CS251007B1 - Zařízeni pro stanoveni stopových množství uhlovodíků v plynné sněsi plamenným ionizačním detektorem - Google Patents

Abstract

Zařízeni je určeno pro měřeni stopových množství uhlovodíků v kapalném kyslíku s vzduchu, při výrobě technických plynů metodou zkapalněni vzduchu a jeho dalěi rektiflkaoi. Orovni signálu z tepelně vodivostniho detektoru, ktorý je vřazen v mezlkolotikovém prostoru, před hlavni detektor, jsou podle požadavku částečně nebo úplně vyloušeny převažujΙ­ οί nežádoucí chromatografloke složky. Zařízeni je možno využit při výrobě technických a vzácných plynů, při raolonalizacl spad.ovacích procesů, při kontrole stopových množství plynů v ovzduší, při výrobě technických a lékařských směsi, při kontrole stopových množství plynů u výroby elektrotechnických součástek.

Description

Vynález ee týká zařízení pro chromatografickó stanoveni stopových množství uhlovodíků v plynné směsi plamenným ionizačním detektorem.

Ke stanoveni stopových množství uhlovodíků v plynná směsi) zejména v kapalném kyslíku a vzduchu,se dosud používá převážně specielně konstruovaných plynových chromatografů β chromatograf ickou kolonou systému plyn - kapalina (GLC) s plamenoionizačnim detektorem (FID). Citlivost těchto přístrojů musí být vysoká, protože se požaduje dobrá reprodukovatelnost výsledků v oblaetech 0,00001 % obj. (0,1 ppm obj.). Převažující složkou v analyzovaném vzorku je více jako 99,0 % obj. kyslíku nebo kyslíko - dusíková směsi. Nevýhodou těchto přístrojů Je jejich velká eložitoet a vysoké požadavky na čistotu pomocných plynů. Pokud se nepoužívá speciálních FIO pro práci s téměř stoprocentním kyslíkem, je nutno pro oddělování převažující chromatografické frakce používat přepínače plynových cest se složitým časovým programem nebo k FIO přiřazovat vysoce citlivé elektrometrické zesilovače, aby bylo možno při zachováni dané citlivosti pracovat s malým množstvím vzorku. V tomto posledním případě je potom nutno z důvodu odstranění nežádoucího Šumu pracovat s velmi čistým vodíkem, dusíkem a vzduchem, dokonce je nutno připravovat tzv. “syntetický vzduch“, což je směs 20,9 obj.

% kyslíku a 79,1 obj. % dusíku. Toto bývá v těžkých provozních podmínkách kyslikáren a dueikáren, které pracuji v nepřetržitém provozu, zdrojem nemalých potíži.

251 007

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízení* pro stanoveni stopových množství uhlovodíků v plynné eměei plamenným Ionizační* detektorem e předřazený* tepelně - vodivostní* detektore* .který je vřazen do mezlkolonového prostoru *ezi dvě děliči kolony plynového chrometografu, přičemž jeden výetup detektoru je spojen s ovzduším, zatímco druhý výetup Je napojen na druhou dělicí kolonu. Úroveň výstupního napětového signálu tepelně - vodivostního detektoru ovládá přes dvojici solenoidových ventilů první pneumatický přepínač, který na základě rozdílu tepelné vodivosti mezi nosným plynem a převažující chromatograflckou frakci složenou z kyslíku nebo kyeliko - dusíková směsi z hlavni chromatografícké kolony, odděluje převažující nežádoucí eložky plynu a odvádí je mimo plamenný ionizační detektor volně do ovzduší. Procesorová jednotka na základě odvozeného časového signálu přebírá řízeni dalšího chodu celé konfigurace, tj. přepínáni třetího pneumatického přepínače pro reverzaci hlavni chromatografleká kolony, druhého pneumatického přepínače pro vřazováni a vyřazováni dávkovači smyčky do proudu a z proudu nosného plynu, zapínáni a vypínáni solenoidového ventilu pro napouštěni kalibrační aměei a vzorkovacích ventilů pro napouštění vzorků do dávkovači smyčky, vypínáni a zapínáni napouětěciho solenoidového ventilu pro napouštěni nosného plynu do náhradního proudu, graficky vyznačuje identifikační kod vzorku na liniovém kompenzačním zapisovači, provádí přepočet plochy jednotlivých chromatografických komponent na jednotky množství, přiřazuje dle údajů uložených v paměti k retenčním časům jednotlivých komponent chemické značky spolu s označením čísla měřeného vzorku, provádí výpočty kalibračních koeficientů pro jednotlivá komponenty a řídi zapisovací jednotku pro zápis všech potřebných výsledků ve formě alfanumerických znaků.

