ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Приборы для газо-адсорбционной хроматографии из "Хроматография в нефтяной и нефтехимической промышленности" Одна из первых работ по газо-адсорбционной хроматографии была опубликована П. Шуфтапом [17]. Пропуская смесь газов через колонку с углем, охлажденным до минус 100—120° С, автор установил возможность выделения сначала легкой фракции газовой смеси (На, N2, СО, О2, СН4), а затем, при пропускании через уголь газа-носителя (СОг) была выделена небольшая часть оставшегося метана, после чего был выделен этилен. При нагревании колонки с углем при дальнейшем пропускании газа-посителя выделялись и другие адсорбированные на угле газы. [c.173] Несколько позднее в работе В. А. Соколова и Г. М. Егоровой [18] было показано, что при соответствуюш,ем подборе соотношения концентрации газа и качества адсорбента на колонке с углем можно разделить содержаш иеся в воздухе углеводородные газы даже при комнатной температуре. На основании этих исследований Соколовым был разработан прибор для обнарун ения ничтожных количеств метана и этана при газовой съемке 19]. В качестве адсорбента применялся уголь. [c.173] В 1949 г. Н. М. Туркельтауб разработал хроматографический метод раздельного определения углеводородов и предложил конструкцию хроматографического газоанализатора для определения микроконцентраций углеводородных газов в нодпочвенном воздухе [20]. С тех пор различными авторами было предложено большое количество разнообразных по своей конструкции хроматографических газоанализаторов. [c.173] Титрометрический газоанализатор был предложен в 1949 г. Н. М. Туркельтаубом [20]. Прибор является наиболее простым интегрирующим хроматографом и может быть изготовлен в лаборатории. [c.173] Прибор позволяет определять ряд смесей газов [21 ]. Так, при применении 10 г сухого активированного угля марки КАД определяют метан и сумму более тяжелых углеводородов в течение 20 мищ при применении того н е адсорбента в увлажненном состоянии определяют раздельно метан и этан в течение 2 ч применяя 40 г силикагеля (при температуре 20—100° С), определяют метан, этан, пропан, бутан и сумму более тяжелых углеводородов в течение 3,5 ч. В случае газо-жидкостной распределительной хроматографии (вазелиновое масло на диатомите) моншо определять те же углеводороды и изобутап в течение 1 ч. [c.175] Варьируя количество адсорбента, можно проводить разделение и других смесей. Например, применяя 30 г угля, разделяют смесь СО и СН4 применяя 0,5 г силикагеля, получают возможность разделить смесь дивинила, этилбензола и стирола и т. д. Объем газа, необходимый для анализа, 50—400 мл. Чувствительность анализа при объеме пробы 200 мл составляет 0,0001 % объемн. при объеме пробы 500 мл она равна 0,00006% объемн. [c.175] Относительная ошибка определения при концентрации в 0,001 % объемн. не превышает 5%. Прибор пригоден для проведения анализов в полевых условиях. [c.175] Хроматермографический газоанализатор. На основании разработанного хроматермографического метода было предложено и испытано несколько модификаций хроматермографов. На рис. 57 приведена принципиальная схема одного из таких хроматермографов [22]. Хроматермограф состоит из разделительной и очистительной частей. Разделительная часть включает колонку с адсорбентом (силикагелем) и движушуюся электропечь с градиентом температуры вдоль ее оси (температура нижней части печи меньше, чем верхней). Очистительная часть состоит из двух барботеров с 40 %-ным раствором КОН для поглош,ения СО2 и колонки с СаСЬ для ногло-ш,ения паров воды, содержаш,ихся в воздухе. Перед очистительной системой имеется реометр для измерения скорости газа-носителя. На выходе из адсорбционной колонки для измерения концентрации веп] еств были использованы газовый интерферометр или термохимический газоанализатор. [c.175] На этом хроматографе был проведен анализ нескольких четырехкомпонентных смесей газов. На рис. 60 приведена хроматограмма одной из смесей. Получепные данные показывают, что было достигнуто четкое разделение. Точность анализа, ограничивающаяся точностью замера в бюретке и чистотой применяемой углекислоты, колеблется от 0,3 до 0,5%. Продолжительность анализа Р/а—2 ч. [c.177] Для разделения тяжелых углеводородов (до гептана включительно) в хроматермографе используется в качестве адсорбента крупнопористый силикагель. Анализ газов по выходе из колонки осуществляется непрерывно действующим прибором для измерения теплопроводности. Продолжительность одного анализа около 1 ч, чувствительность установки при анализе тяжелых углеводородов около 0,01%, относительная