Диффузионный концентратор примесей

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1735994 Союз СоветскнхСоцналнстнческнхРеслублнк(51) М. Кл-,б 01 М 31/08 Государстненный комитет Опубликовано 25.05.80. Бюллетень19до делам изобретений и открытийДата опубликования описания 28.05.80(72) Авторы изобретения А. В. Машбиц, В. П. Закатов, Б. П, Охотников и В. Н. Хохлов Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт комплексной автоматизации)015 20 Изобретение касается аналитического приборостроения и найдет применение для анализа газовых смесей при научных исследованиях и в химической и газовой промышленности.Известны анализаторы состава газовых смесей, основанные на различии скоростей диффузии газов через полупроницаемые мембраны. В частности, на уникальном свойстве сплавов палладия при повышенной температуре избирательно пропускать через себя только водород и практически не пропускать другие газы основано действие ряда газоаналитических приборов 11 для определения содержания водорода в газовых смесях и для определения примесей в водороде,Известен также диффузиончый концентратор примесей, предназначенный для предварительного сбора примесей, содержащихся в основном продукте газовой смеси, анализ которых осуществляется соответствующим анализатором состава (хроматограф, масс. спектрометр и пр.). Известный концентратор содержит размещенную в термостате емкость из материала с избирательной проницаемостью, например палладия, вход которой через клапан соединен с линией газа- носителя и с линией подачи анализируемой смеси, а выход через клапан соединен с анализатором состава примесей 12.При изготовлении стенок емкости из палладия известный концентратор применяется только для концентрирования примесей газовых смесей, в которых основным компонентом является водород,Анализируемая смесь в процессе концентрирования поступает в нагретую емкость концентратора. Водород диффундирует через стенки, а примеси, скапливаются во внутреннем объеме емкости. После завершения концентрирования примесей, когда через емкость будет пропущено необходимое количество анализируемой смеси, с помощью газа-носителя содержимое емкости переносится в анализатор состава.Известный концентратор пригоден для концентрирования примесей только из газовых смесей, для основного компонента которых существуют материалы, избирательно его пропускающие. Известный концентратор может быть использован при анализах при735994 Фориула изобретения змесей в газовых смесях, основными компонентами которых являются водород, для которого проницаем палладий, и гелий, для которого проницаемы фторопласт . и боросиликатное стекло.Целью изобретения является расширение круга анализируемых смесей.Это достигается тем, что диффузионный концентратор примесей снабжен размещенной в криотермостате колонкой с адсорбентом, вход которой через клапаны связан с линией в пода анализируемой смеси и с линией подачи газа, для которого материал емкости проницаем, например, водорода, а выход через клапаны соединен с линией сброса и со входом указанной емкости.Функции колонки с адсорбентом заключаются в переводе примесей из основного компонента анализируемой газовой смеси в газ, для которого стенки емкости диффузионного накопителя проницаемы, В потоке этого газа примеси подаются в диффузионный концентратор, где газ, диффундируя через стенки емкости, отделяется от примесей, которые скапливаются во внутреннем объеме емкости концентратора.На фиг, 1 изображен предлагаемый диффузионный концентратор примесей для анализатора состава .на фиг. 2 - эпюры распределения примесей в колонке с адсорбентом.Концентратор содержит размещенную в термостате 1 емкость 2 со стенками из палладия, вход которой через клапан 3 связан с линией подачи газа-носителя 4, а выход через клапан 5 - с анализатором состава 6. Вход емкости 2 через клапан 7 соединен также с размещенной в криотермостате 8 колонкой 9 с адсорбентом, вход которой через клапаны 10 и 11 связан соответственно с линией 12 подачи анализируемой смеси и линией 13 подачи водорода, а выход через клапан 14 в . с линией сброса 15.