Устройство для отбора и ввода проб паровой фазы в газовый хроматограф

(21) 3917841/2 (22) 25.06.85 (46) 15.08.87. (7 1) Всесоюэнь тельский и кон- 2 аза-носи соединенныи с канал Бюл. В 30научно-исследоватрукторский инстит мак ски ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ хроматографии(56) Хахенберг Х. и др Газохроматографический анализ равновесной паровой фазы. М.: Мир, 1979, с.53-54.Витенберг А.Г. и др. Газовая зкстракция в хроматографическом анализе, Л.: Химия, с.87-88.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА И ВВОЛА ПРОБ ПАРОВОЙ ФАЗЫ В ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ(57) Изобретение относится к области газовой хроматографии, а именно к устройствам для отбора и ввода проб паровой фазы, находящейся в термодинамическом равновесии с жидкой фазой или твердым веществом, Целью изобретения является повышение надеж ности работы устройства при повьппенных температурах. В устройство вве.ден дополнительный канал для подачи для перевода паровой фазы из источника паровой фазы в доэировочныйобъем. Выход канала для перевода фазы в дозировочный объем соединен совходом хроматографической колонки,а основной канал для подачи газа-носителя соединен с каналом для сбросапаровой фазы из дозированного объема в дренаж. В местах соединения дозировочного объема с дополнительнымканалом для подачи газа-носителя, сканалом,для перевода паровой фазыиз источника паровой фазы в дозировочный объем, со входом хроматографической колонки и с каналом )1 лясброса паровой фазы в,дренаж установлены постоянные пневмосопротивления.В местах соединения дополнительногоканала для подачи газа-носителя сканалом для перевода паровой фазыиз источника паровой фазы в дозированный объем и основного канала дляподачи газа-носителя со входом в хроматографическую колонку и с каналомдля сброса паровой фазы из дозированного объема в дренаж установлены управляемые запорные клапаны. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.554 2 1 1330Изобретение относится к газовой хроматографии, а более конкретно к устройствам для отбора и ввода проб паровой фазы, находящейся в термоди 1 Мамическом равновесии с жидкой Фазой 5 15 25 30 35 10 20 40 50 55 или твердым веществом 1,полимеры,резины и т.п.), в газовый хроматограф.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства при повышенных температурах.На фиг.1, 2 и 3 изображена принципиальная схема устройства для отбора паровой фазы, находящейся в равновесии с анализируемой жидкостью или твердым телом при трех рабочих положениях: на фиг.4 - принципиальная схема устройства для отбора паровой фазы из потока; на фиг.5 - то же, с использованием газов-носителей различной природы.Устройство для отбора и ввода проб паровой фазы, находящейся в термодинамическом равновесии с анализируемой жидкостью или твердым телом, содержит емкость 1, частично заполненную анализируемой жидкостью или порошком твердого материала. Емкостьснабжена крышкой 2 для ее герметизации и размещена в термостате 3 для поддержания заданной температуры.С крышкой 2 жестко связан трубопровод 4, образующий канал для перевода паровой фазы из внутреннего объема емкости 1 в калиброванный.доэировочный объем 5. Дозировочный объем 5 соединен с входом хроматографической, колонки 6 и с каналом 7 для сброса паровой фазы из дозировочного объема 5 в дренаж, в котором установлено регулируемое пневмосопротивленяе 8, величина которого равна пневмосопротивлению колонки 6. Вход хроматографической колонки 6 соединен также с основным каналом 9 для подачи газа-носителя, в котором последовательно установлены регулятор 10 расхода газа, манометр 11 и управляемый запорный клапан 12.