ошибка—2% [24]. На рис. 61 приведены результаты разделения семцкомпонептной смеси газов, полученные на хроматографе с крупнопористым силикагелем. [c.177] Взято в опыт 100 мл смеси газов, получено (суммированием объемов разделенных компонентов) 100 мл. [c.178] Работа прибора была проверена на искусственно составленных смесях предельных и непредельных углеводородов. Точность анализа около 0,5%. Продолжительность анализа пятикомпонентной смеси пе превышает 70 мин. [c.178] Вместо бюретки для замера объемов разделяемых компонентов было использовано приспособление, называемое волюмометром. Последний представляет собой стеклянную горизонтально расположенную трубку диаметром 4 мм, внутри которой имеется небольшое количество воды, занимаюп] ей 3—4 см по длине трубки. По мере поступления газа в трубку вода передвигается по величине смеш,епия ее, замеряемой при помогци миллиметровой бумаги, определяется объем поступившего в трубку газа. Объемы компонентов разделяемой смеси газов фиксируются непрерывно при постоянном давлении. По показаниям волюмометра, записанным во времени, строят выходную кривую последняя получается в интегральной форме. Отмечается [12 ], что при непрерывном враш.ении переключателя тепловое поле, дойдя до низа колонки, вновь возвращается наверх и снова перемещается вдоль нее. Таким образом можно проводить анализы газа ненрерывно один за другим. Для анализа берут от 2 до 5 мл газа. В случае определения малых концентраций объем пробы увеличивают до 10—15 мл. В качестве газа-носителя используют СОг. В зависимости от условий разделения и состава газовой смеси продолжительность опыта колеблется в пределах от 4 до 40 мин. [c.180] Адсорбционная колонка представляет собой незамкнутое горизонтальное кольцо, по которому движется цилиндрическая печь. В последней поддерживается заданный рациональный градиент температуры. Температура печи выбирается такой, чтобы адсорбированные вещества полностью десорбировались адсорбент при этом регенерируется. Печь, пройдя слой адсорбента, автоматически с большой скоростью возвращается в исходное положение и вновь двин ется в заданном направлении с установленной ранее скоростью. [c.182] За слоем адсорбента имеются два последовательно соединенных фиксирующих прибора, один из которых, как указывалось выше, основан на измерении теплопроводности, другой — на измерении теплового эффекта сгорания. Первый прибор фиксирует сумму данного компонента и неадсорбирующегося метана, второй (термохимический) — лишь тяжелые углеводороды (температура накала платиновой нитипе выше 500 С). Длина печи составляет одну треть от длины адсорбционной колонки, поэтому при движении печи от входа к выходу адсорбент за печью охлаждается и таким образом его адсорбционная способность восстанавливается, благодаря чему создаются условия для следующего цикла. В месте погружения колонки в печь в точках, отвечающих характеристической температуре компонентов смеси, происходит непрерывное обогащение, в результате чего выходные кривые имеют резко выраженный максимум. [c.182] Теплодинамический газоанализатор испытывался применительно к нефтегазовом у каротажу для определения малых концентраций углеводородов в воздухе. На рис. 65 показаны результаты разделения двух смесей. Цифры у пиков характеризуют температуры выделения компонентов, замеренных термопарой, в конце столба адсорбента. [c.183] Как видно из приведенного рисунка, результаты анализа, полученные в различных опытах, хорошо согласуются между собой. Температура выделения, являющаяся качественной характеристикой данного компонента, хорошо воспроизводится в разных опытах. [c.183] Владимировым и Л. А. Галкиным была предложена иная конструкция прибора для непрерывного анализа газовых смесей [29]. Считая, что способ анализа газовой смеси путем фракционного сожжения легких и тяжелых углеводородов на платиновых нитях электрического газоанализатора может приводить к существенным ошибкам (особенно в случае высоких концентраций метана и водорода) авторы предложили прибор, в котором разделение газовой смеси на компоненты осуществляется в результате замедленного прогревания адсорбента. Непрерывность работы прибора осуществляется благодаря наличию двух газоотборников и двух адсорбционных колонок с силикагелем. Для очистки воздуха (газа-носителя) в приборе предусмотрена третья колонка с силикагелем, снабженная электрообогревом для регенерации последнего. Прибор дает возможность раздельно определять в газовой смеси углеводородные компоненты, а также водород при различном их соотношении за весьма короткие промежутки времени. [c.183] Вернуться к основной статье