RU2677827C1 - Method of gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons and device for its implementation - Google Patents

Method of gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2677827C1
RU2677827C1 RU2017144998A RU2017144998A RU2677827C1 RU 2677827 C1 RU2677827 C1 RU 2677827C1 RU 2017144998 A RU2017144998 A RU 2017144998A RU 2017144998 A RU2017144998 A RU 2017144998A RU 2677827 C1 RU2677827 C1 RU 2677827C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrocarbons
columns
inorganic gases
gas
column
Prior art date
Application number
RU2017144998A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Юрьевна Яковлева
Юрий Валерьевич Патрушев
Зинаида Петровна Пай
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН)
Priority to RU2017144998A priority Critical patent/RU2677827C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2677827C1 publication Critical patent/RU2677827C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to analytical chemistry, specifically to gas chromatography, and can be used to analyze gas mixtures in various industries: chemical, oil, gas, petrochemical, and ecology. Claimed method for gas chromatography analysis of inorganic gases and hydrocarbons consists in simultaneously feeding inorganic gases and hydrocarbons with three metering valves to two, successively connected to the precolumns, packed columns and one capillary column, in the separation of inorganic gases on packed columns and hydrocarbons on a capillary column, as well as in the subsequent determination of the content of inorganic gases by a thermal conductivity detector and a hydrocarbon content by a flame ionization detector. Moreover, in the columns sorbents are used, namely, molecular sieve in one packed column, porous polymer in another packed column, and functionalized poly(1-trimethylsilyl-1-propyne) in a capillary column, which allows for the analysis of inorganic gases and hydrocarbons under isothermal conditions. Claimed device for gas chromatography analysis of inorganic gases and hydrocarbons includes a source of carrier gas, two metering valves connected in series with the pre-columns and packed columns, the third metering valve connected in series with the capillary column, thermal conductivity detector, flame ionization detector. Moreover, packed columns, successively blocking by pressure, are located on one arm of the detector by thermal conductivity.EFFECT: creation of a method and device for gas chromatographic analysis of the content of impurities, such as inorganic gases and hydrocarbons, in the process of dehydrogenation of isobutane, in isothermal conditions of chromatography, and reducing the time of analysis.2 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к газовой хроматографии и может быть использовано для анализа газовых смесей в различных отраслях: химической, нефтяной, газовой, нефтехимической, экологии.The invention relates to analytical chemistry, specifically to gas chromatography and can be used to analyze gas mixtures in various industries: chemical, petroleum, gas, petrochemical, ecology.

В современной газовой хроматографии используются различные способы газо-хроматографического анализа содержания примесей в газовых пробах, реализуемые с помощью различных хроматографов. Например, способ хроматографического анализа углеводородов С16, входящих в состав нефти, методом газожидкостной хроматографии с последующей их регистрацией детектором по теплопроводности, заключающийся в разделении углеводородов C15 на окиси алюминия, модифицированной вазелиновым маслом, и С26 на сферохроме, модифицированном дибутилфталатом [ГОСТ 13379 - 82. Нефть. Определение углеводородов C16 методом газовой хроматографии].In modern gas chromatography, various methods of gas chromatographic analysis of the content of impurities in gas samples are used, implemented using various chromatographs. For example, a method for chromatographic analysis of C 1 -C 6 hydrocarbons contained in oil by gas-liquid chromatography followed by their registration by a thermal conductivity detector, which consists in separating C 1 -C 5 hydrocarbons into alumina modified with paraffin oil and C 2 -C 6 on spherochrome modified with dibutyl phthalate [GOST 13379 - 82. Oil. Determination of C 1 -C 6 hydrocarbons by gas chromatography].

Другой способ [ГОСТ 52714-2007. Бензины Автомобильные. Определение индивидуального и группового углеводородного состава методом капиллярной газовой хроматографии] используется для определения индивидуального состава углеводородов (до С9 включительно) и для определения индивидуальных углеводородов (до С12 включительно) и групп н-парафиновых, изопарафиновых, ароматических, нафтеновых, олефиновых углеводородов и оксигенатов.Another method [GOST 52714-2007. Gasolines Automotive. Determination of individual and group hydrocarbon composition by capillary gas chromatography] is used to determine the individual composition of hydrocarbons (up to C 9 inclusive) and to determine individual hydrocarbons (up to C 12 inclusive) and groups of n-paraffinic, isoparaffinic, aromatic, naphthenic, olefinic hydrocarbons and oxygenates .

