Хроматограф для анализа микропримесей о, со, сн, с в инертных газах

, 1755179 А СПУБЛ 5 0 01 й 30/08 3 ИИ 3рйАТЕЭТМО" ТЕКО 11 й" ф ЙИЙЛИО ТЕКФ ИЗОБРЕТЕНИЯДЕТЕЛЬСТВУ ние ТОРСКОМ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи конструкторский институт хроматографии(56) Авторское свидетельство СССРМ 1364977, кл. 0 01 й 30/08, 1985,Авторское свидетельство СССР3 Ф 241094, кл, 0 01 й 30/08, 1969,(54) ХРОМАТОГРАф ДЛЯ АНАЛйзА МИКРОПРИМЕСЕЙ 02, С 02, СН 4, СО В ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ(57) Использование: электронная промышленность, приборы для контроля чистых газов, Сущность иэобрдержит нагревательрцми перемещаютодной оси одна наднце хроматографичесоединены таким обмый газ проходит поней колонкиколонке - от верхнМежду нижнейи вергаза подсоединенкислорода в двуокисредней и верхнейпревращения углеволерода, 2 ил. Изобретение относится к приборам для контроля качественного и количественного анализа газов, в которых используются методы адсорбционного обогащения микро- примесей и реакционной хроматографии,Известны автоматический газовый хроматограф для анализа микропримесей в аргоне, содержащий детектор высокочастотного разряда с порогом детектирования 10 об,и автоматический газовый хроматограф для анализа микропримесей в гелии.Эти хроматографы предназначены для контроля определенного газа и не могут быть использованы как универсальные. Кроме того, зти приборы не позволяют определять примесь диоксида углерода, а чувствительность определения других примесей недостаточно высока,Известен также хроматограф для анализа примесей в газах, содержащий накопительную хроматографическую колонку,блоки нагрева и охлаждения, устройство перемещения колонки иззоны охлаждения в зону нагрева, детектор и кран-переключатель,Однако в известном хроматографе используется метод адсорбционного накопления примесей, который может быть применен для определения примесей в гелии и неоне, но не может быть использован при анализе аргона, так как из-за близких физико-химических свойств невозможно определять примеси кислорода в аргоне,Цель изобретения - повышение чувствительности определения.Поставленная цель достигается тем, что хроматограф для анализа мйкропримесей 02, С 02, Сн, СО в инертных газах, содержащий накопительную хроматографическую колонку, блоки нагрева и охлаждения, устройство перемещения колонки из зоны охлаждения в зону нагрева, детектор и кран-переключатель, снабжен колонкой заГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР етения: устройство сои криостат, между кото- ся установленные надругой три накопительские колонки, Колонки разом, что анализируеследовательно от нижк верхней, а в каждой его витка к нижнему, хней колонками по ходу реактор превращения сь углерода, а между колонками - реактор дородов в двуокись угдержки, двумя реакторами с независимыминагревателями и двумя дополнительныминакопительными колонками, заполненнымиодним и тем же сорбентом, предназначенными для поглощения двуокиси углерода,соединенными последовательно с основнойколонкой по ходу газа и расположенныминад ней на одной перемещаемой оси так,что вход каждой из них ориентирован в сторону блока нагрева, а выход - в сторонублока охлаждения, при этом выход основной накопительной хроматографической колонки соединен с входом первойдополнительной колонки через реактор превращения кислорода в двуокись углерода,выход первой дополнительной колонки соединен с входом второй дополнительной колонки через реактор превращенияуглеводородов, а выход основной колонкичерез колонку задержки и выход второй дополнительной колонки соединены с детектором через кран-переключател ь.На фиг. 1 представлена принципиаль-ная газовая схема хроматографа; на фиг, 2- взаимное расположение элементов конструкции.Хроматограф содержит основную накопительную хроматографическую колонку 1,дополнительные накопительные хроматографические колонки 2 и 3, блок 4 нагрева,блок 5 охлаждения, реакторы 6 и 7, колонку8 задержки, переключающее устройство сдросселем 9 и клапанами 10 - 15, детектор 16по теплопроводности, газовый счетчик 17 ивходной штуцер 18.Все три колонки 1 - 3 выполнены из трубки в форме змеевика с отводами для вводаи вывода газа и расположены вертикальнона одной оси одна над другой. Колонки соединены так, что газ проходит последовательно от нижней колонки к верхней, а вкаждой из колонок - от верхнего витка книжнему. Все три колонки связаны с механизмом 19 перемещения, снабженнымэлектродвигателем, осуществляющим перемещение колонок иэ зоны блока охлаждения - криостата в зону нагрева и обратно,Все три накопительные колонки заполненысорбентом на основе оксидов никеля и хрома,Колонка 8 задержи выполнена в видетрубки, заполненной полисорбом 1.Реактор 6 служит для превращения кислорода в двуокись углерода и выполнен ввиде кварцевой трубки с системой регулиру.