Основной канал 9 для подачи газа- носителя соединен посредством газового канала 13 с каналом 7 для сброса паровой фазы из дозировочного объема 5 в дренаж. В канале 13 также установлен управляемый запорный клапан 14. Устройство снабжено дополнительным каналом 15 для подачи газа- носителя, соединенным с каналом 4 для перевода паровой Фазы из емкости 1 в дозировочный объем 5, В канале 15 последовательно установлены регулятор 16 давления, манометр 17 и управляемый запорный клапан 18. В местах соединения дозировочного объема 5 с входом хроматографической колонки 6, каналом 7 для сброса паровой Фазы .в дренаж, каналом 4 для перевода паровой фазы из емкости 1 в доэировочный объем 5 и дополнительным каналом 15 для подачи газа-,носителя установлены постоянные пневмосопротивления 19, 20, 21 и 22, выполненные, например, в виде сплющенного участка капиллярного трубопровода. На выходе хроматографической колонки установлен детектор 23.Устройство работает следующим образом.Перед началом анализа емкость 1 частично заполняют анализируемой жидкостью или порошком твердого материала, герметично соединяют ее с крышкой 2 и устанавливают в термостат 3 для поддержания постоянного заданного значения температуры в емкости 1, необходимого для установления термодинамического равновесия между паровой фазой и анализируемой жидкостью или порошком твердого материала во внутреннем объеме емкости 1. В первый момент, предшествующий отбору пробы паровой фазы (Фиг.1), клапаны 12 и 18 открыты, а клапан 14 закрыт. При этом поток газа-носителя, подаваемый по основному каналу 9, поступает на вход хроматографической колонки 6, а поток газа-носителя, подаваемый по дополнительному каналу 15, поступает в дозировочный объем 5, откуда он через постоянное пневмосопротивление 20 и переменное пневмосопротивление 8 сбрасывается в дренаж. Часть потока газа-носителя, подаваемого по дополнительному каналу15, через пневомоспротивление 21 поступает в емоксть 1., где создаетсяизбыточное давление. В момент отбора пробы паровой фазы (Фиг,2) остается открытым, а клапаны 14 и 18 закрыты. При. таком положении клапанов 12, 14 и 18 происходит стравливание паровой Фазы, находящейся под избыточным давлением в емкости 1, через пневмосопротивление 21, дозировонный объем 5, который заполняется паровой фазой. пневмо з 13305сопротивление 20 и регулируемое лневмосопротивление 8 в дренаж,По истечении времени, достаточного для выравнивания давления и заполнения дозировочного объема 5 паровой.5фазой иэ емкости 1 (4-5 с), газовуюсхему устройства переводят в положение (фиг,3), при котором клапан 12закрыт, клапан 14 открыт и клапан 18также открыт. При этом положении лоток газа-носителя, поступающий по ос- .новному каналу 9, через открытый клапан 14 и регулируемое лневмосопротивление 8 сбрасывается в дренаж, Потокгаза-носителя, поступающий ло дополнительному каналу 15, отсекает дозупаровой фазы, содержащуюся в доэировочном объеме 5 и переводит ее черезпневмосопротивление 19 в хроматографическую колонку 6.Затем газовую схему устройствавновь переводят в положение, изображенное на фиг.1.Отдоэированная порция паровой фазы разделяется в колонке 6 и разделенные компоненты ее детектируютсяна выходе из колонки 6 с помощью детектора 23.Другой вариант выполнения устройства для отбора .паровой фазы из потока отличается от вышеописанного тем,что отбор паровой фазы осуществляет. ся из источника 24 постоянного потока паровой фазы, в качестве которого35может служить технологический трубопровод. Источник 24 паровой фазы соединен посредством канала 25 с каналом 4 для перевода паровой фазы в дозировочный объем 5 и с дополнительным 40каналом 26 для сброса паровой фазыв дренаж. В дополнительном канале26 для сброса паровой фазы в дренаж .установлено регулируемое . пневмосопротивление 27, величину которого выбирают равной величине пневмосопротивления колонки 6, и постоянноепневмосопротивление 28. В канале 25установлен манометр 29 для контролядавления паровой фазы.