Недостатки этих способов заключаются в том, что неорганические газы и метан не разделяются, общее время прямого анализа и обратной продувки составляет 25-30 минут.The disadvantages of these methods are that inorganic gases and methane are not separated, the total time of direct analysis and reverse purge is 25-30 minutes.

Известны еще три способа [ГОСТ 31371.3 - 2008 (ИСО 6974 - 6:2002) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C1-C8 с использованием двух насадочных колонок]; [ГОСТ 31371.4 - 2008 (ИСО 6974 - 6:2002) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С15 и С6 в лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок] и [ГОСТ 31371.5 - 2008 (ИСО 6974 - 6:2002) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С15 и С6 в лаборатории и при непрерывном контроле с использованием трех колонок].Three more methods are known [GOST 31371.3 - 2008 (ISO 6974 - 6: 2002) Natural gas. Determination of composition by gas chromatography with an estimate of uncertainty. Part 3. Determination of hydrogen, helium, oxygen, nitrogen, carbon dioxide and C 1 -C 8 hydrocarbons using two packed columns]; [GOST 31371.4 - 2008 (ISO 6974 - 6: 2002) Natural gas. Determination of composition by gas chromatography with an estimate of uncertainty. Part 4. Determination of nitrogen, carbon dioxide and C 1 -C 5 and C 6 hydrocarbons in the laboratory and using the built-in measuring system using two columns] and [GOST 31371.5 - 2008 (ISO 6974 - 6: 2002) Natural gas. Determination of composition by gas chromatography with an estimate of uncertainty. Part 5. Determination of nitrogen, carbon dioxide and C 1 -C 5 and C 6 hydrocarbons in the laboratory and under continuous monitoring using three columns].

Недостатки этих способов заключаются в том, что проба на колонки вводится последовательно и для разделения неорганических газов требуется дополнительное устройство охлаждения термостата колонок [ГОСТ 31371.3 - 2008 (ИСО 6974 - 6:2002) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C1-C8 с использованием двух насадочных колонок]. Неорганические газы и метан не разделяются, общее время прямого анализа и обратной продувки составляет 25-30 минут.The disadvantages of these methods are that the sample is introduced into columns sequentially and for the separation of inorganic gases an additional cooling device for the column thermostat is required [GOST 31371.3 - 2008 (ISO 6974 - 6: 2002) Natural gas. Determination of composition by gas chromatography with an estimate of uncertainty. Part 3. Determination of hydrogen, helium, oxygen, nitrogen, carbon dioxide and C 1 -C 8 hydrocarbons using two packed columns]. Inorganic gases and methane are not separated, the total time of direct analysis and reverse purge is 25-30 minutes.

Известен способ газохроматографического определения серосодержащих соединений в углеводородных продуктах и устройство для его осуществления [RU 2426112, G01N 30/02, 10.08.2011]. Способ газохроматографического определения серосодержащих соединений в углеводородных продуктах заключается в одновременной подаче анализируемого продукта под давлением в первый тракт хроматографа для определения сероводорода при его концентрации более 0,1% масс, а также во второй тракт хроматографа для определения сероводорода при его концентрации менее 0,1% масс. Первый тракт включает в себя последовательно расположенные кран-дозатор поршневого типа, установленные в нагреваемом термостате и заполненные полимерным адсорбентом насадочные колонки - предколонку длиной 0,1÷1,5 м и основную колонку длиной 0,5-5 м, а также детектор по теплопроводности. Второй тракт включает в себя последовательно расположенные кран-дозатор поршневого типа, установленные в нагреваемом термостате капиллярные колонки - предколонку длиной 0,1÷1,5 м и основную колонку длиной 15÷50 м, внутренний диаметр которых составляет 0,23÷0,32 мм, а также сероселективный детектор. Краны-дозаторы первого и второго трактов расположены последовательно по направлению линии подачи пробы.There is a method of gas chromatographic determination of sulfur-containing compounds in hydrocarbon products and a device for its implementation [RU 2426112, G01N 30/02, 08/10/2011]. The method of gas chromatographic determination of sulfur-containing compounds in hydrocarbon products consists in simultaneously supplying the analyzed product under pressure to the first path of the chromatograph to determine hydrogen sulfide at a concentration of more than 0.1% of the mass, and also to the second path of the chromatograph to determine hydrogen sulfide at a concentration of less than 0.1% mass The first tract includes piston-type metering valves installed in a heated thermostat and packed columns filled with a polymer adsorbent — a pre-column 0.1–1.5 m long and a main column 0.5–5 m long, as well as a thermal conductivity detector . The second path includes a piston-type metering tap in series, capillary columns installed in a heated thermostat — a pre-column 0.1–1.5 m long and a main column 15–50 m long, whose inner diameter is 0.23–0.32 mm, as well as a sulfur selective detector. Dosing valves of the first and second paths are arranged sequentially in the direction of the sample supply line.

