SU998945A1 - Газовый хроматограф - Google Patents

Description

(54) ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ

Изобретение относитс  к аналитическому приборостроению и.предназначено дл  определени  состава продуктов технологических потоков в нефтепереработке , нефтехимии, химии и дру-. гих отрасл х промышленности. При анализе продуктов технологических потоков часто необходимо определ ть состав сложных смесей, получаемых при химических реакци х, в процессе ректификации , пиролиза и при других процессах химического и нефтехимического синтеза, а также при нефтепереработке .

Известен хроматограф дл  анализа на потоке сложных смесей, например дл  анализа продуктов пиролиза (пирогаза ). Такой хроматограф содержит несколько разделительных колонок, св занных с источником газа-носител  (водород или гелий), с устройством ввода пробы и с измерительными  чейками детектора по теплопроводности (катарометра), а также переключатели газовых по-токов - краны 1 .

При анализе пирогаза на хроматографе разделительные колонки осуществл ют разделение группы легких компонентов (углеводородов до С) от группы т желых компонентрв (углеводороды от-С) и разделение группы легких на отдельные компоненты. При этом легкие компоненты, а также компоненты €4, фиксируютс  измерительными  чейками детектора, причем компоненты Сд (дивинил и бутан) измер ютс  при переключении потока газа-носител  с помощью крана в пр мом направлении . Все остальные т желые компонен10 ты сбрасываютс  в атмосферу с помощью крана, переключающего с пр мого на обратный поток газа-носител  через разделительную колонку, св занную непосредственно с устройством ввода

15 пробы. Применение в качестве газа-носител  водорода или гели  необходимо дл  обеспечени  высокой чувствительности измерени  содержани  углеводорода .

20

Однако известный хроматограф имеет ограниченные аналитические возможности в св зи с практической невозможностью , определени  на нем содержани  водорода, обычно присутствующего в

25 газовых смес х, в том числе и в пирсгазе . Это объ сн етс  тем, что при применении в качестве газа-носител  водорода определить .водород в анализируемой смеси невозможно, а опреде30 ление водорода в потоке газа-носител  гели  дает недостоверные результаты из-за нелинейности в этом случае показаний детектора при изменении содержани  водорода в пробе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  газовый хроматограф , содержащий устройство дл  ввода пробы, две разделительные хроматографические колонки, два истЧэчника газа-носител  с различной теплопроводностью , один из, которых, служащий источником газа-носител  с большей теплопроводностью соединен с входом первой разделительной колонки, а второй, служащий источником газа-носи тел  с меньщей теплопроводностью, соединен с входом второй разделительной колонки, и Детектор по теплопроводности ,  чейки которого соединены с выходами соответственно первой и второй разделительных колонок 2.

При работе известного хроматографа одна из разделительных колонок, св занна  с источником газа-носител  с малой теплопроводностью (азот), служит дл  разделени  компонентов с большой теплопроводностью (водород, метан ) , а разделительна  колонка, св занна  с источником газа-носител  с

большой теплопроводностью, служит дл 

разделени  компонентов с малой теплопроводностью (углеводороды). При этом компоненты, наход щиес  в потоке газа-носител  азота, фиксируютс  на регистраторе с помощью первого чувствительного элемента, в то врем  как второй чувствительный элемент находитс  в потоке чистого водорода, а при регистрации компонентов, наход щихс  в потоке газа-носител  водорода, первый чувствительный элемент находитс  в потоке чистого азота.

Однако этот хроматограф ограничен по своим аналитическим возможност м. Указанный недостаток объ сн етс  еледующим . При анализе сложных смесей, включающих легкие и т желые компоненты , в частности при анализе пирогаза, возникает необходимость разделени  групп легких и т желых компонентов, а также разделени  отдельных групп или хот  бы одной из групп на компоненты . Кроме того, дл  ускорени  анализа и предотвращени  выхода из стро  разделительных колонок при анализе сложных смесей часто примен ют переключение потока газа-носител , через разделительные колонки в пр мом направлении и продувку входной разделительной колонки в обратном направлении . Указанные операции в поточных хроматографах обычно осуществл ютс  с помощью переключающих пневматических кранов, управл емых при помощи электропневматических клапанов. Так при анализе газоЬой части пирогаза

от С до С дл  пр мой и обратной Продувки, а также дл  ввода пробы необходимо три пневматических крана, управл емых при помощи шести пневмоэлектрических клапанов, и две разделительных колонки. Однако в известно хроматографе остутствуют указанные переключающие устройства, что не позвол ет определить состав углеводородов газовой части пирогаза. В то же врем  установка переключающих кранов в хроматографе привела бы к значителному усложнению и, как следствие, к :недопустимому снижению его надежности в работе в услови х промышленной эксплуатации. Это объ сн етс  тем, что газова  схема известного хроматорафа представл ет собой две параллелные с разделител ными устройствами ввода пробы, системы, поэтому при анализе пирогаза на потоке с помощью хрматографа пришлось бы удвоить количество примен емой дл  данного анализа аппаратуры, в .результате, потребовалось бы не менее п ти пневматических кранов, управл емых Дес тью электропневматическими клапанами, и четыре разделительные колонки.

Цель изобретени  - расширение аналитических возможностей при анализе сложных многокомп)нентных смесей, включающих посто нные газы и углЪводороды .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в газовый хроматограф, содержащий устройство дл  ввода пробы, две разделительные колонки, два источника газов-носителей с различной теплопроводностью , один из которых, служащий источником газа-носител  с большей теплопроводностью, соединен с входом первой разделительной колонки, а второй служащий источником газа-носител  с меньшей теплопроводностью, соединей с входом второй разделительной колонки, и детектор по теплопроводности ,  чейки которого соединены с выходами соответственно первой и второй разделительных колонок, введен двухпозиционный переключающий кран и дополнительна  колонка, причем в одном положении переключающего крана вход и выход дополнительной колонки соединены через кран с источником газа-носител  с большой теплопро ностью и входом первой разделительной колонки а при другом положении крана вход и выход дополнительной колонки соединены через, кран соответственно с источником газа-носител  с меныией теплопроводностью и входом второй разделительной колонки.