Použitím tohoto zapojeni TCO ve spojeni e FIO nebo jiným citlivým detektorem je možno analyzovat stopová množství uhlovodíků v kapalném kyslíku a vzduchu v oblasti 0,1 ppm obj. běžným chromatografem β plamenovým ionizačním detektorem, pro3

251 007 tože kyslík nebo kysliko - dusíkové chromatografická frakce je po východu z hlavni chromatografická kolony odkloněna mimo citlivý měřici detektor, Z tohoto důvodu může být zpracována několikatlnáeobná dávka vzorku, při jednoduchém časovém programu, při použiti vodiku a dusíku o střední čistotě a při použiti vzduchu z normálního tlakového rozvodu. Velkou výhodou je taká to, že výstupního signálu z tepelně vodivostnlho detektoru je možno použit ke stanoveni některých anorganických plynů, která nelze stanovit plamenovým ionizačním detektorem, jako například kysličníku uhličitého nebo kysličníků dusíku, které mohou spolu s nenasycenými uhlovodíky, případně dalšími organickými látkami v kapalném kyeliku chemicky reagovat na pevném kysličníku uhličitém na peroxyalkylnitráty,a tím způsobit destrukci celého zařízeni.

Na připojeném výkresu je znázorněno jedno z možných zapojeni zařízeni podle vynálezu, jehož uspořádáni je následující: Zařízení sestává z tepelně vodivostnlho detektoru 5, na jehož srovnávací části je z jedné strany napojen vstupní stabilizátor la, z druhé strany potom druhý pneumatický přepínač 7 s dávkovači smyčkou 14, solenoidovým ventilem 15 pro napouštěni kalibrační směsi a vzorků, solenoidovými ventily 16, ^Na měřici část TCD 5 je z jedná strany napojen třetí pneumatický přepínač 8 s hlavni chromatograflckou kolonou 17 a z druhé strany je napojen na první pneumatický přepínač 6, spojený jednak s druhou chromatografickou kolonou 18, ústici do FID 9, jednak výstupním potrubím 10 e okolním ovzduším a vstupním potrubím přes napouštěci solenoidový ventil £ do vstupního stabilizátoru lb. Procesorová jednotka 11 řidl od nastavené úrovně výstupního napěťového signálu z TCO 5 přepínáni solenoidových ventilů 4a, 4b. zapínáni a vypínáni solenoidového ventilu 15, vypínáni a zapínáni vzorkovacích ventilů 16, graficky vyznačuje identifikační kód na liniovém kompenzačním zapisovači 12. provádí přepočet plochy na jednotky množství, přiřazuje dle údajů uložených v paměti k retenčním časům jednotlivých komponent chemické

251 007 značky spolu s označením čísla měřeného vzorku, provádí výpočty kalibračních koeficientů pro jednotlivé chromatografické komponenty a řidl zapisovači jednotku 13 určenou pro zápis všech potřebných výsledků* Na tomto zařízeni bude dále popsán postup pro stanoveni.