Недостатком является то, что неорганические газы (кислород, азот, оксид углерода) данным способом не разделяются. Анализ серосодержащих в углеводородных продуктах протекает в режиме программирования температуры.The disadvantage is that inorganic gases (oxygen, nitrogen, carbon monoxide) are not separated by this method. Analysis of sulfur-containing hydrocarbon products proceeds in the temperature programming mode.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ одновременного дозирования и последующего совместного анализа на трех капиллярных колонках с фиксированным количеством трех различных по объему газовых фаз [ГОСТ 31371.6 - 2008 (ИСО 6974 - 6:2002) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C1-C8 с использованием трех капиллярных колонок]. Для реализации метода необходимо применение трех колонок, установленных в два газовых хроматографа. Для определения водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов С18 используют метод газовой хроматографии с применением трех капиллярных колонок. Колонки могут быть помещены в один хроматограф с двумя термостатами или в два отдельных хроматографа. Температура в обоих термостатах колонок одного хроматографа должна контролироваться независимо. Используют предварительную PoraPLOT U капиллярную колонку из плавленого кварца с пористым сорбентом Porapak U, нанесенным на внутреннюю поверхность для разделения воздуха, СО2, С2Н2, С2Н4, С2Н6 и С3Н8, капиллярную PLOT колонку из плавленого кварца с молекулярным ситом для разделения Не, Н2, О2, N2, СН4 и СО и капиллярную WCOT колонку из плавленого кварца с неполярной фазой (метилсиликоном) для разделения углеводородов С3-C8.The closest technical solution to the invention according to the set of essential features is the method of simultaneous dosing and subsequent joint analysis on three capillary columns with a fixed amount of three different gas phases in volume [GOST 31371.6 - 2008 (ISO 6974 - 6: 2002) Natural gas. Determination of composition by gas chromatography with an estimate of uncertainty. Part 6. Determination of hydrogen, helium, oxygen, nitrogen, carbon dioxide and C 1 -C 8 hydrocarbons using three capillary columns]. To implement the method, it is necessary to use three columns installed in two gas chromatographs. To determine hydrogen, helium, oxygen, nitrogen, carbon dioxide and C 1 -C 8 hydrocarbons, gas chromatography using three capillary columns is used. Columns can be placed in one chromatograph with two thermostats or in two separate chromatographs. The temperature in both thermostats of the columns of one chromatograph should be independently controlled. Use a preliminary PoraPLOT U fused silica capillary column with a porous sorbent Porapak U deposited on the inner surface to separate air, CO 2 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 and C 3 H 8 , a capillary PLOT column of fused silica with a molecular sieve for the separation of He, H 2 , O 2 , N 2 , CH 4 and CO; and a capillary WCOT column of fused silica with a non-polar phase (methyl silicone) for the separation of C 3 -C 8 hydrocarbons.

Недостатком известного способа является использование двух термостатов или двух хроматографов для размещения трех капиллярных колонок, а также продолжительное время анализа 30-60 минут в условиях режима программирования температуры.The disadvantage of this method is the use of two thermostats or two chromatographs to accommodate three capillary columns, as well as a long analysis time of 30-60 minutes in the conditions of the temperature programming mode.

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для газохроматографического анализа содержания примесей, например неорганических газов и углеводородов в процессе дегидрирования изобутана, в изотермических условиях хроматографирования, сокращение времени анализа.The objective of the present invention is to provide a method and device for gas chromatographic analysis of impurities, such as inorganic gases and hydrocarbons in the process of isobutane dehydrogenation, in isothermal chromatographic conditions, reducing analysis time.