На фиг. 1 показана схема хроматографа при одном положении переключающего крана; на фиг. 2 - то же, при другом положении перек.пючаюшего крана .

Хрсэматограф содержит источник 1 газа-носител  с большой теплопроводностью (водород), и источник 2 газаносител  с малой теплопроводностью (азот) , св занный: с пробовводнЕлм устройством (краном) 3, разделительные колонки 4 и 5, св занные с соответствующими измерительными  чейками 6 и 7 детектора (катарометра) 8, в которых установлены чувствительные элементы 9 и 10 подключенные к регистратору 11.

В хроматографе установлен также переключающий кран 12, дополнительна  разделительна  колонка 13 и регулирующий дроссель 14, при этом в одном положений крана 12 (фиг. 1) дополнительна  разделительна  колонка 13 соединена с источником 2 газа-носител - азота и разделительной колонкой 4, а. разделительна  колонка 5 св зана с источником 1 газа-носител  водорода через регулируемый дроссель 14. При другом положении переключающего крана 12 (фиг.. 2) дополнительна  колонка 13 и регулируемый дроссель 14 мен ютс  местами, в результате чего дополнительна  разделительна  колонка 13 подключаетс  к источнику 1 и разделительной колонке 5, а разделительна  колонка 4 соедин етс  с источником 2 через регулируемый дроссель 14. В результате, при обоих положени х крана 12 разделительна  колонка 4 св зана с источником 2 (азот), а разделительна  колонка 5 св зана с источником 1 (водород). Между источником 1 и переключающим краном 12 включен кран 15 обратной продувки , св занный с выходом дополнительной разделительной колонки 13, а байпасно к разделительной колонке 5 включен установленный в хроматографе клапан 16 пр мой продувки.

Хроматограф работает следующим Образом .

В первоначальном положении крана 12 (фиг. 1) дополнительна  разделительна  колонка 13 сообщаетс  с истоником 2 газа-носител  азота и разделительной колонкой 4. При этом водород от источника 1 через кран 15 обратной продувки через переключающий кран 12 поступает к регулируемому дросселю 14, св занному с разделителной колонкой 5, а клапан 16 пр мой продувки закрыт.

После ввода пробы пирогаза в пото азота с .помощью устройства 3 проба попадает в дополнительную разделителную колонку 13, в которой водород и метан отдел етс  от остальных компо ,нентов и направл ютс  потоком газа-нсител  в разделительную колонку 4, после чего кран 12 переключаетс  в другое положение (фиг. 2). В этом положении дополнительна  разделительна

колонка 13 подключаетс  к разделительной колонке 5 и к источнику 1 гаэаноситеп  Еодорола. В разделительной колонке 4 происходит разделение водорода и метана, которые про вл ютс  чувствительным элементом 9 детектора, 8 и фиксируютс  регистратором II. в то же врем  в разделительной колонке 5 происходит разделение углеводородов , от С до Сз (этан, этилен, пропан пропилен), поступивших из дополнительной разделительной колонки 13.

После выхода пропилена из дополнительной колонки 13 открываетс  клапан 16, через который группа углеводоро-: дов С, отделивша с  от остальных компонентов , поступает непосредственно в  чейку 7 детектора 8, где про в1л етс  с помощью чувствительного элемента 10 и фиксируетс  регистратором 11, после чего клапан 16 закрываетс . Затем кран 15 обратной продувки переключаетс , в результате чего дополнительна  разделительна  колонка 13 продуваетс  в обратном направлении потоком водорода и из нее удал ютс  углеводороды .выше Сд. -Одновременно с этим из разделительной колонки 5 в  чейку

7детектора 8 поступают компоненты, задержанные в ней на период времени открыти  клапана 16 (например.пропан, пропилен).

После фиксации регистратором 11 всех компонентов (от водорода до Сл) переключающий клапан 12 и-кран 15 обратной продувки привод тс  в первоначальное положение.

Таким образом, благодар  введению в хроматограф переключающего крана и дополнительной разделительной колонки , в которую вводитс  проба, осу-. ществл етс  поочередное подключение дополнительной разделительной колонки к разделительным колонкам, св занным с источником газа-носител  с малой теплопроводностью (азот) и с источником газа-носител  с больиюй теплопроводностью (водород) .Это позвол .ет определ ть в одном положении переключающего крана компоненты с большой теплопроводностью (водород, метан ) , а в другом Положении - компоненты с малой теплопроводностыр (углеводороды ) , осуществл   также переключение потока газа-носител  в дополнительной колонке в пр мом направ .лении дл  определени  группы С и в .обратном направлении.дл  отдува т желых при анализе пирогаза.

В результате аналитические возможности предложенного хроматографа оказываютс  более широкими, чем у известного , в котором нельз  определить состав сложных продуктов типа пирогаза.

8то же врем  дл  реализации описанной схемы анализа привлекаетс  меньг ше хроматографических средств, чем

это понадобилось бы при реализации анализа сложных продуктов на известном хроматографе, например, при анализе пирогаза.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 787985, кл. G 01 N 31/08, 1979.

2.Заводска  лаборатори , № 1, 1966, т. 32, с. 121, рис. 2 (прототип ) .