Методические указания по выполнению лаб. работ 1-4
реклама
Методические указания и рекомендации по выполнению лабораторных работ • • 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ГАЗОВ МЕТОДОМ ХРОМАТОГРАФИИ В настоящее время лидирующее положение при исследовании состава нефти, конденсатов, нефтепродуктов, природных и попутных газов, сжиженного газа получили физико-химические методы анализа, в том числе, хроматография. 1.1. Физические основы и аппаратная реализация метода газовой хроматографии Газовая хроматография как эффективный метод разделения и анализа сложных смесей газов, жидкостей и твердых тел получила широкое признание в 50-х годах нашего столетия и с тех пор непрерывно развивается и совершенствуется. Термин «хроматография» происходит от греческих слов chromatos -цвет, окраска и grapho - пишу, описываю. В 1903-1906 гг. русский ученый-ботаник М.С. Цвет в результате экспериментов разделил сложную смесь растительных пигментов из листьев растений при пропускании ее петролейно-эфирного раствора через вертикальную стеклянную колонку, заполненную порошкообразным карбонатом кальция. При этом возник ряд окрашенных зон, по числу которых можно было судить о сложности состава анализируемой смеси. Пропуская через колонку различные растворители (полярные, неполярные), оказалось возможным регулировать степень распределения зон по длине колонки: сдвигать или раздвигать их, тем самым способствуя повышению точности последующего качественного и количественного определения. Так была создана жидкостная адсорбционная хроматография. В дальнейшем в качестве подвижной фазы стали использовать не только жидкость, но также пар или газ. Любую разновидность хроматографии можно определить как динамический метод разделения смеси веществ, основанный на многократно повторяющемся процессе перераспределения компонентов между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых является неподвижной, а другая - подвижной: неподвижная фаза - твердый адсорбент или суспензия адсорбента в жидкости, или жидкость, наносимая на поверхность твердого носителя; подвижная фаза - газ или жидкость, протекающие вдоль слоя неподвижной фазы. • Понятие (термин) газовая хроматография объединяет все методические варианты хроматографии, в которых подвижная фаза газообразна. • К газожидкостной (распределительной) хроматографии (ГЖХ) относятся все методические варианты газовой хроматографии, в которых в качестве неподвижной фазы используется слой жидкости, нанесенный на поверхность твердого носителя (зернистый мелкодисперсный материал или внутренние стенки колонки). • Газоадсорбционная хроматография (ГАХ) включает все методические варианты газовой хроматографии, в которых неподвижной фазой является активное дисперсное твердое тело (адсорбент); древесный уголь, силикагсль, графитированная сажа и др. Имеется возможность использовать одновременно оба способа в одной колонке, когда в качестве наполнителя применяется так называемый модифицированный адсорбент, представляющий собой твердый адсорбент сравнительно небольшой активности, на который нанесена какая-либо жидкость (например, вазелиновое масло) в количестве, недостаточном дня заполнения всей поверхности адсорбента. Жидкость расположится на наиболее активных ее центрах. Такой модифицированный адсорбент обладает в определенной степени свойствами и твердого адсорбента и нанесенной жидкости. В связи с тем, что многочисленные варианты хроматографии в настоящее время используются и для решения неаналитических задач, хроматографию в целом можно определить и как «область науки, изучающую процессы, основанные на перемещении зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке подвижной фазы и связанные с многократным повторением сорбционных и десорбционных актов». Принципиальная схема газохроматографического анализа следующая. Перед началом анализа хроматографическую колонку, содержащую неподвижную фазу, непрерывно промывают практически несорбирующимся (инертным) газом. Затем в этот газ-носитель у входа в колонку вводят порцию (дозу) анализируемой смеси компонентов, например, А, В и С. Вследствие различий в сорбции или растворимости при движении через слой неподвижной фазы компоненты группируются в зоны, отделенные друг от друга инертным газом носителем G (рис. 1, а). Из-за диффузионных процессов в подвижной и неподвижной фазах границы зон размываются, поэтому максимальная концентрация каждого компонента оказывается сосредоточенной в центре зоны. Если на выходе из колонки регистрировать изменение во времени какого-либо физического свойства газового потока (так называемое дифференциальное детектирование), то выходная хроматографическая кривая - хроматограмма - запишется в виде пиков, возвышающихся над нулевой (базовой) линией (рис. 1, 6). Рис.1. Проявительная газовая хроматография: а - участок колонки с распределением хроматографических зон; б – хроматограмма Времена выхода компонентов, отсчитываемые от момента ввода пробы до момента регистрации вершины пика, или объемы газа-носителя, затраченные на перенос через колонку каждого компонента, дают качественную характеристику анализируемых веществ. Сопоставление площадей (или высот) хроматографических пиков позволяет с высокой точностью выполнять количественные определения. Одним из недостатков газохроматографического анализа при постоянных температуре и скорости газа-носителя является то, что, анализируя смесь компонентов, сильно различающихся по характеристикам удерживания, трудно выбрать оптимальные температуру колонки и скорость газа-носителя. При невысокой температуре колонки (или небольшой скорости газа-носителя) лишь пики первых, как правило, наиболее летучих компонентов, будут резко очерчены на хроматограмме. Пики последующих