Задача решается за счет того, что в способе газохроматографического анализа неорганических газов и углеводородов происходит одновременная подача неорганических газов и углеводородов тремя кранами-дозаторами на две, последовательно соединенные с предколонками, насадочные колонки и одну капиллярную колонку, разделение неорганических газов на насадочных колонках и углеводородов - на капиллярной колонке, последующее определение содержания неорганических газов детектором по теплопроводности и содержания углеводородов пламенно-ионизационным детектором, причем используют сорбенты, а именно молекулярное сито в одной насадочной колонке, пористый полимер в другой насадочной колонке и функционализированный поли(1-триметилсилил-1-пропин) в капиллярной колонке, что позволяет проводить анализ неорганических газов и углеводородов в изотермических условиях.The problem is solved due to the fact that in the method of gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons, the inorganic gases and hydrocarbons are simultaneously supplied by three metering taps into two packed columns and one capillary column connected in series with pre-columns, separation of inorganic gases on packed columns and hydrocarbons - on a capillary column, the subsequent determination of the content of inorganic gases by the detector by thermal conductivity and the content of hydrocarbon flame ionization sorbents, namely, a molecular sieve in one packed column, a porous polymer in another packed column, and functionalized poly (1-trimethylsilyl-1-propine) in a capillary column, which allows the analysis of inorganic gases and hydrocarbons under isothermal conditions.

Задача решается за счет того, что устройство для газохроматографического анализа неорганических газов и углеводородов содержит источник газа-носителя, два крана-дозатора последовательно соединенных с предколонками и насадочными колонками, третий кран-дозатор, последовательно соединенный с капиллярной колонкой, детектор по теплопроводности, пламенно-ионизационный детектор, причем насадочные колонки последовательно блокируются давлением и расположены на одном плече детектора по теплопроводности. Задача решается также за счет того, что в устройстве используют сорбенты, а именно молекулярное сито в одной насадочной колонке, пористый полимер в другой насадочной колонке и функционализированный поли(1-триметилсилил-1-пропин) в капиллярной колонкеThe problem is solved due to the fact that the device for gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons contains a source of carrier gas, two metering valves connected in series with pre-columns and packed columns, a third metering valve connected in series with the capillary column, thermal conductivity detector, flame an ionization detector, and the packed columns are sequentially blocked by pressure and located on one arm of the detector in terms of thermal conductivity. The problem is also solved due to the fact that sorbents are used in the device, namely, a molecular sieve in one packed column, a porous polymer in another packed column, and functionalized poly (1-trimethylsilyl-1-propine) in the capillary column

На фиг. 1 изображена схема устройства для газохроматографического анализа - отбор пробы, на фиг. 2 - схема устройства для газохроматографического анализа пробы.In FIG. 1 shows a diagram of a device for gas chromatographic analysis — sampling, FIG. 2 is a diagram of a device for gas chromatographic analysis of a sample.

Устройство включает в себя регуляторы расхода газа 1, 2; регулятор давления 3; краны-дозаторы с пробоотборными петлями фиксированных объемов 4, 5, 6; адсорбционный фильтр для газа-носителя 7; предколонки 8, 9; насадочную колонку с молекулярным ситом 10; насадочную колонку с пористым полимером 11; капиллярную колонку с функционализированным поли(1-триметилсилил-1-пропином) 12; регулятор расхода газа 13; дроссель 14; детектор по теплопроводности 15; пламенно-ионизационный детектор 16; регуляторы расхода газа 17, 18; адсорбционный фильтр для водорода 19; адсорбционный фильтр для воздуха 20.The device includes gas flow controllers 1, 2; pressure regulator 3; metering taps with sampling loops of fixed volumes 4, 5, 6; adsorption filter for carrier gas 7; pre-columns 8, 9; molecular sieve packing column 10; a packed column with a porous polymer 11; functionalized poly (1-trimethylsilyl-1-propine) capillary column 12; gas flow regulator 13; throttle 14; thermal conductivity detector 15; flame ionization detector 16; gas flow regulators 17, 18; adsorption filter for hydrogen 19; adsorption filter for air 20.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Газ-носитель проходит через пробоотборные петли фиксированных объемов кранов-дозаторов 4, 5, 6, предколонки, насадочные и капиллярную колонки.The carrier gas passes through the sampling loops of fixed volumes of metering valves 4, 5, 6, pre-columns, nozzle and capillary columns.

