Газовый хроматограф для анализа микропримесей влаги

 

1. ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ ДЛЯ . АНАЛИЗА МИКРОПРИМЕСЕЙ ВЛАГИ, содержащий последовательно соединенные (ИСТОЧНИК газа-носителя, осушитель, влагоанализатор, увлажнитель газаносителя , узел ввода пробы, хроматографическую колонку и детектор, а также . термостабилиз Фующую систему для хроматографической колонки и увлажнителя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильной работы хроматографа при контроле технологических процессов, увлажнитель газа-носителя вьтолнен в виде трубки из пористого коррозионно-стойкого материала, служащей продолжением трубопровода для газа-носителя и установленной в герметичном сосуде, частично заполненном водой, причем W выход увлажнителя соединен с узлом ввода пробы через дроссель. 2. Хроматограф по п. 1, отличающийся тем, что трубка из пористого коррозионно-стойкого материала представляет собой фторо пластовзто, трубку у которой отноше;о ние длины к толщине стенки выбрано N5 в интервале 7-7,2. vl Ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

09 (И) .

А (51) С 01 N 31/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3566112/23-25 (22) 04.03.83 (46) 23.06.84. Бюл. № 23 (72) Ю.И. Борейко, А.М. Бусел, А.П. Веселов, В.Н. Липавский, Г.Г. Павлушков, Л.И. Панина, .Л.P. Парфененкова, В.Н. Педченко, Е.И. Рудич, К.И. Сакодынский, Г,З. Сахапов, А.И. Скибин, M.M. Ухабин и P.Т. Шияпов (71) Волгоградское специальное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" и Научно-техническое ооъединение АН СССР (53) 543 ° 544(088.8) (56) 1. Алексеева К.В., Соломатина Л.С.

Определение небольших количеств влаги в растворителях прямым газохроматографическим методом. Промышленность синтетического каучука", 1973, № 5, с. 12-14.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 682883, кл. С 0, N 31./08, 1974 (прототип). (54)(57) 1. ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ ДЛЯ

АНАЛИЗА ИИКРОПРИИЕСЕЙ ВЛАГИ, содержащий последовательно соединенные ,источник газа-носителя, осушитель, влагоанализатор, увлажнитель газаносителя, узел ввода пробы, хроматографическую колонку и детектор, а также,термостабилизирующую систему для хроматографической колонки и увлажнителя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильной работы хроматографа при контроле технологических процессов, увлажнитель газа-носителя выполнен в виде трубки из пористого коррозионно-стойкого материала, служащей продолжением трубопровода для газа-носителя и установленной в герметичном сосуде,I частично заполненном водой, причем выход увлажнителя соединен с узлом ввода пробы через дроссель.

2. Хроматограф по п, 1, о т л и- а ч а ю шийся тем, что трубка .из пористого коррозионно-стойкого маI териала представляет собой фторо! нластовую,трубку.у которой отноше1 ние длины к толщине стенки выбрано в интервале 7-7,2.

1099277

Изобретение относится к исследованию веществ с помощью хроматографии и может быть использовано при управлении технологическими процессами в области химического и нефте- 5 химического производства, в частности при азеотропной осушке изопрениэопентановой шихты или в процессе полимеризации изопрена в среде изопентана.

В процессе .каталитического синтеза для многих каталитических систем микропримеси влаги в продуктах являются ядами. Например, при производстве синтетического каучука типа СКИ-3 в изопрен-изопентановой шихте содержание влаги не должно быть больше

0,001Х веса, так.как при больших ее содержаниях происходит разрушение дорогостоящеге катализатора, ухудше- ?0 ние физико-механических свойств каучука.

Известен газовый хроматограф для определения влажности, включающий ис точник газа-носителя, узел ввода пробы, хроматографическую колонку, заполненную пористым полимерным сорбен. том, и детектор (1).

Однако для этой установки харак- 30 терна недостаточная чувствительность анализа.

Наиболее близким по технической сущности.,и достигаемому результату к ,предлагаемому хроматографу является газовый хроматограф для анализа микропримесей влаги, содержащий последовательно соединенные источник таза-носителя, осушитель, влагоанализатор, увлажнитель газа-носителя, узел ввода 40 пробы, хроматографическую колонку н. детектор, а также термостабилизирующую систему для.хроматографической колонки и увлажнителя (21 .

Однако в измененном хроматографе 45 увлажнитель газа-носителя работает в течение короткого промежутка време4 ни и не способен обеспечить стабильную работу хроматографа при контроле технологических процессов. 50

Целью изобретения является обеспе чение стабильной работы хроматографа при контроле технологических процессов.

