SU721748A1 - Газовый хроматограф - Google Patents

Description

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к хроматографам, применяемым в нефтепереработке, нефтехимии и других отраслях промышленности, в том числе и для анализов, проводимых при высоких температу- ⁵ рах (более 200°С) в термостате.

Известны хроматографы, содержащие термостат, в котором размещаются система дозирования, разделительная колон- ка и детектирующее устройство [11 ·

В таких хроматографах система дозирования представляет собой пробозаборную петлю, связанную с коммутирующим устройством, выполненным в виде многоходового исполнительного крана мембранного или золотникового типа.

Расположение крана в термостате обеспечивает в известном хроматографе высокую точность количественных определений состава анализируемого вещества методом абсолютной градуировки.

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы при вы2 соких температурах (более 200°С), создаваемых в термостате хроматографа при анализах состава многокомпонентных смесей. Этот недостаток объясняется тем, что при указанных температурах все известные коммутирующие устройства не надежны в работе из-за их низкой термостойкости или наличия подвижных быстро изнашивающихся элементов.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является хроматограф, в котором осуществляется бес— крановый ввод пробы в хроматографическую колонку [2J , содержащий источник газа-носителя, источник анализируемого продукта, установленную в термостате пробозаборную петлю, ко входу которой подключены источник анализируемого продукта и через клапан, связанный с программатором, первый регулятор давления газа-носителя, а к выходу пробозаборной петли через дроссель подсоединена хроматографическая колонка, выход которой связан с детектором, а вход под721748 ключей ко второму регулятору давления газа-носителя.

Поскольку в известном устройстве в зоне термостата отсутствуют какие-либо клапаны, а дозирование анализируемого продукта осуществляется за счет создания встречных потоков газа-носителя, надежность этого устройства при повышенных температурах термостата' значительно выше, чем надежность хроматографов с крановыми пробовводными устройствами.

Однако и это известное устройство обладает значительным недостатком, заключающимся в низкой точности количественных измерений состава.

Этот недостаток объясняется следующим. ‘

В известном хроматографе анализируемый продукт в пробозаборной петле находится под давлением, величина которого, а следовательно и величина дозы, зависят от‘ точности стабилизации потоков анализируемого продукта и газа-носителя соответствующими регуляторами давления. Поскольку основная погрешность регуляторов давления, как правило, составляет не менее ± 1%, то погрешность дозирования, зависящая от погрешности каждого регулятора давления, может составить + 2%.

Поскольку давление анализируемого вещества в пробозаборной петле формируется с помощью дроссельных делителей, размещенных в зоне окружающего воздуха, то колебания окружающей температуры сказываются па величине дозы.

Величина дозы зависит от барометрического давления.

В результате суммарная погрешность известного хроматографа от колебания веса дозы анализируемого продукта может достигать 3-4%, что недопустимо при количественных обсчетах хроматограмм.

Целью изобретения является повышение точности хроматографического анализа.

Цель достигается тем, что предлагаемый хроматограф снабжен задатчиком и повторителем, командная камера которого связана с выходом задатчика, а также подключенным к программатору дополнительным клапаном, через пневмоконтакт которого выход повторителя связан с выходом пробозаборной петли. Задатчик выполнен' в виде источника постоянного давления, связанного через контакт пружинного пневмореле с выходным штуце ром и термобаллоном, размещенным в термостате.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже.

В термостате 1 размещены последовательно соединенные пробозаборная петля 2, дроссель 3, хроматографическая Колонка 4 и дртектор 5. Ко входу пробозаборной петли 2 через клапан 6 и дроссель 7 подключен первый регулятор давления 8 газа-носителя, а через дроссель 9 подключен регулятор давления 10 анализируемого продукта.

Непосредственно ко входу разделительной колонки 4 подключен второй регулятор давления 11 газа-носителя. Устройство снабжено также дополнительным клапаном 12, повторителем 13, задатчиком давления 14, выход которого подключен к командной камере 15 повторителя 13, и программатором 16. При этом программатор 16 связан с командными камерами клапанов 6 и 12 (команды P_t ) и P_t ), а рабочая камера 17 повторителя 13²через пневмоконтакт (элемент сопло-заслонка) клапана 12 подключена к выходу пробозаборной петли 2. Задатчик давления 14 выполнен в виде источника 18 постоянного давления, снабженного манометром 19 и связанного с термобаллоном 20 и выходным штуцером (на чертеже не показан) через контакт пневмореле 21. Верхний контакт пневмореле 21 закрыт под действием пружины 22, а командная камера пневмореле 21 связана через пневмотумбпер 23 с источником командного давления (на чертеже не показан). Объем термобаллона 20 составляет 98% объема всей замкнутой системы, образованной термобаллоном 20, командной камерой 15 повторителя 13 и линиями связи, соединяющими указанные элементы. Выходные сигналы описанного хроматографа регистрируются самописцем 24.