Две насадочные колонки 10 и 11, соединенные между собой через тройник, расположены на одном плече детектора по теплопроводности 15, а на втором плече детектора по теплопроводности 15 расположен дроссель (пневмосопротивление) 14. Газовая проба одновременно дозируется на две предколонки 8 и 9, соединенные последовательно с насадочными колонками 10 и 11, и одну капиллярную колонку 12. Блокирование давлением (уменьшение потока до минимума) в течение 6-9 мин на газовой линии, соединенной с краном-дозатором 5 и петлей фиксированного объема, предколонкой 9 и насадочной колонкой с пористым полимером 11 и задержка переключения его подачи позволяет привести давление в дозировочной петле к давлению на входе в насадочную колонку с молекулярным ситом 10 для проведения анализа газовой пробы. Содержание газовой пробы водорода, кислорода, азота, метана и оксида углерода определяют на насадочной колонке с молекулярным ситом 10.Two nozzle columns 10 and 11 connected to each other through a tee are located on one arm of the detector for thermal conductivity 15, and on the second arm of the detector for thermal conductivity 15 there is a throttle (air resistance) 14. A gas sample is simultaneously dosed to two subcolumns 8 and 9, connected in series with nozzle columns 10 and 11, and one capillary column 12. Blocking by pressure (reducing flow to a minimum) for 6-9 minutes on a gas line connected to a metering valve 5 and a loop of a fixed volume, a pre-column 9 and nozzle column with a porous polymer 11 and the delay switching its supply allows you to bring the pressure in the metering loop to the pressure at the inlet of the nozzle column with a molecular sieve 10 to analyze the gas sample. The content of a gas sample of hydrogen, oxygen, nitrogen, methane and carbon monoxide is determined on a packed column with a molecular sieve 10.

И наоборот, блокирование давлением (уменьшение потока до минимума) в течение 4,5 мин на газовой линии, соединенной с краном-дозатором 4 и петлей фиксированного объема, предколонкой 8 и насадочной колонкой с молекулярным ситом 10 и задержка переключения его подачи позволяет привести давление в дозировочной петле к давлению на входе в насадочную колонку с пористым полимером 11 для проведения анализа газовой пробы. На насадочной колонке с пористым полимером 11 определяют содержание метана, диоксида углерода и суммарное значение водорода, кислорода, азота, оксида углерода в газовой пробе, которые присутствуют на хроматограмме в виде неразделенных пиков. Анализ проводят последовательно, вначале на насадочной колонке с молекулярным ситом 10, а затем на насадочной колонке с пористым полимером 11. Анализ углеводородов С14 на капиллярной колонке с функционализированным поли(1-триметилсилил-1-пропином) проводят параллельно анализу на двух насадочных колонках. Такое сочетание хроматографических колонок позволяет проводить анализ газовой пробы продуктов дегидрирования изобутана в изотермических условиях.Conversely, blocking by pressure (reducing flow to a minimum) for 4.5 min on a gas line connected to a metering valve 4 and a loop of a fixed volume, a pre-column 8 and a nozzle column with a molecular sieve 10 and a delay in switching its supply allows the pressure to dosing loop to the pressure at the inlet to the packed column with a porous polymer 11 for analyzing a gas sample. On a packed column with a porous polymer 11, the content of methane, carbon dioxide and the total value of hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide in the gas sample, which are present in the chromatogram as unseparated peaks, are determined. The analysis is carried out sequentially, first on a packed column with a molecular sieve 10, and then on a packed column with a porous polymer 11. The analysis of hydrocarbons C 1 -C 4 on a capillary column with functionalized poly (1-trimethylsilyl-1-propine) is carried out in parallel with the analysis on two packed columns. This combination of chromatographic columns allows the analysis of a gas sample of isobutane dehydrogenation products under isothermal conditions.

Этот способ задержки переключения кранов-дозаторов применяют для того, чтобы привести давление в дозировочных петлях к давлению на входе в хроматографические колонки и чтобы провести последовательный анализ газовой пробы на насадочной колонке с молекулярным ситом, а затем на насадочной колонке с пористым полимером.This method of delaying the switching of metering valves is used to bring the pressure in the metering loops to the pressure at the entrance to the chromatographic columns and to conduct a sequential analysis of the gas sample on a packed column with a molecular sieve and then on a packed column with a porous polymer.

Пример конкретного выполнения способа и устройства для его осуществления.An example of a specific implementation of the method and device for its implementation.

Эксперимент проводят на хроматографе «Хромое 1000» с детектором по теплопроводности и пламенно-ионизационным детектором.The experiment is carried out on a Chromoe 1000 chromatograph with a thermal conductivity detector and a flame ionization detector.