емого нагрева, заполненной активированным углем с нанесенной ва него платиной вколичестве 5 от массы угля. В реакторепри -500 ОС происходит реакцияО+ С= СО 2 Реактор 7 служит для превращения углеводородов в двуокись углерода и выполнен в виде кварцевой трубки с системой регулируемого нагрева, заполненной никельхромовым оксидом. В реакторе при 330 С происходит превращение углеводородоввсеСН 4 + 02 СО 2 +Н 20.Блок 5 охлаждения обеспечивает охлаждение колонок до температуры, необходимой для накопления примесей путемадсорбции. Так, например, в случае контроля примесей воды, оксида и диоксида углерода в инертных газах достаточноохлаждения до комнатной температуры, а вслучае контроля примеси азота необходимоохлаждение до криогенных температур,Блок охлаждения может быть выполнен ввиде криостата с регулируемой подачей различных типов хладагента,Б" ок 4 нагрева обеспечивает нагрев колонок до температуры, при которой происходит десорбция накопленных примесей,25 т,е. 300 С, и выполнен в виде электрической печиХроматограф работает следующим образом.В исходном положении накопительные30 хроматографические колонки 1 - 3 находятсяв блоке 4 нагрева, Газ-носитель через дроссель 9 продувает со скоростью 5 - 10 см/минколонки 1 - 3 и реакторы 6 и 7 и сбрасываетсяв атмосферу через клапан 10, а через колонку задержки и клапаны 11 и 12 продуваетдетектор 16.Далее согласно алгоритму осуществляется переключение газовой схемы в положение "Накопление", при которомнакопительные колонки 1 - 3 перемещаютсяв криостат 5, Анализируемый газ через штуцер 18 поступает в колонку 1, где улавливаются тяжелые примеси (вода, азот, оксид идиоксид углерода), В выбранных условиях45 примеси кислорода и углеводородов не эдсорбируются на колонке 1, а проходят черездроссель 9 в реактор 6 с Р (5 ф )-БАУ, где при5 ОООС происходит превращение кислородав диоксид углерода, который далее концен 50 трируется в колонке 2. Примесь метана изанализируемого газа свободно проходит через колонки 1 и 2 и реактор 6 и поступает нареактор 7 с никельхромовыми оксидами, гдепроисходит превращение метана в диоксид55 углерода при 330 С, который улавливаетсяв колонке 3,Далее анализируемый газ поступает вгазовый счетчик 17. При этом газ-носительчерез клапан 13 продувает детектор 16.Сдувка основного компонента осуществля1755179 1 ется очищенным газом-носителем, поступающим через штуцер 18, клапан 10 и газовыйсчетчик в атмосферу,После сдувки основного компонента 5 осуществляется анализ определяемых примесей, при котором накопительные колонки 1-3 перемещаются в термостат с температурой 330 С навстречу потоку газа-носителя, поступающему через штуцер 18 в 10 колонку 1, колонку 8 задержки, клапан 14, реактор 6, колонку 2, реактор 7, колонку 3 и через клапаны 15 и 12 в детектор 16. Десорбция накопленных примесей пройсходит вначале с колонки 3, при этом регистриру ется несдувшийся основной компонент и диоксид углерода, полученный из метана.в . реакторе 7. С колонки 2 десорбируется диоксид углерода, полученный из кислорода в реакторе 6. При десорбции с колонки 1 тя желые примеси поступают в колонку задержки .и после переключения крана при открытых клапанах 11 и 12 регистрируются детектором, Прибор останавливается в исходном положении, 25 Хроматограф позволяет определитьпримеси кислорода и углеводородов,оксида и диоксида углеода в инертныхгазах на уровне 1 10 об. и может 30быть использован для контроля чистыхгазов. Формула изобретения Хроматограф для анализа микропримесей 02, СО 2, СН, СО в инертных газах, .содержащий. накопительную хроматографическую колонку, блоки нагрева и охлаждения, устройство перемещения колонки из зоны охлаждения в зону нагрева, детектор и кран-переключатель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности определения хроматограф снабжен колонкой задержки, двумя реакторами с независимыми нагревателями и двумя дополнительными накопительными колонками, заполненными одним и тем же сорбентом, предназначенными для поглощения двуокиси углерода, соединенными последовательно с основной колонкой по ходу газа и расположенными над ней на . одной перемещаемой оси так, что вход каждой из них ориентирован в сторону блока нагрева, а выход- в сторону блока охлаждения, при этом выход основной накопительной хроматографической колонки соединен с входом первой допОлнительной колонки черев реактор превращения кислорода в двуокись углерода, выход первой дополни.тельной колонки соедйнен с входом второй дополнительной колонки через реактор превращения углеводородов, а выход основной колонки через колонку задержки и выход второй дополнительной колонки соединены с детектором через кран-переключатель,1755179 оставитель Т. Филипповаехред М,Моргентал исина едактор А, 0 рректор КНТ изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,аказ 2889 Тираж ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, Подписноео изобретениям и открытиям35, Раушская наб 4/5