt werden.
    5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem absorbierenden Material gefüllte Raum in Form eines Leitweges oder einer Mehrzahl von parallelen Leitwegen ausgebildet ist.
    6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, daj mehrere Leiwehge praktsich auf einer zylindrische Fläche angeordnet sind, die kontinuierlich um ihre Achse beweglich ist, wobei die Eingabeöffnungen aller Leitwege in einem ersten ringförmigen Raum an einem Ende der zylindrischen Fläche und die Aus gangsöffnungen der Leitwege in einem zweiten ring- förmiger Raum aum entgegengesetzten Ende der zylindrischen Fläche liegen, Mittel zur Einführung von Trägergas in den ersten ringförmigen Raum, Mittel zur Unterbrechung der Zugabe des Trägergases und zur Zuführung der Mischung aus den zu trennenden Komponenten in einem beschränkten Bereich des ersten ringförmigen Raumes und Mittel zur Sammlung der reinen getrennten Komponenten an verschiedenen Punkten des zweiten ringförmigen Raumes.
    7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennraum einen nichtkreisförmigen Querschnitt hat, und die Grösse der Querschnitts- fläche zwischen den Flächen kreisförmiger Quersandnitte mit Durchmessern von 4-8 mm liegt und vorzugsweise einem kreisförmigen Querschnitt von 6 mm Durchmesser entspricht.
    8. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem absorbierenden Material gefüllte Raum annähernd zylindrisch ausgebildet ist.
CH1227663A 1962-10-05 1963-10-04 Verfahren und Vorrichtung zur gaschromatographischen Trennung von Mischungen CH429236A (de)

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