Адсорбент для газовой хроматографии

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1и735992

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 04.07.77 (21) 2502879/23-25 (51) М. Кл. с присоединением заявки,¹-(23) Приоритет—,б 01 N 31/08

Государствеииый комитет

Опубликовано 25.05.80. Бивал,.н тень .х!Ъ 19 (53) УДК 543.544 (088.8) до делам изобретений к открытий

Дата опубликования описи и«я 28.05.80

H. Э. Г1<>длина, С. М. Ра овская, С. А. Егор: «а и И. К. Кучкаева (72) Авторь< изобре-«иин

Научно-исследовательский институт химии Саратовского ордена

Трудового Красного Знамени государственного университета им. Н. Г. Чернышевского

I (71) Заявитель (54) АДСОРБЕНТ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Изобретение относится к способу газохроматографического разделения смесей предельных и непредельных углеводородов нормального и изостроения и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известно использование в качестве адсорбентов или носителей жидких фаз в газовой хроматографии различных веществ: кремнеземистых соединений, синтетических и природных цеолитов, а также пористых полимерных материалов различной полярности (1), (2) и (3) .

В большинстве случаев перечисленные .сорбенты и носители не обладают одновременно механической прочностью, высокой селективностью,, термостабильностью и достаточной скоростью десорбции, что затрудняет быстрое и полное разделение веществ с близкими физико-химическими свойствами

Кроме того, многие из них обладают заметной адсорбционной и каталитической активностью, что ухудшает их разделительные свойства. Они требуют, как правило, дополнительной обработки: модифицирования, нанесения жидких и полимерных фаз, применения связующих, специальных установок для грануляции и формования зерен необходимого размера. Это затрудняет и удорожает способ их подготовки.

Известен способ разделения смесей углеводородов С вЂ” C> методом газоадсорбционной хроматографии с использованием в качестве адсорбента промышленного розового гидроксида кобальта (11) (4).

Недостатком этого способа является невысокая термостойкость гидроксида кобальта (11), не позволяющая поднять темпера10 туру разделения выше 100 С, так как в интервале 100 — 110 С Со (ОН) з переходит в окисные формы, резко уступающие по селективности исходному препарату. Вследствие этого, использование гидроксида кобальта в качестве адсорбента при анализе более высококипящих углеводородов (С в—

Сто) практически невозможно.

Цель изобретения — разработка способа хроматографического разделения предель2о ных и непредельных углеводородов нормального и изостроения состава от Ст до Сто.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве адсорбента предложено применять гидроксид кадмия (П).

735992

Он обладает достаточно высокой механической прочностью и термостойкостью (до 150 С), что позволяет вести на нем процесс разделения более тяжелых углеводородов в интервале температур от 30 до

150 С.

Кроме того, адсорбент не требует никакой предварительной обработки, кроме рассева на определенную фракцию (0,25 — 0,5 мм).

Как показали проведенные опыты, при использовании гидроксйда кадмия (П) достигается достаточно полное и четкое разделение сложных смесей углеводородов, содержащих от 12 до 20 компонентов. Применение программированного повышения температуры колонки сокращает время анализа, которое для всех смесей в среднем не превышает 20 — 30 мин.

Процесс разделения можно вести на любом хооматографе с использованием пламенно-ионизационного детектора или детектора по теплопроводности. Длина колонки варьируется от 1,0 до 4,0 м (d = 0,4 см); скорость газа-носителя (гелия) от 10 до

50 мл/мин. Программированное повышение температуры колонки осуществлялось со скоростью 3 — 10 С/мин. Испытания проводились на хроматографе марки «Цвет-100».

Ниже приведены примеры разделения смесей углеводородов с использованием в качестве адсорбента гидроксида Cd (II).

Пики на хроматограммах, обозначенные цифрами, соответствуют компонентам разделяемых смесей.

Пример 1. Модельная смесь углеводородов состава С вЂ” С7. 1 — метан, 2 — этан, 3 — эт .лен, 4 — пропан, 5 — пропилен, 6 — изобутилен, 7 — н. бутан, 8 — а-бутилен, 9 — транс-бутилен, 10 — изобутилен, 11— цис-бутилен, 12 — изопентан, 13 — н. пентан, 14 — изогексан, 15 — н. гексан, 16 — изогептан, 17 — н. гептан.

На фиг. 1 представлена хроматограмма смеси, полученная в следующих условиях: детектор ионизационно-пламенный, длина колонки 4,0 м, скорость газа-носителя

40 мл/мин, температура опыта 50 †1 С, скорость подъема температуры колонки

10 С/мин, величина пробы 0,2 мкл, время анализа 25 мин.