компонентов, вследствие все большего размывания потоком газа-носителя, будут регистрироваться на хроматограмме все более широкими и в пределе могут слиться с нулевой линией. Общая продолжительность анализа при этом составит довольно значительное время. При повышенной температуре колонки или увеличенной скорости газа-носителя четко пропишутся на хроматограмме пики наименее летучих соединений пробы, последними выходящие из колонки. Общее время анализа будет небольшим, однако наиболее летучие (наименее удерживаемые) компоненты выйдут из колонки частично или полностью неразделенными. Принципиальная схема хроматограф Газовый аналитический хроматограф представляет собой совокупность взаимодействующих систем, предназначенных для проведения анализа в оптимальном режиме хроматографического разделения исследуемой смеси с целью определения ее состава. Газовый хроматограф состоит из следующих основных частей: системы подготовки газа-носителя, дозатора, хроматографической колонки, детектора, системы термостатирования. Принципиальная (функциональная) схема аналитического лабораторного газового хроматографа представлена на рис. 2. Газ-носитель из баллона высокого давления 1 через регулятор расхода 2, захватив из крана-дозатора или испарителя пробу анализируемой смеси, направляется в хроматографическую колонку 5. После колонки газ-носитель вместе с компонентом смеси поступает в детектор 6 и далее - в атмосферу. Детектор преобразует изменение физических или физико-химических свойств бинарных смесей (компонент - газ-носитель по сравнению с чистым газом-носителем) в электрический сигнал, который регистрируется самописцем 7. Температура колонки и детектора поддерживается постоянной термостатами 4. Современный хроматограф серии «Кристалл» состоит из аналитического блока и станции управления, контроля и обработки хроматографической информации, в качестве которой используется компьютер и специальная программа (рис. 3). Один компьютер может работать в реальном времени с несколькими аналитическими блоками. Рис. 2. Принципиальная схема газового хроматографа: 1-баллон с газом-носителем; 2регулятор расхода; 3-место ввода пробы (кран-дозатор, испаритель); 4- термостаты; 5-колонка; 6-детектор; 7- регистратор Хроматограф полностью автоматизирован, начиная от ввода пробы и заканчивая обработкой хроматографической информации, в т. ч. реализованы функции автоматического регулирования температуры термостатов, расходов газа-носителя и вспомогатетьных газов, автоматического поджига детекторов и контроля горения пламени в процессе работы; измерения сигналов детекторов. Рис. 3. Хромапюграфический комтекс серии «Кристаллюкс» Система подготовки газа-носителя Газ-носитель из баллона загрязнен примесями кислорода, воды и органических соединений. Система детектирования, природа разделяемых веществ и неподвижной жидкой фазы предъявляют жесткие требования к чистоте газа-носителя. Незначительные примеси кислорода приводят к изменению характеристик сорбента и изменяют времена удерживания. Поэтому требуется тщательная очистка газа от примесей. Кислород удаляется с помощью катализаторов при комнатной температуре. Молекулярные сита хорошо очищают газ от паров воды. Органические соединения удаляются активированным углем. На характеристики удерживания компонента сильное влияние оказывает скорость газа-носителя. Чтобы исключить колебания скорости потока во время опыта, хроматографы снабжаются устройствами для стабилизации и измерения скорости газаносителя. Расход газа устанавливают с помощью дросселей. Стабилизация расхода газа осуществляется регулятором давления или регулятором расхода. Точное значение скорости газового потока, проходящего через колонку, необходимо знать для вычисления параметров удерживания. Расход газа-носителя на выходе из колонки периодически измеряют пенным расходомером. Для непрерывного наблюдения за скоростью газового потока предусмотрены ротаметры. Дозирующие устройства На эффективность разделения влияет величина и способ ввода пробы в хроматограф. При введении пробы необходимо обеспечить идентичность ее состава с анализируемой смесью. Нарушение идентичности может быть вызвано потерей части пробы при введении ее в колонку (например, вследствие испарения), наличием в дозаторе непродуваемых («мертвых») объемов и другими причинами. Величина пробы выбирается с учетом чувствительности детектора и сорбционной емкости колонки. Объем или масса пробы должны воспроизводиться в пределах 1-3 %. Проба должна вводиться в колонку по возможности мгновенно, чтобы уменьшить размывание пиков на хроматограмме и не нарушить установившийся режим хроматографа. Для дозирования и ввода газообразных смесей применяют краны-дозаторы. Объем сменных калиброванных петель позволяет вводить пробы от 0,1 до 10 мл. Жидкие пробы вводят в колонку с помощью специальных микрошприцев через термостойкое резиновое уплотнение испарителя. Объем пробы в зависимости от типа детектора колеблется в пределах 0,1-50 мкл. Хроматографические колонки Различают три основных типа аналитических колонок - насадочные (набивные), микронасадочные и капиллярные (рис. 4). Эффективность работы насадочных колонок зависит от типа и количества жидкой фазы, размера частиц твердого носителя и метода заполнения колонки. Капиллярные колонки для ГЖХ представляют собой трубки диаметром 0.2-0,5 мм, внутренние стенки которых покрыты тонким слоем жидкой фазы. Длина таких колонок от 10 до 100-200 м. Эффективность капиллярных колонок доходит до 1000 теоретических тарелок на метр длины. Рис. 4. – Хроматографические колонки: а-насадочная колонка, б-микронасадочная, вкапилярная колонка. Детекторы Хроматографический детектор - это устройство, предназначенное для обнаружения и количественного определения