Устройство работает следующим обр азом.

Газ-носитель от регулятора давления 11 поступает с постоянным давлением на вход хроматографической колонки 4, в результате чего в колонке 4 и детекторе 5 устанавливается постоянный расход газа-носителя. Цикл анализа начинается с момента отбора пробы анализируемого продукта в пробозаборную петлю 2. Перед началом цикла анализа под действием 'единичных' сигналов Р. и Р, (Р,

М ' 9 ' 1 =P_t = 1) программатора 16 клапан 6 открыт, а клапан 12 закрыт. При подаче от программатора 16 сигналов P_t = = = О под действием подпоров (на чертеже обозначены штриховкой) открывается клапан 12 и закрывается клапан 6. При этом прекращается поток газа-носителя от регулятора давления 8, в результате чего открывается встречный поток анализируемого продукта, заполняющего пробозаборную петлю 2. С выхода пробозаборной петли 2 анализируемый продукт через открытый контакт клапана .12 поступает в зону постоянного давления - рабочую камеру 17 повторителя 13· Величина дозы заполняющей пробозаборную петлю 2 (от г, А до т. В схемы), при всех циклах анализа остается неизменной и определяется объемом пробозаборной петли 2 и величиной давления Pj в камерах повторителя фЗ.

Давление вырабатывается задатчиком давления 14. При одновременном появлении на выходе программатора 16 сигналов Р, , =P_V =1 клапан 12 закрывается, а клапан 6 открывается, и анализируемый продукт вытесняется под действием газа-носителя из пробозаборной петли 2 через дроссель 3 в хроматографическую колонку 4. При этом давление на входе колонки 4 сохраняется постоянным. Обязательным условием ввода пробы в хроматографическую колонку 4 является создание положительного перепада на дросселе 3, т. е. давление Р₅ в т. Б схемы должно быть больше давления Р„ в т. В схемы (Р_ь> Р_в ). Выполнения этого условия достигают настройкой давле- ,_п ний на выходах регуляторов давления 8, 11 и настройкой сопротивления дросселя7. После ввода пробы в хроматографическую колонку 4 дальнейшая работа хроматографа протекает обычно: после разделе- ₄₅ ния пробы компоненты анализируемого вещества появляются на выходе детектора 5, сигналы которого регистрируются самописцем 24.

При изменении величины дозы анализируемого продукта, отбираемого в пробозаборную петлю 2, необходимо изменить давление задания Р₉ в командной камере 15 повторителя 13. Для этого при помощи тумблера 23 на некоторое время открывают верхний контакт пневмореле 21 и источником 18 по манометру 19 настраивают давление, эквивалентное величине дозы. После настройки величины дозы тумблером 2 3 снимают командный сигнал с пневмореле 21. В результате под действием пружины 22 закрывается верхний контакт пневмореле 21 и отрегули5 рованное давление Р^ отсекается в преде лах замкнутой системы, образованной термобаллоном 20 и командной каме рой 15 повторителя 13.

Таким образом дозе анализируемого продукта, отбираемая в' пробозаборную петлю, зависит только от давления в рабочей камере повторителя и не зависит от колебаний давления газа-носителя и анализируемого продукта, а также не зависит от колебаний барометрического давления и окружающей температуры.