Указанная цель достигается тем, что в газовом хроматографе для анали эа микропримесей влаги, содержащем последовательно соединенные источник газа-носителя, осушитель, влагоанализатор, увлажннтель газа-носителя, узел ввода пробы, хроматографическую. ,колонку и детектор, а также термостабилизирующую систему для хроматографической колонки и увлажнителя, увлажнитель газа-носителя выполнен в виде трубки иэ пористого коррозионно-стойкого материала, служащей продолжением трубопровода для газа-носителя и уста-, новленной в герметичном сосуде, частич. но заполненном водой, причем выход увлажнителя соединен с узлом ввода пробы через дроссель.

Трубка из пористого коррозионностойкого материала представляет собой фторопластовую трубку, у которой отношение длины к толщине стенки выбрано в интервале 7-7,2.

На фиг ° 1 показана схема предлагаемого хроматографа, на фиг. 2 — увлажнитель.

Газовый хроматограф состоит иэ системы поДачи газа-носителя (гелия), включающей баллон 1 с газом, редуктор

2 высокого давления, трубопровод 3, регулятора 4 давления, установленного на трубопроводе, осушителя 5, подключенного к трубопроводу через игольчатые эапорные вентили 6, влагоанализатора 7, установленного после осушителя 5, термостабилизирующей системы 8, увлажнителя 9, установленного в термостабилизнрукщей системе 8 на трубопроводе 3 с игольчатым запорным вентилем 10, трубопровода 11 для соединения увлажнителя 9 через дросселирующее приспособление 12 к узлу 13 ввода пробы, хроматографической колонки 14, установленной в термостабилизирующей системе 8, детектора 15 по теплопровод. е ности, соединенного с выходом колонки 14, выходного трубопровода 16, на котором расположен дополнительный влагоанализатор 17, имеющий на входе и выходе игольчатые запорные вентили

18. Влагоацализатор 17 может быть соединен с управляющей схемой термостабнлиэирующей системы.

Увлажнитель 9 (фиг, 2) состоит из сварного корпуса 19, имеющего в основании бобышку 20, нажнмных гаек

21 с обеих сторон корпуса с металлическими трубками 22, соединенных с трубопроводами 3 н 11, уплотнительных колец из фторопласта 23, упорных шайб 24 фторопластовой трубки 25 с соотношением длины к толщине

7,0-7,2:1, воды 26, уровень которой

77. 4

Э 10992 не превьппает высоту бобьппки основания корпуса, выходного отверстия 27 для лара.

При сборке .устройства используют трубопроводы из нержавеющей стали внутренним = 2 мм.

В корпусе увлажнителя 19 фторопла. стовую трубку 25 вставляют в уплотнительное кольцо 23 и шайбу 24 в бобьппку 20, надевают на другой ко- 10 нец трубки такое же фторопластовое кольцо 23 и шайбу 24, и оба конца трубки уплотняют нажимными гайками 21, имеющими металлические трубки 22 для подсоединения увлажнителя к тру- 15 бопроводам 3 и 11. Герметичность соединения проверяют регистрирующим прибором.

Трубки увлажнителя выполнены из. фторопласта, запорная арматура пред- 20 ставляет собой игольчатые запорные вентили, а дополнительный влагоанализатор соединен с управляющей с1 емой термостабилизирующей системы.

Осушитель 5 имеет емкость 0,8 л и подготовлен следующим образом. В холодном состоянии осушитель запол- . о няет просушенными при 350 С молеку.лярными ситами и приваривают к нему игольчатые запорные вентили 6. Затем 30 устанавливают осушительв муфельную

О печь и при 450 С под остаточным вакуумом

1-.2 мм рт.ст. отсасывают влагу в течение 8-10 ч. Перед установкой в устройство осушитель продувают гели35 ем.

Газовый хроматограф .работает следующим образом.

Газ-носитель из баллона 1 под давлением, установленным редуктором 2 40 и регулятором 4, по трубопроводу 3 поступает в осушитель 5 через игольча тый запорный вентиль 6 при закрытом игольчатом вентиле 10 и здесь осуша.ется до наличия влаги 0-0, 5 ррах, Контроль за степенью осушки осуществля ется влагоаналиэатором 7, который одновременно фиксирует содержание влаги и обеспечивает досушку газаносителя до требуемой величины вла- 50 ги. Затем открывают вентиль 10 и газ-носитель поступает в увлажнитель

9, установленный в термостабилизирующей системе 8, в которой создана температура 160 0, 1 С. 55

Гаэ-носитель в увлажнитель поступает по металлической трубке 22 во / фторопластовую трубку 25. На фиг.2. показана зона АБ — рабочая зона фторопластовой трубки. При нагреве воды 26 в объеме корпуса 19 увлажнителя образуется пар, который проходит через поры фторопластовой трубки и тем самым увлажняет газ-носитель, За счет герметичного соединения трубок 22 в бобьппке 20 нажимными гайками 21, фторопластовыми кольцами 23 и упорными шайбами 24 обеспечивается отсутствие микроутечки пара. Пар увлажнителя выводится через выходное отверстие 27.