Предложенный концентратор работает .ледующим образом.В термостате 1 поддерживается высокая температура (400 - 500 С), а в криотермостате 8 первоначально поддерживается низкая температура, обеспечивающая максимальную сорбционную емкость адсорбента колонки 9. В исходном состоянии клапаны закрыты, В начале цикла открывают клапаны 10и 14. Анализируемая смесь из линии 12 поступает в колонку 9, где она поглощается адсорбентом. После насыщения адсорбента на всей длине колонки 9 основным компо нейтом,он вместе с легкими примесями (примесями, сорбирующимися хуже основного компонента) будет поступать в линию сброса, а тяжелые примеси (примеси, сорбирующиеся лучше основного компонента) будут продолжать поглощаться адсорбентом. Когда через колонку 9 будет пропущено требуемые для анализа количество газовой сме 4си, участок колонки 9, примыкающий к еевходу, займет полоса тяжелых примесейанализируемой смеси шириною Й (см.фиг. 2 а),Клапан 10 закрывают, а клапан 11 открывают. В колонку 9 начнет поступать поток водорода из линии. 13, который будет выдувать основной компонент из колонки 9 в линию сброса. По мере удаления основного компонента из колонки 9 адсорбент колонки 1 р будет насыщаться водородом, а полоса тяжелых примесей анализируемой смеси расширится до значения 1 и переместится в направлении от входа к выходу колонки 9 (см. фиг. 2 б). Когда адсорбент на всей длине заполнится водородом, клапаны 11 и 14 закрывают. Следовательно, в колонке 9 в результате подачи анализируемой смеси на охлажденный адсорбент колонки 9 и последующей продувки этой колонки произойдет пересадка тяжелых примесей из анализируемой смеси в водород.Далее повышают температуру криотермостата 8 до значения, при котором примеси с адсорбента колонки 9 переходят в газовую фазу, и открывают клапаны 7 и 11. Поток водорода вместе с находящимися в нем тяфф желыми примесями анализируемой сМесипоступает во внутреннюю полость емкости 2.Водород диффундирует через палладиевые стенки емкости 2 в термостат 1, откуда поступает в линию сброса 15, а примеси, для которых стенки емкости 2 непроницаемы, концентрируются внутри нее.После окончания концентрирования примесей, когда все примеси из колонки 9 будут перенесены в емкость 2, закрывают клапаны 7 и 11 и открывают 3 и 5. Потоком 3 газа-носителя сконцентрированные примесипереносятся в анализатор состава, где производится их анализ. Клапаны 3 и 5 возвращают в исходное положение, и цикл работы устройства заканчивается.Таким образом, благодаря установкеколонки с адсорбентом, диффузионный концентратор для анализатора состава позволяет осуществлять концентрирование примесей из любых газовых смесей независимо от наличия материала, избирательно прони цаемого для основного компонента анализируемой смеси, что расширяет его аналитические возможности. Диффузионный концентратор примесей, содержащий установленную в термостате емкость из материала с избирательной проницаемостью, вход которой через клапан соединен с линией газа-носителя, а выход через клапан - с анализатором состава примесей, отличающийся тем что, с целью расширения круга анализируемых смесей,Э. Скорнуфрич СоставителТехред К. ШТираж 1019осударственногоам изобретений ива, Ж - 35, Раушатент, г, Ужгоро овКорректор МПоднисноеССР ож омитетоткр кая н д, ул. а Сыти д. 4/5оектная аон снабжен колонкой с адсорбентом, установленной в криотермостате, выход которой через клапан соединен со входом емкости из материала с избирательной проницаемостью, а вход через клапаны соединен с линией подачи анализируемой смеси и с линией подачи газа, для которого материал указанной емкости проницаем, причем один едактор Л. Народнаяах аз 2418/36ЦНИИПИ Гпо дел13035, МоскФилиал ППП П 6из выходов колонки с адсорбентом соединенчерез клапан с линией сброса газа,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США2671337, кл, 73-23,1956.2. Патент США3430417, кл. 55-16,1969 (прототип).