Способ разделения многокомпонентных жидких смесей по температуре кипения

 

ОПИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ » 4l 9233

Союз Соаееепх

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 19.05.72 (21) 1787228/26-25 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 15.03.74. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 13.08.74 (51) М. Кл. В Old 15/08

G 01n 31/08

Гасударственный камитет

Савета Мннистрав СССР на делам изобретений и открытий (53) УДК 543.544(088.8) (72) Автор изобретения

И. P. Клесмент

Институт химии АН Эстонской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЖИДКИХ

СМЕСЕЙ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ КИПЕНИЯ

Изобретение предназначено для разделения многокомпонентных смесей органических соединений по температуре кипения и может быть использовано для анализа или выделения индивидуальных соединений в промышленном масштабе.

Для разделения многокомпонентных смесей по температуре кипения используют четкую ректификацию или препаративную газовую хроматографию с программированием температуры колонки.

Разделительная способность ректификационных колонок не превышает 100 теоретических тарелок, одна операция лабораторного фракционирования продолжается от 1 до

3 дней, вследствие чего изменяется структура нестабильных веществ, кроме того, используемые для этих целей установки не пригодны для разделения количеств вещества менее

50 г.

Разделительная способность препаративных хроматографических колонок обычно выше

1000 теоретических тарелок, одна операция разделения продолжается 0,5 — 2 час, но количество разделяемого вещества не превышает нескольких граммов. Разделяемое вещество подают в колонку в один прием. Для предотвращения перегрузки колонки соотношение вещества и неподвижной фазы в колонке не должно превышать определенной величины, что ограничивает пропускную способность колонок. Количественное выделение разделенных фракций из газа-носителя затруднено.

Для повышения степени разделения предлагается способ, по которому пары смеси в потоке газа-носителя непрерывно подают в хроматографическую колонку с сорбентом, где их подвергают хроматографическому разделению при такой же программе повышения темпера10 туры, как и при испарении смеси. Кроме того, для повышения степени улавливания фракций в качестве газа-носителя используют пары легкоконденсирующихся жидкостей, например воды.

15 Разделение проводится сочетанием методов ректификации и газовой хроматографии.

Предварительное грубое разделение проводят методом ректификации, а точное разделение методом газовой хроматографии. Вещество, 20 разделенное в ректификационной колонке, поступает в хроматографическую колонку непрерывно, вследствие чего исключается перегрузка хроматографпческой колонки. Температуру ректификационной и хроматографической ко25 лонок поднимают синхронно.

Для упрощения схемы разделения, уменьшения эксплуатационных расходов и обеспечения количественных выходов в качестве газа-носителя используют пары воды или дру30 гих жидкостей, церастворяющих разделяемые

419233

55 вещества, а ток пара через колонки осуществляется применением вакуума в конце системы. Хроматографирование в вакууме уменьшает также расход пара и понижает температуру колонок.

На чертеже показана схема потока разделяемого вещества и узлы установки, применяемой для реализации предлагаемого способа.

Установка включает в себя дроссельный вентиль 1, куб 2, нагреватель 3 куба, ректификационную колонку 4, хроматографическую колонку 5, термостат 6 хроматографической колонки, конденсатор 7, вакуумный приемник

8, маностат 9.

Пар жидкости, применяемый в качестве газа-носителя, может иметь низкое, а также атмосферное давление. Количество пара и вакуум в системе регулирует дроссельный вентиль 1.

Пар проходит через куб 2, в котором находится разделяемое вещество, и ректификационную колонку 4, которая имеет разделительную способность 5 — 10 теоретических тарелок.

Грубо фракционированное вещество попадает в хроматографическую колонку 5, температуру которой поднимают линеарно с помощью термостата 6 со скоростью 30 — 60 град/час. В отличие от обычной ректификации температуру ректификационного куба поднимают также линеарно, синхронно с температурой хроматографической колонки, обе температуры являются близкими.

Для разделения компонентов по температуре кипения в хроматографической колонке пригодны только неполярные неподвижные фазы (апиезоны, силиконовые масла и т. п.), а сопротивление насадки не должно превышать 500 — 600 мм рт. ст. В остальном колонки не отличаются от обычных препаративных колонок. Вещество, попадающее в хроматографическую колонку, растворяется в неподвижной фазе в начале колонки, и каждый компонент передвигается далыпе только тогда, когда температура колонки достигает оптимальной температуры выхода этого компонента. Разделенные компоненты, выходящие из колонки, конденсируются вместе с паром (газом-носителем) в конденсаторе 7, это исключает потери с уходящим газом-носителем.

Фракции отбирают через каждые 5 — 15 мин через вакуумный приемник 8. Вакуум регулируется маностатом 9, при применении водяного шара остаточное давление поддерживается не ниже 50 мм рт. ст.

Для установления корреляции: температура кипения отбираемых фракций — температура газохроматографической колонки, необхо5

35 димо калибровать применяемый прибор эталонами, например, в случае фракционирования углеводородов — н-парафинами.

Пропускная способность установки зависит, в основном, от количества неподвижной фазы в газохроматографической колонке, это должно в 3 — 6 раз превышать количество фракций, отбираемых в 1 час.

Расход водяного пара следует регулировать таким образом, чтобы его количество превышало среднее количество отбираемых фракций в 2 5 — 8 раз.

Предлагаемым способом можно фракционировать соединения, кипящие до 400 С. Так как температуру установки поднимают медленно, можно применять газохроматографические колонки с большим диаметром, чем при обычной препаративной хроматографии, и соответственно достигать высокой производительности установки.

Пример лабораторного разделения.

Вещество: 25 г сланцевой смолы полукоксования, кипящей в пределах 80 — 300 С. Хроматографическая колонка: длина 2,5 м, диаметр

12 мм, насадка 23 r апиезона L, 22 /о от носителя (рисорб С, 0,3 — 0,4 мм). Расход водяного пара 16 r/÷àñ. Температура колонок в начале программирования 90 С, в конце—

230 С, скорость подъема температуры

40 град/час. Продолжительность разделения

4 час.

Фракции отбирали через каждые 10 мин, их количество составляло 0,2 — 1,2 г. Н-парафины, присутствующие в смоле, были разделены друг от друга количественно. Частично были разделены и н-парафины и соответствующие

1 — олефины, температуры кипения которых отличаются на 2 — 3 .

Предмет изобретения

1. Способ разделения многокомпонентных жидких смесей по температуре кипения, заключающийся в испарении смесей при постепенном повышении температуры в поток газа-носителя, регистрации состава пара и улавливапии его путем конденсации, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью повышения степени разделения, пары смеси в потоке газа-носителя непрерывно подают в хроматографическую колонку с сорбентом, где их подвергают хроматографическому разделению при такой же программе повышения температуры, как и при испарении смеси.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения степени улавливания фракций, в качестве газа-носителя используют пары легкокондепсирующихся жидкостей, например воды.

419 33

Составитель Л. Жаркова

Техред Л. Богданова

Редактор И. Шубина

Корректор Л. Чуркина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1854/3 Изд. № 1387 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5