выходящих из колонки в потоке газа-носителя компонентов анализируемой смеси. В газовой хроматографии чаше используют дифференциальные детекторы, которые в отличие от интегральных измеряют мгновенную концентрацию компонента в потоке газаносителя. В настоящее время создано несколько десятков типов детекторов. В современных хроматографах применяют детекторы, использующие некоторые физические свойства газа, такие как: теплопроводность, плотность, теплота сгорания, способность молекул газа ионизироваться (приобретать электрический заряд) и некоторые другие. Во всех случаях используется различие физических свойств газа-носителя, с одной стороны, и компонентов газа, с другой. Если через детектор проходит только газ-носитель, то детектор не реагирует (его сигнал равен нулю); как только в него начнет поступать газ-носитель с каким-либо компонентом анализируемой смеси, то возникает сигнал, пропорциональный концентрации компонента в газе-носителе. Подчеркнем, что поскольку детектор установлен после хроматографической колонки, то он имеет дело уже не со сложной многокомпонентной смесью, а лишь с чистым газомносителем или его смесью с одним из компонентов пробы газа. Один из наиболее широко используемых детекторов - детектор по теплопроводности или катарометр. В нем для обнаружения в потоке газа-носителя компонентов пробы используется различие теплопроводности газа-носителя и компонента. Типовая конструкция представляет собой массивный металлический корпус 6 (рис. 5), в котором имеются две камеры: сравнительная 1 и измерительная 2. В них находятся проволочные или полупроводниковые сопротивления R2 обладающие относительно большими температурными коэффициентами и представляющие собой два плеча схемы моста Уитстона. Камеры детектора включены в газовую схему хроматографа следующим образом: Газ-носитель с постоянной скоростью поступает в сравнительную камеру 1 детектора, откуда проходит через канат крана 3 или через пробоотборный объем 5 в хроматографическую колонку 4 и далее через измерительную камеру 2 детектора выходит наружу. Схема моста питается постоянным током, но в отличие от традиционных мостовых измерений ток питания схемы велик, в результате чего сопротивления R 3 и R2 нагреваются и их температура будет выше, чем у окружающих их металлических стенок камер. Часть тепла нагретых сопротивлений передается окружающим стенкам, главным образом, благодаря теплопроводности газа-носителя. При постоянных условиях нагрева сопротивлений (постоянная величина тока питания детектора), постоянном расходе газаносителя (поддерживаемым регулятором) и постоянной температуре корпуса детектора (для чего он термостатируется) через некоторое время в обеих камерах установится тепловое равновесие, при котором сопротивления R3 и R2 будут иметь постоянную температуру, превышающую температуру стенок детектора обычно на 30-50 °С. Величина этих сопротивлений будет также постоянной, и установится равновесие измерительной схемы моста Уитстона. Рис. 5.- Принципиальная схема хроматографа с детектором по теплопроводности Такое равновесие, фиксируемое регистратором в виде «нулевой линии», будет до тех пор, пока все перечисленные факторы будут неизменными, т.е. пока через обе камеры проходит только газ-носитель с определенной, свойственной данному газу, теплопроводностью. В тот момент, когда из колонки выделится первый компонент пробы (например, метан), имеющий другую (пусть в данном случае меньшую) величину теплопроводности, чем газ-носитель, то и смесь его с газом-носителем будет иметь меньшую теплопроводность. Когда смесь попадает в измерительную камеру детектора, в ней нарушается тепловой режим, поскольку меньшее количество тепла будет переноситься новой газовой смесью на стенки камеры детектора. В результате температура данного плеча моста R2 повысится, а, следовательно, увеличится его сопротивление, и равновесие схемы нарушится (мост разбалансируется), что и зафиксирует регистратор, как отклонение его указателя. Через некоторое время из колонки вновь будет выходить только газ-носитель, восстанавливая первоначальные условия в измерительной камере. Указатель регистратора постепенно вернется в прежнее (нулевое) положение и таким образом на ленте прибора будет записана кривая в виде пика. Выход из колонки следующего компонента пробы (например, этана) создаст такой же характер изменений в измерительной камере и будет записан новый пик (этана) и т.д. до тех пор, пока из колонки не выйдут все составляющие исследуемую пробу компоненты. В результате будет записана кривая в виде ряда пиков, называемая хроматограммой (рис. 6). Рис. 6 – Хроматограмма. Идентификация компонентов. Величина сигнала зависит как от природы компонента, так и от содержания его в анализируемой смеси. Чем выше концентрация компонента, тем больше будет пик, поскольку резче изменятся условия в измерительной камере. Находят применение и другие виды детекторов: 1. Детектор по теплоте сгорания (термохимический), использует эффект теплоты сгорания компонентов анализируемой пробы в присутствии катализатора - платинового проволочного сопротивления, являющегося одновременно и чувствительным элементом детектора. 2. Детектор по плотности газов (денситометрический). В этом детекторе используется различие плотностей газа-носителя и компонентов анализируемой пробы. 