Используют предколонки из нержавеющей стали размером 0,5 м × 3 мм × 2 мм (длина, внешний и внутренний диаметры), насадочную колонку из нержавеющей стали размером 2 м × 3 мм × 2 мм (длина, внешний и внутренний диаметры) с пористым полимером Хромосорб 106 (80/100 меш), насадочную колонку из нержавеющей стали размером 3 м × 3 мм × 2 мм (длина, внешний и внутренний диаметры) с молекулярным ситом NaX (45/60 меш), кварцевую капиллярную колонку размерами 30 м × 0,32 мм × 0,5 мкм (длина, внешний диаметр и толщина пленки функционализированного поли(1-триметилсилил-1-пропина). Газ-носитель - гелий (аргон), объемная скорость на выходе из колонки 30 см/мин2 для насадочных колонок. Объемный расход газа-носителя (гелия, аргона) для капиллярной колонке составляет 0,6 кгс/см2. Температура термостата хроматографа 50°С.Use pre-columns made of stainless steel with a size of 0.5 m × 3 mm × 2 mm (length, outer and inner diameters), a nozzle column made of stainless steel with a size of 2 m × 3 mm × 2 mm (length, outer and inner diameters) with a porous polymer Chromosorb 106 (80/100 mesh), stainless steel packing column 3 m × 3 mm × 2 mm (length, outer and inner diameters) with a NaX molecular sieve (45/60 mesh), quartz capillary column measuring 30 m × 0 , 32 mm × 0.5 μm (length, outer diameter and film thickness of functionalized poly (1-trimethylsilyl-1-propine). Ha Booster -. helium (argon), the space velocity at the outlet of the column of 30 cm / min for 2 packed columns volumetric flow rate of the carrier gas (helium, argon) for the capillary column is 0.6 kgf / cm 2 Oven temperature chromatograph 50 °. FROM.

В качестве примера использовались сорбаты: водород, кислород, азот, воздух, оксид углерода, диоксид углерода, метан, ацетилен, этилен, этан, пропилен, пропан, 1,3-бутадиен, изобутилен, изобутан, н-бутан.As an example, sorbates were used: hydrogen, oxygen, nitrogen, air, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, acetylene, ethylene, ethane, propylene, propane, 1,3-butadiene, isobutylene, isobutane, n-butane.

Были определены времена удерживания tR, рассчитаны степень разделения Rs для пар соединений и фактор асимметрии Fas пиков по следующим формулам:The retention times t R were determined, the degree of separation R s for the pairs of compounds and the asymmetry factor F as peaks were calculated by the following formulas:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где tR - время удерживания, мин; t1, t2 - неисправленные времена удерживания двух соединений, мин; α1, α2 - ширина пиков этих соединений; Fas - фактор асимметрии; АВ - ширина фронтального участка пика на уровне 0,1 его высоты; ВС - ширина тылового участка пика на уровне 0,1 его высоты.where t R is the retention time, min; t 1 , t 2 - uncorrected retention times of two compounds, min; α 1 , α 2 - the width of the peaks of these compounds; F as - asymmetry factor; AB - the width of the frontal section of the peak at the level of 0.1 of its height; BC - the width of the rear portion of the peak at the level of 0.1 of its height.

Результаты эксперимента представлены в таблице.The results of the experiment are presented in the table.

Хроматограммы разделения продуктов дегидрирования представлены на фиг. 3 (А) и фиг. 3 (Б). На фиг. 3 (А) - разделение 1 - водорода, 2 - кислорода, 3 - азота, 4 - метана, 5 - оксида углерода, 6 - диоксида углерода, на фиг. 3 № (Б) - разделение углеводородов 7 - ацетилена, 8 - этилена, 9 - этана, 10 - пропилена, 11 - пропана, 12 - 1,3-бутадиена, 13 - изобутилена, 14 - изобутана, 15 - н-бутана.Chromatograms of the separation of dehydrogenation products are shown in FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B). In FIG. 3 (A) - separation of 1 - hydrogen, 2 - oxygen, 3 - nitrogen, 4 - methane, 5 - carbon monoxide, 6 - carbon dioxide, in FIG. 3 No. (B) - separation of hydrocarbons 7 - acetylene, 8 - ethylene, 9 - ethane, 10 - propylene, 11 - propane, 12 - 1,3-butadiene, 13 - isobutylene, 14 - isobutane, 15 - n-butane.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Таким образом, из таблицы и Фиг. 3 (А), Фиг. 3 (Б) видно, что время анализа смеси всех сорбатов составляет 13 мин. Степень разделения Rs определяет как остроту пиков, так и расстояние между максимумами. Если Rs=1, то разделения пиков составляет примерно 98% полного разделения. Если Rs>1, то достигается почти полное (без перекрывания) разделение пиков (99,7% полного разделения).Thus, from the table and FIG. 3 (A), FIG. 3 (B) it is seen that the analysis time of the mixture of all sorbates is 13 minutes The degree of separation R s determines both the sharpness of the peaks and the distance between the maxima. If R s = 1, then the peak separation is approximately 98% of the total separation. If R s > 1, then almost complete (without overlapping) peak separation is achieved (99.7% of the total separation).