Vzorek analyzovaného plynu z kalibrační směsi,vedený přes solenoidový ventil 15 nebo přes některý ze vzorkovacích ventilů 16, prochází dávkovači smyčkou 14 druhého pneumatického přepínače 7, jednou ze dvou možných cest volně do ovzduší. Vodík jako nosný plyn prochází přes vstupní stabilizátor la, srovnávací části TCO 5 do druhého pneumatického přepínače 7. Po ukončeni předešlého cyklu analýzy je dávkovači smyčka 14 vřazena do proudu nosného plynu. Analyzovaný vzorek plynu postupuje v proudu nosného plynu přes třetí pneumatický dávkovač _8 do hlavní chromatografická kolony 17, kde dochází k děleni ne jednotlivé frakce. Z této hlavni chromatografické kolony 17 vstupuje vodík do měřici části TCO J5 a přes první pneumatický přepínač 6, jednou ze dvou možných cest do druhá chromatografické kolony 18 a měřicího F10 9. Před výstupem převažující chromatografické frakce z hlavni chromatografické kolony 17 zapne procesorová jednotka 11 napouětěci solenoidový ventil 3 a do prvního pneumatického přepínače 6 začne proudit vodik o průtoku nastaveném'na stabilizátoru lb, přes výstupní potrubí 10, volně do ovzduší. Při vstupu převažující chromatografickó frakce do měřicí části TCO 5 dojde na základě rozdílu tepelné vodivosti mezi srovnávací části TCO 5 a měřicí části TCO 5 ke změně úrovně vystupujícího napětového signálu, který pomoci procesorové jednotky 11 přepne solenoidová ventily 4a, 4b do opačných pracovních poloh. Pneumatický signál ze solenoidových ventilů 4a, 4b přepne první pneumatický přepínač 6 do druhá pracovní polohy, takže převažující chromatografická frakce je vedena přes měřici část TCO 5 druhou možnou cestou, potrubím 10 volně do ovzduší. Proud nosného plynu, stabilizovaný vstupním stabilizátorem la, proudí přes otevřený vstupní solenoidový ventil 3_t druhou pracovní polohou prvního

251 007 pneumatického přepínače 6, přes druhou chromatografickou kolonu 18 do plamenového ionizačního detektoru 9^8 tím chrání tento detektor před zahlcením. Po výstupu převažující chromatografickó frakce z TCO 5 poklesne úroveň výstupního napěťového signálu z tohoto detektoru opét na původní hodnotu a solenoidové ventily 4a, 4b přepnou první pneumatický přepínač 6 zpět do pracovní polohy, takže další chromatografické frakce procházejí z hlavní chromatografickó kolony 17, přes první pneumatický přepínač 6, druhou chromatografickou kolonou 18 do méřiciho FID 9 k vlastní detekci. Procesorová jednotka 11 na základě časového signálu od počátku vychýlení napěťové úrovně výstupního signálu z TCD 5 časově řídi dalěi chod chromatografu a výpočetního systému podle instrukci uložených ve své paměti, tj. vypne napouětěci solenoidový ventil 3, časově řídí přepínáni třetího pneumatického přepínače 8 pro reverzaci hlavni chromatografické kolony 17, druhého pneumatického přepínače 7 pro vsunováni a vyřazováni dávkovači smyčky 14 do proudu a z proudu nosného plynu, zapínáni a vypínáni solenoidového ventilu 15 pro napouštěni kalibrační směsi, vzorkovacích ventilů 16 pro napouštěni vzorků do dávkovači smyčky 14, graficky vyznačuje identifikační kód vzorku na liniovém kompenzačním zapisovači 12, provádí přepočet ploch jednotlivých chromatografických frakci na jednotky množatvi, přiřazuje k retenčním časům jednotlivých frakci chemické značky spolu s označením čísla měřeného vzorku, provádí testy celého systému, výpočty kalibračních koeficientů pro jednotlivé komponenty a řídi zapisovací jednotku 13 pro zápis všech potřebných mezivýsledků a výsledků ve formě alfanumerických znaků. Z klávesnice 13 je možno zvolit kterýkoliv vzorek k analýze, kterýkoliv vzorek z analýzy vyloučit, zastavit program na nekonečně dlouhou dobu nebo naopak program časově urychlit.

Zařízeni podle výše popsaného postupu lze s úspěchem využit nejen pro stanoveni stopových množství uhlovodíků v kapalném kyslíku a vzduchu v kyslikárnách a dueikárnách, ale také pro měření uhlovodíků při spalovacích procesech, pro zjišťování

I

251 007 racionálního spalování u technologických procesů, pro měřeni stopových uhlovodíků v ovzduší, při prováděni kontrolních měřeni obsahu stopových množetvi uhlovodíků při výrobš polovodičových součástek, při výrobš elektronických mikroskopů, litografů, při kontrole lékařských a technických směsi atp.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zařízeni pro stanoveni stopových množství uhlovodíků v plynná směsi plamenným ionizačním detektorem s předřazeným tepelně - vodivostním detektorem, vyznačující se tim, že tepelně - vodivostni detektor je zařazen do mezikolonováho prostoru mezi obě děliči kolony plynového chromatografu, přičemž jeden výstup detektoru je spojen e ovzduším, zatímco druhý výetup je napojen na druhou dělicí kolonu.