3. Пламенно-ионизационный детектор. Ионизация анализируемых веществ происходит в процессе их сгорания в пламени водорода, что вызывает соответствующее возрастание ионного тока. Система термостатирования Хроматографические колонки, детекторы, испарители работают при определенных температурных режимах. Выбранная температура колонки должна поддерживаться постоянной с погрешностью, не превышающей 0.2 °С. Точность поддержания температуры детектора зависит от его типа. Для катарометра требуется более стабильное термостатирование, чем для колонки: максимальные колебания температуры не более 0,02 °С. Пламенно-ионизационный детектор может устойчиво работать без специального термостата. Требуемые температурные режимы колонки, детектора и дозирующих устройств достигаются помещением их в соответствующие термостаты, управляемые терморегулятором. Если необходимо повышать температуру колонки в процессе анализа, используют программатор температуры. Хроматографы снабжаются воздушными термостатами с вентиляторами. Термостаты, предназначенные для работы с программированием температуры, имеют меньшую теплоемкость, так как должны быстро прогреваться при ограниченной мощности нагревателей. Программирование температуры Программирование температуры колонки применяется при анализе сложных смесей с широким диапазоном температур кипения (более 100 К). Общее время анализа значительно сокращается по сравнению с работой в изотермическом режиме. Чаще всего используется линейный закон (постоянная скорость повышения температуры) или линейно-ступенчатый режим, при котором участки повышения температуры чередуются с изотермическими ступенями. Система программирования обеспечивает скорости нагрева от 0,5 до 25 °С/мин. Линейное программирование осуществляется с помощью электродвигателя, изменяющего сопротивление потенциометра задания температуры и одновременно поворачивающего температурную шкалу программатора. Необходимая скорость нагрева достигается установкой соответствующего питания двигателя программатора. Термостаты и терморегулятор с программатором составляют систему термостатирования, в которую может также входить устройство для измерения температуры. Регистрация результатов анализа Сигнал детектора, преобразованный усилителем, записывается в виде хроматограммы автоматическим регистратором: дисплеем или потенциометром. Обычно регистрируется зависимость величины сигнала детектора от времени. Хроматограмма природного горючего газа, полученная на хроматографе серии «Кристалл», приведена на рис. 7. Рис. 7 – Хроматограмма природного горючего газа На хроматограмме одному компоненту всегда будет соответствовать один пик. Однако нельзя сказать, что одному пику всегда соответствует только один компонент. Если из колонки одновременно выделились два компонента (не разделившись), то они также зарегистрируются в виде одного пика. Газ-носитель Природа газа-носителя оказывает влияние на работу детектора и характеристики колонки. Кроме обеспечения высокой чувствительности детектора, газ-носитель должен быть инертным по отношению к разделяемым веществам и сорбенту, иметь небольшую вязкость для поддержания минимального перепада давления на колонке, быть взрывобезопасным и достаточно дешевым. Детектор по теплопроводности измеряет различие в теплоопроводности чистого газаносителя и смеси газа-носителя с веществом, выходящим из хроматографической колонки. Поэтому наибольшая чувствительность может быть получена в том случае, когда теплопроводность анализируемого вещества сильнее отличается от теплопроводности газа-носителя. Большинство органических веществ имеют низкую теплопроводность и для их анализа целесообразно использовать газы-носители с возможно более высокой теплопроводностью. Такими газами являются водород и гелий, но на практике водород ввиду его взрывоопасности применяется значительно реже гелия. Так как гелий является довольно дефицитным и дорогим газом, а работа с водородом небезопасна, в некоторых случаях в качестве газов-носителей могут использоваться азот, аргон, углекислый газ или воздух. Однако характеристики детектора по теплопроводности (чувствительность, линейность) при работе с этими газами значительно ухудшаются. Кроме того, при анализе веществ с большей теплопроводностью, чем у газа-носителя, появляются отрицательные пики. Теплопроводность газов зависит от подвижности их молекул. Скорость молекул является функцией молекулярного веса: чем меньше молекула, тем больше ее скорость и тем выше теплопроводность газа. Поэтому водород и гелий, имеющие наименьшие размеры молекул, обладают самой большой теплопроводностью. Неподвижная фаза Эффективность хроматографического разделения во многом зависит от выбора неподвижной фазы. Правильный выбор неподвижной фазы, в свою очередь, зависит от природы анализируемого вещества. При выборе стационарной фазы следует учитывать, что неполярные вещества обычно лучше разделяются на неполярных фазах. Сильное влияние на качество разделения оказывают водородные связи, которые возникают между анализируемым веществом и жидкой фазой. На процесс разделения влияют и донорноакцепторные связи. Таким образом, основным фактором, определяющим качество разделения, является правильный выбор неподвижной фазы. В газоадсорбционной хроматографии в качестве стационарной фазы широко применяются пористые полимеры (в виде шариков) – полисорбы, молекулярные сита, активированный уголь, оксид алюминия, силикагель. К неполярным сорбентам относят активированный уголь, различные сорта которого отличаются размерами пор. Силикагель, оксид алюминия, молекулярные сита применяют как полярные адсорбенты. Сополимеры стирола и дивинилбензола (полисорбы) подразделяют на сорбенты средней полярности и неполярные (за рубежом аналогичные адсорбенты выпускаются под названием порапаки). В газожидкостной хроматографии неподвижной фазой служит жидкости, нанесенная на твердый носитель, который должен отвечать определенным требованиям: быть химически инертным, термостойким, механически прочным и не обладать адсорбционной активностью. Число рекомендуемых жидких фаз в настоящее время очень велико: несколько сот. В целях систематизации жидкие фазы поделены на 14 классов. К