Хроматографический способ обогащения и разделения примесей в смеси газов

Союз Советских Социалистимеских Республик(22) Заявлено 30. с присоединением (23) Приоритет- (43) 01 тубликован аявки1 0 1 Г 08 осударотаенный комит Совета Министров ССС оо делам изобретенийи открытий(54) ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОБО И РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В СМЕСИ ГАЗОВ И 2 хуже гаэоно е применим движущегоить эфф ия легк тивприсп ием м созолна", приве скоростей эффектам,всем тем что и волна темлне Т". е волны скорос ператур, приводяшая к в Создан бо наличия й требует лили отрицател положительных иков газоносит реалиоя сор ля, либо вдоль с зации различных давле ен обретение относится к способу хрома ического анализа и обогащения примесей в газах.Известен хроматографический способанализа и обогащения газообразных примесей, 5 основанный на использовании движущегося температурного поля с постоянным градиентом (температура падает в направлениидвижения температурного поля и потока газо- носителя), который приводит к концентриро ванию и к стационарному распределению компонентов, сорбируюшихся лучше газоно сителя, вблизи своих характеристических температур ( хроматермография) .Способ примет"ен. также во фронтальном 15 варианте (теплодинамический способ) .Такие способы характеризуются наличием характеристических температур и стационарным распределением компонентов шемся температурном поле, Основ р имуществом этих способов является ".онцентрирование примесей.Однако, существенный эффект обогащения может быть получен известными способами только для хорошо сорбируюшихся веществ. Для веществ, сорбирующихся сителя, эти способы вообще из-за десорбции гаэоносите ся с темпеоатчрным полем,Цель изобретения - повыс ность обогащения и разделен месей В предлагаемом способе полосынентов со стационарным распределен;характеристическим положением осупвляются не на основе движущейся втемператур (как в прототипе), а путдания движущейся волны скоростейшаюшейся скоростью в направлении,как скорость движения компонентаопределяется уравнением И=, тоГ507812 б) в режиме, поому: . 45 ном. теплодинамичес длина слоя сорбента; адиент скорости;е 3Волну скоростей осушествляют на основе движения вдоль слоя сорбента волныф" температур, температура в которой возрастает по направлению движения потока гаэо, носителя и температурного поля.Для этого по вертикальной колонке ссорбентом непрерывно пропускался сорби.рующийся гаэоноситель. Мало сорбирующиесяпримеси либо дозируются в колонку,лн-бо уже присутствуют в газоносителе.Вдоль колонки с сорбентом, насьпценнымю азоносителем, сверху вниз движутся последовательно соединенньге,электропечьихолодильник, создавая нужное температурное поле. Это поле приводит к образованиюдвижушейся волны, скоростей газоносителявследствие изменения его адсорбируйостис температурой. Направление градиентаскорОсти в волне противоположно направле нию движения;волны скоростей и потокагазоносителя.Примеси, адсорбируюшиеся хуже газоносителя, концентрируются ггри своих характеристических скоростях в волне скоростей,образованной газоносителем,Уравнение этой волны имеет вид:А аа уХ Га 1 где ,(,Т, Г - текущие значения линейнойскорости, температуры и коэффициентаГенригаэоносителя;1.о,Тг Гр - значение этих величин в начале колонки,% - скорость движения температурного поля и волны скоростей,Рассмотрение теории концентрированияполосы в хромареографии приводит к следующим уравнениям для коэффициента обогаия фОфа) в режиме, подобном хроматермогра. фическом у: юе грН ВЭТТ;Фц - первоначальная ширина полосы;Д - коэффициент диффузии;- отношение линейной скорости газоносителя к скорости движения температурного поля и волны скоростейГ - коэффициент Генри определяе 2 мого компонента, Способ обогашения и разделения легких примесей проводят при нейруывном пропускании смеси через хроматографическую колонку на примере следующих систем. примесь аргона в азоте, примеси гелия, азота и метана в двуокиси углерода,Хроматографичесгйгя"исдййка представляет собой стеклянную трубку с внутренним10 диаметром Змм, наполненную сорбентом..В качестве сорбента для первой смеси используют молекулярные сита 5 3, для второй - активированный уголь СКГ, Длинаслоя сорбент - 1 м.15 Вдоль хроматографической .колонки сверху.вниз в направлеьии потока гаэоносителядвижутся последовательно соединенные электрропечь и холодильник в форме змеевика Сводным охлаждением, приводимые в движещ ние моторчиком Уоррена.После прохождения хроматографическойколонки волной скоростей детектор (в качестве которого использовался катарометр)регистрирует пики обогащенных легких ком26 понентов.На фиг. 1 изображена хроматограммапримеси аргона в азоте; на фиг. 2 и 3 -хроматограммы примесей гелия, азота иметана в двуокиси углерода.30 Из фиг. 2 видно, что пик метана хорошо отделяется от других, а пики гелия иазота разделяются неполностью,Для улучшения разделения легких компонентов смеси печь останавливают на расЭЭ стоянии 17 см от конца слоя сорбента.Наэтой длине происходит алюентное разде-.ление компонентов (фиг,З).,По ширине пиков был рассчитан коэффициент обогащения О примеси аргона в40 азоте. При данных условиях опыта ОффЗО,формула изобретения Хроматографический способ обогащения и разделения примесей в смеси газов, заключающийся в подаче разделяемой смеси в колонку в непрерывном потоке гаэоносителя при воздействии на смесь 1 движущего-" ся температурного поля с градиентным распределением температур, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности обогащения и разделения легких примесей,в качестве гаэоносителя используют вешества, обладаюшие большей адсорбируемостью, чем анализируемые примеси, а процесс осушествляют цри 1 направлении градиента температурного поля, совпадающем с направлением потока газоносите507 Ч 12 Баранова едакт ираж 1029 ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5