Времена удерживания компонентов могут отличаться от вышеуказанных, это зависит от условий подготовки используемых хроматографических колонок и проведения реакции дегидрирования, от условий соблюдения временных режимов работы кранов-дозаторов.The retention times of the components may differ from the above, it depends on the preparation conditions of the used chromatographic columns and the conduct of the dehydrogenation reaction, on the conditions for observing the temporary operating conditions of metering valves.

При решении поставленной задачи создается результат, который заключается в одновременном вводе, удалении мешающих компонентов для анализа неорганических газов в газовой пробе, последующем параллельном анализе газовой пробы на двух последовательно блокированных давлением насадочных колонках и одной капиллярной колонке. Последовательное блокирование давлением в течение фиксированного времени обеспечивает приведение давления в дозировочной петле к давлению на входе в насадочные колонки и эффективно разделяет компоненты газовой пробы дегидрирования изобутана. Сочетание сорбентов (молекулярные сита и пористый полимер) в насадочных колонках и функционализированный поли(1-триметилсилил-1-пропин) в капиллярной колонке позволяет проводить анализ газовой пробы продуктов дегидрирования в изотермических условиях в течение 10-15 минут.When solving this problem, a result is created that consists in the simultaneous introduction, removal of interfering components for the analysis of inorganic gases in a gas sample, the subsequent parallel analysis of the gas sample in two nozzle columns successively blocked by pressure and one capillary column. Sequential blocking by pressure for a fixed time ensures that the pressure in the dosing loop is brought to the pressure at the inlet to the packed columns and effectively separates the components of the isobutane dehydrogenation gas sample. The combination of sorbents (molecular sieves and a porous polymer) in packed columns and functionalized poly (1-trimethylsilyl-1-propine) in a capillary column allows analyzing a gas sample of dehydrogenation products under isothermal conditions for 10-15 minutes.

Claims (2)

1. Способ газохроматографического анализа неорганических газов и углеводородов, заключающийся в одновременной подаче неорганических газов и углеводородов тремя кранами-дозаторами на две, последовательно соединенные с предколонками, насадочные колонки и одну капиллярную колонку, в разделении неорганических газов на насадочных колонках и углеводородов на капиллярной колонке, в последующем определении содержания неорганических газов детектором по теплопроводности и содержания углеводородов пламенно-ионизационным детектором, отличающийся тем, что в колонках используют сорбенты, а именно молекулярное сито в одной насадочной колонке, пористый полимер в другой насадочной колонке и функционализированный поли(1-триметилсилил-1-пропин) в капиллярной колонке, что позволяет проводить анализ неорганических газов и углеводородов в изотермических условиях.1. The method of gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons, which consists in the simultaneous supply of inorganic gases and hydrocarbons by three metering taps into two nozzle columns and one capillary column connected in series with pre-columns, in the separation of inorganic gases on nozzle columns and hydrocarbons on a capillary column, in the subsequent determination of the inorganic gas content by the thermal conductivity detector and the hydrocarbon content by the flame ionization detector, The fact that sorbents are used in the columns, namely, a molecular sieve in one packed column, a porous polymer in another packed column, and functionalized poly (1-trimethylsilyl-1-propine) in a capillary column, which allows the analysis of inorganic gases and hydrocarbons in isothermal conditions. 2. Устройство для газохроматографического анализа неорганических газов и углеводородов, включающее в себя источник газа-носителя, два крана-дозатора последовательно соединенных с предколонками и насадочными колонками, третий кран-дозатор, последовательно соединенный с капиллярной колонкой, детектор по теплопроводности, пламенно-ионизационный детектор, отличающееся тем, что насадочные колонки, последовательно блокирующиеся давлением, расположены на одном плече детектора по теплопроводности и в колонках используют сорбенты, а именно молекулярное сито в одной насадочной колонке, пористый полимер в другой насадочной колонке и функционализированный поли(1-триметилсилил-1-пропин) в капиллярной колонке.2. Device for gas-chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons, including a carrier gas source, two metering valves connected in series with pre-columns and nozzle columns, a third metering valve connected in series with a capillary column, thermal conductivity detector, flame ionization detector characterized in that the packed columns, successively blocked by pressure, are located on one arm of the detector for thermal conductivity and sorbents are used in the columns, namely molecular sieve in one packed column, porous polymer in another packed column, and functionalized poly (1-trimethylsilyl-1-propine) in a capillary column.
RU2017144998A 2017-12-20 2017-12-20 Method of gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons and device for its implementation RU2677827C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144998A RU2677827C1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 Method of gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144998A RU2677827C1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 Method of gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677827C1 true RU2677827C1 (en) 2019-01-21