важнейшим неподвижным фазам относятся: сквалан, апиезоны. силиконовые масла, силиконовые смазки, производные углеводородов и др. Оптимальная жидкая фаза, как правило, подбирается опытным путем. Наличие большого количества наполнителей колонок делает хроматографический метод анализа газов в значительной степени универсальным. В настоящее время имеется возможность проводить по этому методу анализы очень большого количества веществ (сильно отличающихся по своим физическим свойствам), начиная с легких газов (например, водород, кислород, азот), до тяжелых углеводородов с количеством углеродных атомов выше 30. При работе с жидкими (при стандартных температуре и давлении) углеводородами последние перед тем, как попасть в хроматографическую колонку, должны быть предварительно испарены. Следовательно, в этом случае уже будем иметь дело с парами веществ. Дальнейшее разделение их будет происходить так же как и разделение газов. Адсорбенты, применявшиеся первоначально как единственные наполнители (пока не была предложена газожидкостная хроматография), остались и теперь основными, для анализа легких газов и углеводородов, включая фракцию С2. Более тяжелые углеводородные газы лучше разделяются способом газожидкостной хроматографии, благодаря его указанным выше преимуществам. Последние не могут быть использованы для легких газов потому, что не удается подобрать такие жидкости, в которых они имели бы необходимую для целей разделения растворимость, оставаясь при этом достаточно стойкими и с малой упругостью пара. С другой стороны, жидкости, так хорошо используемые для углеводородных фракций С3-С10, имеют принципиальный недостаток: при значительном повышении температуры колонки, что необходимо для разделения углеводородов с высокой температурой кипения, их упругость пара становится значительной и, следовательно, они, испаряясь, быстро выносятся из колонки газомносителем. В связи, с расширением пределов анализируемых веществ в сторону возрастания их температур кипения, становится все труднее подобрать нужную жидкую фазу для разделения. Среда применяемых в настоящее время адсорбентов особое значение приобрели так называемые молекулярные сита. Они представляют собой искусственные цеолиты с различной структурной решеткой и с порами определенного размера, причем того же порядка величины, что и размеры молекул, разделяемых с помощью их компонентов. Эти поры ведут в полости с очень большой поверхностью, но последняя становится доступной лишь тем молекулам газа, размеры которых позволяют им проникнуть внутрь этих полостей через узкие поры. Молекулярные сита изготавливают нескольких типов и применяют в основном для разделения смесей легких газов, таких, как кислород, азот, аргон, водород, гелий, окись углерода и углеводороды до этана включительно. Молекулярные сита благодаря специальной технологии их изготовления обладают большой стабильностью своей структуры, а, следовательно, и своих адсорбционных свойств, при условии, если их не увлажнять и не засорять более тяжелыми углеводородами. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО, УГЛЕВОДОРОДНОГО И ГРУППОВОГО СОСТАВОВ ДИСТИЛЛЯТА ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА МЫЛЬДЖИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить фракционный, углеводородный и групповой состав, октановое число дистиллята газового конденсата Мыльджинского месторождения газохроматографическим методом. СУЩНОСТЬ МЕТОДА: Определение состава дистиллята с помощью пламенноионизационного детектора (ДИП). Принцип его действия основан на ионизации молекул анализируемых органических соединений в водородном пламени с последующим измерением ионного тока. Сигнал детектора прямо пропорционален количеству анализируемого вещества, поступающего в него в единицу времени. Для работы ДИП необходимы следующие газы: водород, который смешивается с элюатом и сгорает при выходе из горелки, и воздух, обеспечивающий горение водорода. воздух вводится и с помощью диффузора поступает к горелке. Сгорая в воздухе, водород почти не образует ионов, поэтому электропроводность чистого водородного пламени очень низкая (сопротивление пламени 1014Ом) и ток в цепи чрезвычайно мал (10-11– 10-12 А). Этот ток называют фоновым. Как только в водородное пламя попадают органические соединения, они (или продукты их горения) легко ионизируются, в результате чего электропроводность пламени резко возрастает. В цепи двух электродов возникает ионный ток, сила которого зависит от количества молекул органического вещества, поступающих в пламя вместе с водородом в единицу времени. Этот ток очень мал; он увеличивается усилителем и подается на самописец. Для зажигания пламени в горелке есть специальный элемент, находящийся рядом с ней. Чтобы пламя в детекторе не погасло, имеется автоматическая система зажигания пламени, его контроля и сигнализации. Работа пламенно-ионизационного детектора зависит от правильного выбора скоростей газов. Потоки водорода со скоростью 500 мл/мин, воздуха 250 мл/мин и газа-носителя 50 мл/мин обеспечивают равномерное горение с образованием пламени между двумя электродами. Пламенно-ионизационный детектор обладает большой чувствительностью и малой инерционностью. Особенно широко применяется этот детектор в работе с капиллярными колонками и колонками малого диаметра, так как позволяет брать очень малые пробы. Недостатки пламенноионизационного детектора: применим только для анализа горючих веществ; не чувствителен к воде, муравьиной кислоте, воздуху, инертным газам, а также к газам и парам CS2, H2S, SO2, NO, NO2, N2O, CO, CO2, SiCl4, SiF4 и др. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: 1. Включение хроматографа. 