Данный вариант устройства работает по существу аналогично вариантуотбора паровой фазы из емкости 1(фиг.1-3) . В первый момент, предшествующий отбору пробы, клапаны 12 и5518 открыты, а клапан 14 закрыт. Поток газа-носителя, поступающий по основному каналу 9, через открытый клапан 12 поступает на вход хрома 1 тографической колонки 6. Поток газа-носителя, поступающий ло дополнительному каналу 15, через открытый клапан 18 и пневмосопротивление 22 продувает доэировочный объем 5 и через лневмосолротивление 20 и 8 сбрасывается в дренаж. Поток паровой фазы иэ источника 24 ло каналу 25 через лневмосопротивление 28 поступает в дололнительньп канал 26 для сброса паровой фазы в дренаж,В момент отбора пробь 1 клапан 18 закрывается, а клапаны 12 и 14 остаются соответственчо открытым н закрь 1- тым. При таком положении клапанов поток паровой фазы на выхоце канала 25 раздваивается, одна его часть через лневмосопротивление 21 продувает доэировочный объем 5, заполняя его, и сбрасывается через лневмосопротивление 8 в дренаж, а вторая часть продолжает поступать в канал 26 и также сбрасывается в дренаж.По прошествии некоторого времени, достаточного для заполнения дозировочного объема 5 паровой фазой (4-5 с), газовая схема устройства переводится в положение ввода ларовой пробы при котором клапан 12 заЭкрыт, а клапаны 14 и 18 открыты. Вэтом положении поток газа-носителя, поступающий ло дополнительному каналу 15, отсекает дозу паровой фазы в дозировочном объеме 5 и переводит ее в колонку 6. Поток газа-носителя, поступающий по основному каналу 9, идет по каналу 13 и через открытый клапан 14 и пневмосопротивление 8 сбрасывается Й дренаж. Поток паровой фазы из источника 24 по каналам 25 и 26 также сбрасывается вдренаж.После перевода пробы паровой фазы в колбнку 6 газовая схема устройства вновь возвращается в исходное положение (фиг.4) .На фиг.5 изображена принципиальная схема варианта выполнения предлагаемого устройства, который отличается от варианта, изображенного на фиг,4 тем, что в него введен дополнительный источник 30 газа-носителя, природа которого отличается от газа - носителя, подаваемого ло каналам 9 и 15. Например, если в качестве газа-носителя, подаваемого по каналм 9 и 15, используется Не (наиболее предпочтительно при использовании детектора по теплолроводности), то0554окрыты. В этом положении поток гаэаносителя, поступающий по дополнительному каналу 15, отсекает дозу смесипаровой фазы и газа-носителя в дозировочном объеме 5 и переводит ее вколонку б. Поток газа-носителя, постуиающий по основному каналу 9,идетпо каналу 13 и через открытый клапан 14 и пневмосопротивления 20 и 8 10 сбрасывается в дренаж, Поток паровой фазы из источника 24 по каналам25 и 26 также сбрасывается в дренаж.После перевода порции смеси паровой фазы и газа-носителя в колонку 15 6 газовая схема устройства вновь возвращается в положение, изображенноена фиг.5. В описанном варианте выполнения устройства дополнительный газноситель используется в качестве 20 внутреннего стандарта и получаемый нахроматограмме пик азота служит нетолько для расчета концентраций, нои для диагностирования постоянстваусловий ввода пробы и хроматографи ческого ее анализа. 1. Устройство для отбора и ввода 30 проб паровой фазы в газовый хроматограф, содержащее источник паровой фазы, доэировочный объем, канал дляперевода паровой фазы иэ источникапаровой Фазы в дозировочный объем,канал для сброса паровой фазы иэ дозировочного объема в дренаж и каналдля подачи газа-носителя, соединенный с входом хроматографической колонки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 40 что, с целью повышения надежностиработы устройства при повышенныхтемпературах, в него введен дополни-:тельный канал для подачи газа-носителя, соединенный с каналом для перевода паровой фазы иэ источника и паровой фазы в дозировочный объем,выход которого соединен с входомхроматографической колонки, а основной канал для подачи газа-носителя 50 соединен с каналом для сброса паровой фазы из дозировочного объема вдренаж, причем в местах соединениядозировочного объема с дополнительным каналом для подачи газа-носите 55 ля, с каналом для перевода паровойфазы из источника паровой фазы в дозировочный объем, с входом хроматографической колонки и с каналом длясброса паровой фазы в дренаж установ. 