Family

ID=65085074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144998A RU2677827C1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 Method of gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677827C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU204627U1 (en) * 2021-02-25 2021-06-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Gas chromatograph for analysis of pyrogas composition
RU2797786C1 (en) * 2022-11-16 2023-06-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Информационно-методический центр по экспертизе, учету и анализу обращения средств медицинского применения" Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения System and a method of measuring and quantitative analysis of oxygen and impurities contained in medical gaseous oxygen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1061365A1 (en) * 1999-06-17 2000-12-20 ARVI S.n.c., di Arrigoni Roberto e Pavanello Fabrizio Procedure and device for performing simultaneous gas chromatographic analysis of different components
RU2356045C2 (en) * 2007-06-13 2009-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет" Gas chromatographic system to analyse automotive exhaust gases
RU2426112C1 (en) * 2010-05-24 2011-08-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Gas chromatographic determination of sulfur-containing compounds in hydrocarbon products and device to this end
CN107271597A (en) * 2017-08-09 2017-10-20 西南化工研究设计院有限公司 A kind of Gas Components rapid analysis method and its chromatographic analysis systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1061365A1 (en) * 1999-06-17 2000-12-20 ARVI S.n.c., di Arrigoni Roberto e Pavanello Fabrizio Procedure and device for performing simultaneous gas chromatographic analysis of different components
RU2356045C2 (en) * 2007-06-13 2009-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет" Gas chromatographic system to analyse automotive exhaust gases
RU2426112C1 (en) * 2010-05-24 2011-08-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Gas chromatographic determination of sulfur-containing compounds in hydrocarbon products and device to this end
CN107271597A (en) * 2017-08-09 2017-10-20 西南化工研究设计院有限公司 A kind of Gas Components rapid analysis method and its chromatographic analysis systems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 31371.6 - 2008 (ИСО 6974 - 6:2002) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C1-C8 с использованием трех капиллярных колонок. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU204627U1 (en) * 2021-02-25 2021-06-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Gas chromatograph for analysis of pyrogas composition
RU2797786C1 (en) * 2022-11-16 2023-06-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Информационно-методический центр по экспертизе, учету и анализу обращения средств медицинского применения" Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения System and a method of measuring and quantitative analysis of oxygen and impurities contained in medical gaseous oxygen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cowper et al. The analysis of gases by chromatography
US5288310A (en) Adsorbent trap for gas chromatography
Patton et al. Separation and analysis of gases and volatile liquids by gas chromatography
Ji et al. Porous layer open-tubular capillary columns: preparations, applications and future directions
US3030798A (en) Chromatographic process and apparatus
US10215737B2 (en) Apparatus for and method of gas analysis
Greene et al. Separation of gases by gas adsorption chromatography
RU2677827C1 (en) Method of gas chromatographic analysis of inorganic gases and hydrocarbons and device for its implementation
JP5250164B2 (en) Analytical instrument using both gas chromatography and inverse gas chromatography
US3719084A (en) Means for separating organics containing from one to twenty carbons comprising series connected packed and capillary columns
Shirani et al. Application of ZLC technique for a comprehensive study of hydrocarbons’ kinetics in carbon molecular sieves and zeolites
US3234779A (en) Multiple column gas chromatography
US3120749A (en) Gas chromatography
Habram et al. Development of a dual capillary column GC method for the trace determination of C2–C9 hydrocarbons in ambient air
CN104713975B (en) Method for simultaneously detecting contents of hydrocarbon impurities and nitrogen impurity in hydrogen
De Zeeuw et al. PoraPLOT Q: A porous layer open tubular column coated with styrene‐divinylbenzene copolymer
US3069897A (en) Chromatographic analysis
Fraust et al. The adsorption of aliphatic acetate vapors onto activated carbon
NO115720B (en)
Samokhin et al. Chromatographic procedure for the determination of products of the direct synthesis of dimethyl ether
CN109212047B (en) Analyzer for content of sulfur-containing compound in hydrocarbon gas
Price et al. Determination of airborne methyl tert-butyl ether in gasoline atmospheres
NO115721B (en)
Huber et al. Gas chromatographic analysis of hydrocarbons up to C16 and of inert gases in natural gas with a combination of packed and capillary columns
RU2315296C1 (en) Chromatographic column and chromatographic analysis method