2. Ожидание готовности (выход хроматографа на режим): t=35 ºC; VHe=30 мл/мин; Vвозд=200 мл/мин; tиспар=250 ºC; VН2=20 мл/мин. 3. Отбор пробы микрошприцом V= 0,2 мкл. 4. Ввод пробы, старт анализа. 5. В испарителе происходит испарение пробы и проба поступает в колонку. Капиллярная колонка представляет собой неподвижную жидкую фазу, в которой происходит растворение анализируемых углеводородов. Колонка помещена в термостат, где происходит программируемый нагрев (tнач.кол.=35 ºC; tкон.кол.=375 ºC). В результате при определенной температуре происходит испарение углеводородных компонентов в определенном порядке (в соответствии с их свойствами), которые поступают в ДИП, где происходит анализ. 6. Полученные данные регистрируются на ЭВМ с помощью программного обеспечения Хроматек-аналитик 2.5. 7. Далее результаты обсчитываются с помощью внешней программы расчета «Хроматек-Gasoline». ВЫВОДЫ: 1. Фракционный состав дистиллята газового конденсата (Сколько % дистиллята выкипает при определенной температуре). 2. Углеводородный состав дистиллята газового конденсата (Сколько пиков получено, указать основные компоненты, содержащиеся в дистилляте газового конденсата). 3. Групповой состав дистиллята газового конденсата (Указать какие группы углеводородов содержатся в дистилляте газового конденсата). 4. Октановое число дистиллята газового конденсата (указать октановое число дистиллята газового конденсата по исследовательскому методу, указать какие компоненты вносят основной вклад в октановое число). ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО, УГЛЕВОДОРОДНОГО, ГРУППОВОГО СОСТАВОВ И ОКТАНОВОГО ЧИСЛА ПРОДУКТОВ ПРЕВРАЩЕНИЯ ДИСТИЛЛЯТА ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА МЫЛЬДЖИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить фракционный, углеводородный, групповой состав и октановое число продуктов превращения дистиллята газового конденсата Мыльджинского месторождения на цеолитных катализаторах газохроматографическим методом. СУЩНОСТЬ МЕТОДА: Превращение индивидуальных углеводородов и прямогонных нефтяных фракций на высококремнеземных цеолитах К числу реакций углеводородов, протекающих на цеолитах, относятся реакции крекинга, изомеризации, олигомеризации, диспропорционирования и др. Наиболее подробно исследован крекинг парафиновых углеводородов на пентасилах. Процесс крекинга н-октана на пентасилах типа ЦВК можно представить следующей общей схемой: Парафин «непредельные парафины и аромати- полициклические углеводороды, фрагменты» ческие углеводороды кокс Показано, что на пентасиле реакции перераспределения водорода и вторичные превращения олефинов идут с меньшей скоростью, чем на цеолитах другого типа. Относительная скорость крекинга парафинов снижается с уменьшением длины углеводородной цепи молекул (н-С7 > н-С6 > н-С5) и с увеличением степени разветвленности парафина (н-алкан > 2-метилалкан > триметилалкан > диметилалкан > этилалкан). По-видимому, скорость превращения различных молекул лимитируется скоростью их диффузии в поры цеолита, которая обусловлена размерами и формой молекул, причем длина молекул играет несколько меньшую роль, чем кинетический диаметр. С повышением температуры различия в скорости крекинга парафинов разной структуры на таких цеолитах существенно уменьшаются. Предполагают, что в отличие от цеолитов первого поколения пентасилы обладают «динамичной» молекулярно-ситовой селективностью в отношении реагирующих молекул, в результате чего молекулы, кинетические диаметры которых различаются более, чем на 1 Å, могут с примерно одинаковой скоростью диффундировать в поры таких цеолитов. Превращения циклоалканов на цеолитах семейства пентасила исследованы недостаточно. Имеются данные о возможности получения с высокими выходами ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов и других алкилбензолов) из циклогексана, циклопентана и метилциклогексана на цеолите типа ЦВК при 450 ºС в проточных и импульсных условиях. Независимо от исходного углеводорода во всех случаях образовывались одни и те же продукты в примерно одинаковых соотношениях. Сравнение с аналогичными данными для этилена и н-гексана позволило сделать вывод о протекании реакции низших олефинов, парафинов и циклопарафинов по одной и той же схеме через первоначальное расщепление исходного углеводорода на фрагменты С 2–С4, адсорбированные на поверхности цеолита. Высококремнеземные цеолиты зарекомендовали себя эффективными катализаторами реакций взаимных превращений ароматических углеводородов и их алкилирование. Наиболее важное значение имеет процесс селективной изомеризации м- и о-ксилолов в п-изомер. Показано, что цеолит ZSM-5 обладает очень низкой активностью в диспропорционировании диалкилбензолов и был совершенно неактивен в превращениях 1,2,4-триметилбензола, но проявляет высокую активность в изомеризации ксилолов, которая проходила селективно в сторону образования п-изомера. Помимо изомеризации ксилолов на пентасилах селективно проходит реакция диспропорционирования толуола в бензол и ксилолы, хотя эта реакция протекает с меньшей интенсивностью, чем изомеризация, а селективное образование п-ксилола наблюдается либо при модифицировании цеолита различными добавками, либо при снижении конверсии толуола путем изменения условий реакции. Таким образом, в области температур, превышающих 300 ºС, возможные каталитические превращения органических соединений на кислых формах цеолитов можно свести к следующим типам: – расщепление С–Н, С–С связей в парафинах и С–ОН связей в кислородсодержащих соединениях (в частности, в метаноле или диметиловом эфире) с образованием олефинов; – перераспределение водорода в олефинах с образованием парафинов и ароматических углеводородов; – превращения углеводородов, ведущие к образованию глубокодегидрированных соединений – предшественников кокса. Для