5 133источником 30 газа-носителя можетслужить баллон с азотом.Дополнительный источник 30 гаэаносителя соединен с каналом 26 черезрегулятор 31 давления, управляемыйзапорный клапан 32 и пневмосопротивление 33, Давление этого потока газа-носителя на выходе регулятора 31давления контролируется манометром 34,Устройство (вариант) работаетследующим образом.В исходном положении (фиг.5) клапаны 12 и 18 открыты, а клапаны 14и 32 закрыты. Поток газа-носителя,поступающий по основному каналу 9,через открытый клапан 12 подается вхроматографическую колонку б. Потокгаза-носителя, поступающий по допол-,нительному каналу 15 через открытыйклапан 18 и пневмосопротивление 22продувает дозировочный объем 5 и через пневмосопротивление 20 и 8 сбрасывается в. дренаж. Поток паровой фазы иэ источника 24 по каналу 25 через пневмосопротивление 28 поступаетв канал 26 и сбрасывается в дренаж.В момент отбора пробы паровой фазы в доэировочный объем 5 клапаны12 и 14 остаются соответственно от -крытым и закрытым, клапан 18 закрывается, а клапан 32 открывается. Притаком положении клапанов поток паровой фазы из источника 24 через пневмосопротивление 21 поступает в дозировочный объем 5, заполняя его, и через пневмосопротивление 20 и 8 стравливается"в дренаж. Поток газа-носителя из источника 30 через открытый клаклапан 32 поступает в канал 26 и через пневмосопротивление 27 сбрасывается в дренаж. При этом давление потока газа-носителя, контролируемоеманометром 34, поддерживается превышающим давление потока паровой Фазы,контролируемое манометром 29, При этоусловии небольшая часть потока газаносителя через пневмосопротивления28 и 21 поступает в дозировочный объем 5, разбавляя в нем в постоянномотношении поток паровой фазы.По прошествии некоторого времени,достаточного для заполнения дозировочного объема 5 смесью паровой Фазыи газа-носителя из источника 30(4-5 с), газовая схема устройствапереводится в положение ввода пробыпаровой фазы, при котором клапаны 12и 32 закрыты, а клапаны 14 и 18 отформула изобретения13305лены постоянные пневмосопротивления;а в местах соединения дополнительного канала для подачи газа-носителя с каналом для перевода паровой)фазы из источника паровой фазы вдозировочный объем и основного канала для подачи газа-носителя с входом в хроматографическую колонку ис каналом для сброса паровой Фазыиз дозировочного объема в дренаж установлены управляемые запорные клапаны,2. Устройство по п.1, т л и ч аю щ е е с я тем, что оно снабженорегулируемым пневмосопротивлением,установленным в канале для сбросапаровой Фазы из дозировочного объема в дренаж, причем величина этогопневмосопротивления равна величинепневматического сопротивления хроматографической колонки.3, Устройство по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что в него введен дополнительный канал для 2сброса паровой Фазы в дренаж, уста 54новленный параллельно доэировочному объему и соединенный с источником паровой фазы, причем в этом дополнительном канале для сброса паровой фазы установлено регулируемое пневмосопротивление, величина. которого равна величине пневматического сопротивления хроматографической колонки,4. Устройство по п.3, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения метрологической обеспеченности за счет использования внутреннего".стандарта и обеспечения возможности контроля неисправностей, оно снабжено дополнительным каналом для подачи газа-носителя, соединенным с дополнительным каналом для сброса паровой фазы в дренаж и отделенным от канала для перевода паровой Фазы в дозировочный объем посредством пневмосопротивления, причем указанный дополнительный канал соединен с источником другого газа-носителя,,Бутяга аказ 3577/4 6 ир ос огоий ам ушск в Проектная изводственно-полигра 4 ическ едактор Л.Повхан ВНИИПИ по д 113035, М