В то же (время точность стабилизации давления повторителем рысокая. Это объясняется тем, что повторитель не имеет пружины и поэтому его основная погрешность не превышает ± 0,5%. При этом давление задания в командной камере благодаря тому, что эта камера входит в замкнутую систему, включающую размещенный в зоне постоянной температуры: (в термостате) термобаллон, стабилизируется с очень высокой точностью (погрешность стабилизации не более ±0,15%) при колебании температуры на ± 20°С и температуре окружающего воздуха +20°С.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к области аналитического приборостроени , а именно к хроматографам, примен емым в нефтепереработке , нефтехимии и других отрасл х промышленности, в том числе и дл  анали зов, проводимых при высоких температурах (более 200°С) в термостате. Известны хроматографы, содержащие термостат, в котором размещаютс  систе ма дозировани , разделительна  ксхлон- ка и детектирующее устройство 1 . В таких хроматографах система дозировани  представл ет собой пробозабор- ную петлю, св занную с коммутирующим устройством, выполненным в виде многоходового исполнительного крана мембранного или золотникового типа. Расположение крана в термостате обеспечивает в известном хроматографе высокую точность количественных определений состава анализируемого вещества методом абсолютной градуировки. Недостатком известного устройства  в л етс  низка  надежность работы при высоких температурах (более 200 С), создаваемых в термостате хроматографа при анализах состава многокомпонентных смесей . Этот недостаток объ сн етс  тем, что при указанных температурах все известные коммутирующие устройства не на- дежшы и работе из-за их низкой термостойкости или наличи  подвижных быстро изнащивающихс  элементов. Ближайщим техническим рещением к предлагаемому изобретению  вл етс  хроматограф , в котором осуществл етс  бескрановый ввод пробы в хроматографигче- скую колонку 2 , содержащий источник газа-носител , источник анализируемого продукта, установленную в термостате пробозаборйую петлю, ко входу которой подключены источник анализируемого продукта и через клапан, св занный с программатором, первый регул тор давлени  газа-носител , а к выходу пробозаборкой петли через дроссель подсоединена хроматографическа  колонка, выход которой св зан с детектором, а вход подключей ко второму регул тору давлени  газа-носнт(;л . Поскольку в известном устройстве в зоне термостата отсутствуют какие-либо клапаны, а дозирование анализируемого продукта осуществл етс  аа счет соз Дани  встречных потоков газа-носител , надежность этого устройства при повышенных температурах термостатазначительно выше, чем надежность хроматогра фов с крановыми пробовводными устройст вами. Однако и это известное устройство , обладает зиачи1 епьны.м недостатком, за .ключающимс  в низкой точности количест венных измерений состава. Этот недостаток объ сн етс  следующим . В известном хроматографе анализируeNflb продукт в пробозаборной петле находитс  под давлением, величина которого , а следовательно и величина дозы, завис т от точности стабилизации потоков анализируемого продукта и газа-носите™ л  соответствующими регул торами давлени . Поскольку основ ш  гюгрезиность регул торов давлени , как правило, составл ет ие менее ± 1%, то погрешность дозировани , завис ща  от погрешности каждого регуЛ51тора давлени , может составить ± 2%. Поскольку давление анализируемого вещества в пробозаборной петле формируетс  с помощью дроссельных делителей . размещенных в зоне окружающего воздуха , то колебани  окружающей температуры сказываютс  на величине дозы. Величина дозы зависит от барометрического давлени . В результате суммарна  погрещность и.звестного .хроматографа от колебани  ве са дозы анализируемого продукта молсет достигать 3-4%, что недопустимо при ко личественных обсчетах хроматограмм. Целью изобретени   вл етс  повыщение точности хроматографического анали за. Цель достигаетс  тем, что предлагае мый хроматограф снабжен задатчиком и повторителем, командна  камера которог св зана с выходом задатчика, а также подключенным к программатору дополнительным клапаном, через пневмоконтакт которого выход повторител  св зан с вы ходом пробозаборной петли. Задатчик вы полнен в ввде источника посто нного давлени , св занного через контакт пружинного пневмореле с выходным штуцеом и термобаллоном, размещенным в термостате. Предлагаемое устройство изображено на чертеже. В термостате 1 размещены последовательно соединенные пробозаборна  петл  2, дроссель 3, хроматографическа  колонка 4 и детектор 5, Ко входу пробозаборной петли 2 через клапан 6 и дроссель 7 подключен первый регул тор давлени  8 газа-носител , а через дроссель 9 подключен регул тор давлени  10 анализируемого продукта. Непосредственно ко входу разделительной колонки 4 подключен второй регул тор давлени  11 газа носител . Устройство снабжено также дополнительным клапаном 12, повторителем 13, задатчиком давлени  14, выход которого подключен к командной камере 15 повторител  13, и программатором 16.. При этом программатор 16 св зан с командными камерами клапанов 6 и 12 (команды Р. ) и Р ), а рабоча  камера 17 повторител  13 через пневмоконтакт (элемент сопло-заслонка ) клапана 12 подключена к выходу пробозаборной петли 2, Задатчик давлени  14 выпЬлнен в виде источника 18 посто 1щого давлени , снабженного манометром 19 и св занного с термобаллоном 20 и выходным штуцером (на чертеже не показан) через контакт пневмореле 21. Верхний контакт пневмореле 21 закрыт под действием пружины 22, а командна  камера пневмореле 21 св зана через пневмотумбпер 23 с нсточником комавдного давлени  (на чертеже не показан ). Объем термобаллона 20 составл ет 98% всей замкнутой системы , образованной термобаллоном 2О, командной камерой 15 повторител  13 и лини ми св зи, соедин ющими указанные элементы. Выходные сигналы описанного хроматографа регистрируютс  самописцем 24. Устройство работает следующим обр азом. Газ-носитель от регул тора давлени  11 поступает с посто нным давлением ЕШ вход хроматографической колонки 4, в результате чего в колонке 4 и детекторе 5 устанавливаетс  посто нный расход газа-носител . Цикл анализа начинаетс  с момента отбора пробы анализ1фуемо1 о продукта в пробозаборную петлю 2. Перед началом цикла анализа под действием единичных сигналов Р, и t (Р. Мо 1 57 Р 1) программатора 16 клапан 6 открыт, а клапан 12 закрыт. При подаче от программатора 16 сигналов Р F О под действием подпоров (на чертеже обозначены штриховкой) открываетс  клапан 12 и закрываетс  клапан 6. При этом прекращаетс  поток газа-носител  от регул тора давлени  8 в результате чего открываетс  встречны поток анализируемого продукта, заполн ю щего пробозаборную петлю 2. С выхода пробозаборной петли 2 анализируемый продукт через открытый контакт клапана .12 поступает в зону посто нного давлени  - рабочую камеру 17 повторител  13- Величина дазы заполн ющей пробозаборную петлю 2 (от т, А до т. В схемы ), при всех циклах анализа остаетс  неизменной и определ етс  объемом пробозаборной петли 2 и величиной давлени  Р, в камерах повторител  1,3. Давление F вырабатываетс  задатчиком давлени  14. При одновременном tic  влении на выходе программатора 16 сигналов Р. , Р. . 1 клапан 12 закры 1 г, ваетс , а клапан о открываетс , и анализируемый продукт вытесн етс  под дей ствием газа-носител  из пробозаборной петли 2 через дроссель 3 в хроматографическую колонку 4. При этом давление на входе колонки 4 сохран етс  посто нным . Об зательным условием ввода пробы в хроматографическую колонку 4  вл  етс  создание положительного перепада на дросселе 3, т. е, давление Pg в т, Б схемы должно быть больше давлени  FВ Т. В схек-гы (Р Pg). Выполнени  этого услови  достигают настройкой давлений на выходах регул торов давлени  8, 11 и настройкой сопротивлени  дроссел 7 После ввода пробы в хроматографиче- скую колонку 4 дальнейша  работа хрома тографа протекает обычно: после разделени  пробы компоненты анализируемого вещества по вл ютс  на выходе детектора 5, сигналы которого регистрируютс  самописцем 24. При изменении величины дозы анали- зируемого продукта, отбираемого в пробозаборную петлю 2, Ь1еобходимо изменить давление задани  Рд в командной камере 15 повторител  13. Дл  этого при помощи тумблера 23 на некоторое врем  открывают верхний контакт пиевмореле 21 и источником 18 по манометру 19 настраивают давление, экрпвллентное величине дозы. 11осле Hric тройки величины дозы 86 тумблером 23 снимают командный сигнал с пневмореле 21. В результате под действием пружины 22 закрываетс  верхний контакт пневмореле 21 и oTpei-улированное давле1ше Р отсекаетс  в пределах замкнутой системы, образованной термобаллоном 20 и командной кa fepoй 15 повторител  13. Таким образом дозе анализируемого продукта, отбираема  в гтробозаборную петлю, зависит только от давлени  в рабочей камере повторител  н не зависит от колебаний давлени  газа-носител  и анализируемого продукта, а также не зависит от колебаний барометрического давлени  и окружающей температуры. В то же |Врем  точность стабилизации давлени  повторителем рысока . Это объ сн етс  тем, что повторитель не имеет пружины н поэтому его основна  погрешность не превышает ± 0,5%. При атом давление задани  в командной камере бла1Х1дар  тому, что эта камера входит в замкнутую cиcтe y, включающую размещенный в зоне посто нной температуры: (в термостате) термобаллон, стабилизируетс  с очень высокой точностью (погрешность стаб1шизации ке более ±0,15%) при колебании температуры на ± 20°С и температуре окружающего воздуха +20°С. Формула изобретени  1. Газовый хроматограф, содержащий источник газа носител , источник анализируемого продукта, установленную в термостате пробозаборную петлю, ко входу которой подключены источник анализируемого продукта и через клапан, св занный с программатором, первый регул тор давлени  газа-носител , а к выходу пробозаборной петли через дроссель подключена хроматографическа  колонка, выход которой соединен с детектором, а вход подключен ко второму регул тору давлени  газа-носител , отличающийс   тем, что, с целью повыщени  точности хроматоГрафического анализа, он снабен задатчиком давлени  и повторителем, омандна  камера которого соединена с ыходом задатчика давлеЕги , а также одключенным к программатору дополниельным клапаном, через пиевмокоптйкт оторого выход повторител  соединен с 1АХОд6м пробозаборной потли.

   77 .
2. 2. Хроматограф по п, 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что задотчик давлени 

   выполнен в виде источник/л посто нного давлени , св занного через контакт пружинного пневмореле с выходным штуцером и термобаллоном, размешенным в термостате.

   4,48

   Источники информации, прин тые во имимание при экспертизе

   1.Патент США N9 ЗО41689, кл. 73-23.1, 1962.

   2.Патент США № 3511О8О, кл. 73-23.1, 1970 (прототип).,