получения искусственных высокооктановых топлив особенно важны реакции изомеризации углеводородного скелета и перераспределения водорода в ненасыщенных соединениях. Вероятно, последний процесс на цеолитах осуществляется через стадии алкилирования ненасыщенных углеводородов олефинами, последующего отщепления насыщенного фрагмента (парафина) и образования еще более дегидрированного остатка: ароматического (десорбируемого) или полициклического (недесорбируемого) соединений. Таким образом, синтез ароматических и парафиновых углеводородов на цеолитах должен идти одновременно. Их теоретическое весовое соотношение в продуктах реакции – примерно 0,60,4, что и наблюдается экспериментально. Этот процесс описывается следующим обобщенным уравнением: В случае маршрута (2) катализатор быстро теряет свою активность, тогда как маршрут (1) – именно тот вариант, к которому нужно стремиться при создании стабильных катализаторов, так как в этом случае катализатор не отравляется коксом, а продукты реакции содержат ароматические углеводороды – компоненты высокооктановых бензиновых фракций. Этап, на котором заканчивается реакция перераспределения водорода (появление недесорбируемых соединений – маршрут (2) – или образование смеси ароматических и парафиновых углеводородов – маршрут (1)), должен определяться химическим составом и концентрацией активных центров в цеолитах. Определение состава продуктов превращения дистиллята на цеолитах осуществляется также с помощью пламенно-ионизационного детектора (ДИП). Принцип действия описан в лабораторной работе №1. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: 1. Включение хроматографа. 2. Ожидание готовности (выход хроматографа на режим): t=35 ºC; VHe=30 мл/мин; Vвозд=200 мл/мин; tиспар=250 ºC; VН2=20 мл/мин. 3. Отбор пробы микрошприцом V= 0,2 мкл. 4. Ввод пробы, старт анализа. 5. В испарителе происходит испарение пробы и проба поступает в колонку. Капиллярная колонка представляет собой неподвижную жидкую фазу, в которой происходит растворение анализируемых углеводородов. Колонка помещена в термостат, где происходит программируемый нагрев (tнач.кол.=35 ºC; tкон.кол.=375 ºC). В результате при определенной температуре происходит испарение углеводородных компонентов в определенном порядке (в соответствии с их свойствами), которые поступают в ДИП, где происходит анализ. 6. Полученные данные регистрируются на ЭВМ с помощью программного обеспечения Хроматэк-аналитик 2.5. 7. Далее результаты обсчитываются с помощью внешней программы расчета «Хроматэк-Gasoline». ВЫВОДЫ: 1. Фракционный состав продукта переработки дистиллята газового конденсата на катализаторе (Сколько % дистиллята выкипает при определенной температуре). 2. Углеводородный состав продукта переработки дистиллята газового конденсата на катализаторе (Сколько пиков получено, указать основные компоненты, содержащиеся в дистилляте газового конденсата). 3. Групповой состав продукта переработки дистиллята газового конденсата на катализаторе (Указать какие группы углеводородов содержатся в дистилляте газового конденсата, сделать вывод о том, как изменился групповой состав дистиллята после переработки его на катализаторе). 4. Октановое число продукта переработки дистиллята газового конденсата на катализаторе (Указать октановое число дистиллята газового конденсата по исследовательскому методу, указать какие компоненты вносят основной вклад в октановое число, сравнить значения октановых чисел до и после превращения). ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДНОГО СОСТАВА ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить углеводородный состав попутного нефтяного газа газохроматографическим методом СУЩНОСТЬ МЕТОДА: Катарометр (детектор по теплопроводности). Принцип работы катарометра основан на том, что нагретое тело теряет теплоту со скоростью, зависящей от состава окружающего газа. Поэтому скорость теплоотдачи может быть использована для определения состава газа. Действие этого детектора основано на сравнении теплопроводности анализируемого вещества и газа-носителя. Катарометр надежен в работе и прост в изготовлении. Он представляет собой массивный блок из латуни или нержавеющей стали с двумя ячейками, в каждой из них находятся чувствительные нагревательные элементы – нити из вольфрамовой или платиновой проволоки или термисторы. Термистор имеет форму маленького шарика, для обеспечения химической инертности покрытого стеклом. Термисторы обладают существенными преимуществами перед нитями накала: у них меньше размеры, значительно больше сопротивление, отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Чувствительность термистора снижается с повышением температуры (в два раза при нагревании на каждые 30 ºС), поэтому на низкотемпературном термисторе рекомендуется работать при температуре не выше 100 ºС. при более высокой температуре рекомендуется применять платиновые или вольфрамовые нити диаметром 5 мкм или высокотемпературные термисторы. Один из каналов в блоке катарометра является измерительной ячейкой, другой – сравнительной. Принцип работы катарометра заключается в следующем. Нагревательные элементы в сравнительной и рабочей ячейках нагревают постоянным электрическим током от аккумуляторной батареи НКН-ГОО или от специального стабилизированного источника питания. Теплопроводность окружающего нагревательные элементы газа определяют температуру, а следовательно, и сопротивление нагревательных элементов. Когда через обе ячейки катарометра протекает чистый газ-носитель, температура нагревательных элементов одинакова. Если через сравнительную ячейку катарометра протекает чистый газ-носитель, а через измерительную – газ-носитель + компонент, выходящий из хроматографической колонки, то температура, а следовательно, и