После увлажнителя увлажненный гаэ. носитель по трубопроводу 11 через дросселирующее приспособление 12 поступает в узел 13 ввода пробы, а затем в хроматографическую колонку 14 вместе с пробкой в детектор по теплопроводности 15, далее по трубопроводу 16 через игольчатый запорный вентиль 18 — в дополнительный влагоаналиэатор 17 для контроля эа влагой и, при необходимости в анализатор, управления схемой термостабилизирующей системы. Через другие вентили 18 производится вывод анализируемой пробы.

Газ-.носитель (гелий) подвергают осушке до содержания в нем влаги не более 0,5 рр, а затем увлажняют его до достижения соотношения концентрации влаги и гелия 1: 2,0 "10 . 2,2 ° 10, измеряют зто соотношение на выходе из хроматографической колонки и поддерживают указанную концентрацию посто-! янно в процессе анализа за счет регулирования давления газа-носителя и (или) температуры окружающей среды.

Сорбент-йолисорб 10 дополнительно обрабатывают ацетоном, соляной кислотой и кипятят в этиловом спирте, а затем высушивают при 200-220 С о

8-10 ч в токе азота. Приведенная совокупность технологических операций и соответствующих режимов является оптимальной. При определении микровлаги в изоПрен-изопентановой шихте появляется пик воды при введении практически сухой шихты, у которой помутнения не наблюдается даже при замораживании ее до -80 С, причем о этот так называемый "ложный пик" увеличивается с увеличением влаги в газе-носителе, а время выхода его совпадает с временем выхода его из образца. В табл. 1 показаны данные по высоте "ложного" пика разной влажности газа-носителя.

1099 27 7 å 2 1

С пт где С

С

1 пя

Высота "ложного" пика,мм Влажность газа-носителя ррщ

Влажность образца, вес.Ж

О

О

О

16,5

О б0

28

Таблица 2

Соотношение влага:гелий

Влажность газаносителя, рр е

1.: 10

1: 2 ° 10

1: 10

2,0

7,0

10,5

При добавлении к такому образцу влаги пропорционально увеличивается высота "ложного" пика при постоянстве влажности газа-носителя.

Зависимость чувствительности по 5 влаге, выраженной в мм высоты пика воды, приходящихся на 0,001 вес.X влаги в пробе (максимально допускается влажность), от содержания вла,ги в газе-носителе показана в табл.2. О

Из табл. 2 видно, что оптимальным соотношением для определения микровлаги в изопрен-изопентановой шихте является соотношение влага:гелий

1:2,0 ° 10 — 2,2 ° 10 . При влажности

Ф

rasa-носителя от О до 10 ррах опреде. ление микровлаги порядка 0—

0,0005 вес.7 практически невозможно без многократного увеличения дозы или силы тока на чувствительные эле- ?О менты детектирующего устройства вещества из-за адсорбции влаги из образ- ца стенками колонки и сорбентом. При„ влажности газа-носителя выше 50 ррах происходит потеря чувствительности из"за переувлажнения газа-носителя.

Высота пика воды, приходящаяся на 0,001 вес.Ж в пробе, мм

При подборе фторопластовой трубки в увлажнитель производят испытание одной трубки из исходного материалаI фторопласта, а последующие рассчитыва ют по формуле — влажность рассчитываемой трубки, — влажность испытанной трубки . — площадь поверхности испытанной трубки; — площадь поверхности рассчитываемой трубки; — толщина испытанной трубки; — толщина рассчитываемой трубки.

За счет проведения экспресс-анали. за шихты и возможности управления производственным процессом сокращен расход реагентов на 1 т каучука

СКИ-3 и, следовательно, себестоимость каучука.

Таблица 1

1099277

Продолжение табл. 2 оотношение влага:гелий

12,0

12,0

11,5

10,5

108

10,4

Высота пика воды.; приходящаяся на 0,001 вес.Х в пробе, мм

1: 2,2.10

1: 2,0 10

1: 1,7 10

1: 1,1 10.

1: 0,9-10

Влажность газа,носителя, ррах

1099277

ЮхИ ьуа

Фиг.2

Составитель Э. Скорняков

Техред С.Легеэа Корректор И. Эрдейи

Редактор П. Коссей

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 и

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4366/38