Пример 2. Промышленная смесь состава

С вЂ” С .. 1 — метан, 2 — этан, 3 — этилен, 4 — пропан, 5 — пропилеи, 6 — пропадиен, 7 — изобутан, 8 — н. бутан, 9 — бутен-1, 10 — изобутилен, 11 — транс-бутен-2, 12— цис-бутен-2, 13 — метилацетилен, 14 дивинил, 15 — изопентан, 16 — н. пентан, 17 — 2,2-диметилбутан, 18 — пентен-1, 19—

2-метилбутен-1, 20 — транс-пентен-2, 21— цис-пентен-2.

На фиг. 2 представлена хроматограмма смеси, полученная в следующих условиях: длина колонки 3,0 м, скорость газа-носителя (гелия) 30 мл/мин, температура опыта 30—

140 С, скорость подъема температуры колонso

Разделение смеси № 3 и № 4 на практике осуществляется на стометровой капиллярной колонке с использованием в качестве жидкой фазы сквалана.

Таким образом, предлагаемый адсорбент при разделении сложных углеводородных смесей характеризуется высокой геометрической однороцностью (Sar = 15 — 20 м /г, r I,. = 1000 А), механической прочностью и более высокой термостойкостью по сравнению с гидроксидом кобальта (II), что дает возможность осуществлять селективное разделение более BblcoKOKHIlslwHx углеводородных смесей с длиной цепи С 8 — С 0. ки 6 С/мин, величина пробы 1 0 мл. В указанных условиях достигается четкое разделение данной смеси в течение 30 мин.

В практике работы заводских и исследовательских лабораторий для этой цели обычно используются комбинированные колонки длиной до 10 м, заполненные алюмогелем, модифицированным едким натрием, на который затем наносится диэтиленгликоль или сквалан. Подготовка этого адсорбента включает следующие стадии: прока16 ливание при 300 С, обработка 3 /0-ным раст, вором NaOH в течение 24 ч, сушка при

100 С и затем нанесение 2 /0 жидкой фазы. Скорость газа-носителя составляет 80 мл/мин, время анализа 60 — 90 мин. Недостатком изложенного выше метода также является высокая гигроскопичность алюмогеля, обусловливающая малый срок службы хроматографических колонок (менее месяца) .

Пример 3. Изомеризат С состава: 1— и. гептан, 2 — 2,2,3,3-тетраметилбутан, 3.— гф 2,2-диметилгексан, 4 — 2,4-диметилгексан, 5 — 2,2,3-триметилпентан, 6 — 3,3-диметилгексан, 7 — 2,3,3-триметилпентан, 8 — 2,3диметилгексан, 9 — 2-метилгептан, 10

4-метилгептан, 11 — 3,4-диметилгексан, 12—

З-этилгексан, 13 — З-метил гептан, 14 н. октан.

На фиг. 3 приведена хроматограмма смеси, полученная в следующих условиях: детектор — катарометр, длина колонки 2,5 м, скорость газа-носителя 20 мл/мин, темперащ тура опыта 70 — 150 С, скорость подъема температуры колонки 6 С/мин, величина пробы 7,0 мкл, время анализа 17 мин.

Пример 4. Изомеризат Сэ состава: 1 н. октан, 2 — 2,3,5-триметилгексан, 3

2,4-диметилгептан, 4 — 2,6-диметилгептан, 3S 5 — 2,5-диметилгептан, 6 — 3,3-диметилгептан, 7 — 2,3-диметилгептан, 8 — 4-этилгептан, 9 — З-этилгептан, 10 — 2-метилоктан, 11 — З-метилоктан, 12 — н. нонан.

На фиг. 4 приведена хроматограмма смеси, полученная в следующих условиях: детектор — ионизационно-пламенный, длина колонки I 0 м, скорость газа-носителя

30 мл/мин, температура опыта 80 — 150 Ñ, скорость подъема температуры колонки

6 С/мин, величина пробы 0,5 мкл, время анализа 20 мин.

735992

25 фие.1

/а

Указанный адсорбент выпускается промышленностью, не требует никакой дополнительной химической обработки и нанесения жидких фаз, что обусловливает значительное удешевление процесса разделения и сокращение времени анализа.

Формула изобретения

Применение гидроксида кадмия (11) в качестве адсорбента в газовой хроматогграфии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3677938, кл. 73-23!, опублик. 1972.

2. Патент Франции № 2091714, кл. G 01 N 31/08, опублик. 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 481295, кл. G 01 N 31/08, 1975.

4. Авторское свидетельство СССР № 442420, кл. G 01 N 31/08, 1974 (прототип) .

735992

Фиг. 4

0 мин

Составитель Э Скорняков

Редактор П. Горькова Техред К.Шуфрич Корректор Е. Папп

Заказ 2418/36 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4