сопротивление нагревательных элементов будут разные, что нарушает баланс измерительного моста. Различие в температуре обусловлено различием в теплопроводности газа в сравнительной и измерительной ячейках катарометра. Поскольку абсолютное измерение теплопроводности затруднено, применяют мостовую схему Уитстона. Она содержит два нагревательных элемента, вмонтированных в катарометр, и два одинаковых проволочных сопротивления. Чувствительные нагревательные элементы являются, следовательно, активными плечами мостовой измерительной схемы (мост Уитстона). На измерительный мост подается постоянное стабилизированное напряжение 6-12 В. Температура чувствительных элементов повышается до тех пор, пока не установится равновесие между подводимой электрической энергией и потерей теплоты. Скорость теплоотвода зависит от температуры стенок ячеек, которые должны иметь постоянную температуру. Эта температура не должна быть ниже температуры колонки, так как может происходить конденсация пара в детекторе. Если мост в начале работы сбалансирован сопротивлением при пропускании через обе ячейки газа-носителя, а затем к газу-носителю, выходящему из хроматографической колонки, подмешивают какой-либо компонент, имеющий другую теплопроводность, то в мостовой схеме возникает разность потенциалов между клеммами, обусловленная различием сопротивлений нагревательных элементов в сравнительной и измерительной ячейках. Эта разность потенциалов записывается самопишущим потенциометром. Важнейшими характеристиками катарометра являются стабильность нулевого показания (когда через обе ячейки катарометра проходит чистый газ-носитель), чувствительность его по отношению к различным компонентам и инерционность. При использовании газа-носителя с высокой теплопроводностью (водород, гелий) резко повышается чувствительность детектора к анализируемым веществам. Теплопроводность газа тем больше, чем меньше молекула газа. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: 1. Включение хроматографа. 2. Ожидание готовности (выход хроматографа на режим): t=35 ºC; Vвозд=200 мл/мин; tдетек=500 ºC; VН2=20 мл/мин. 3. Отбор пробы осуществляется с помощью крана-дозатора. Пропанбутановая фракция поступает из баллона. 4. Ввод пробы также осуществляется с помощью крана-дозатора, старт анализа. 5. Газовая смесь поступает в колонку, заполненную сорбентом (фаза 5 % NaOH, нанесенная на Al2O3), где происходит адсорбция компонентов смеси. Колонка помещена в термостат, где происходит программируемый нагрев (tнач.кол.=35 ºC; tкон.кол.=500 ºC). В результате при определенной температуре происходит десорбция определенного компонента газовой смеси, согласно его свойствам, которые поступают в ДТП (детектор по теплопроводности), где происходит их анализ. 6. Полученные данные регистрируются на ЭВМ с помощью программного обеспечения Хроматэк-аналитик 2.5. ВЫВОД: Сделать вывод о составе попутного нефтяного газа. Определить качественный и количественный состав. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДНОГО СОСТАВА ПРОДУКТОВ КОНВЕРСИИ ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ НА ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРАХ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить углеводородный состав продуктов конверсии попутных нефтяных газов на цеолитсодержащих катализаторах. СУЩНОСТЬ МЕТОДА: Превращение низших алканов С2–С5 на высококремнеземных цеолитах В последние годы в связи с дальнейшим источением нефтяных запасов и резким падением темпов добычи нефти особую актуальность приобретают исследования, связанные с поиском и разработкой процессов переработки альтернативных источников углеводородного сырья и, в первую очередь, легких парафиновых углеводородов С2–С5, которые составляют большую часть попутных нефтяных газов и ШФЛУ. В то же время остро стоит проблема, связанная с комплексной переработкой всех углеводородных компонентов природного, попутного нефтяного и нефтезаводских газов, а также газового конденсата. Решение ее возможно на основе создания малоотходных и, следовательно, экологически чистых промышленных способов получения ценных химических продуктов из углеводородов С2–С5. Разработка новых высокоэффективных нефтехимических процессов базируется на использовании катализаторов и определяется, в первую очередь, успехами в области катализа на цеолитах. Цеолитные катализаторы в Н-форме обладают заметной активностью в ароматизации индивидуальных низших алканов, однако основным направлением протекания реакции является крекинг, что приводит к большому выходу побочных продуктов – метана и этана. В результате этого селективность образования ароматических углеводородов на декатионированном пентасиле обычно не превышает 30 %. Для увеличения селективности образования ароматических углеводородов из низших алканов применяется модифицирование декатионированных цеолитов различными переходными металлами. Наибольшее увеличение селективности наблюдается в присутствии Pt-, Zn-, Cd- и Gaсодержащих пентасилов. Особенно выделяются Ga и Cd. Однако кадмийсодержащие цеолитные катализаторы недостаточно стабильны из-за постепенного улетучивания активного компонента с поверхности образца в ходе процесса вследствие восстановления Cd до металла образующимися углеводородами и водородом. Механизм ароматизации низших алифатических соединений несколько отличается от механизма ароматизации алифатических углеводородов С6+ на цеолитных катализаторах типа пентасил. Если во втором случае центральной проблемой является установление механизма образования цикла, то здесь возникает проблема определения механизма наращивания углеродного скелета до размеров, при которых возможно образование шестичленного цикла. Увеличение углеродного скелета, т.е. возрастание молекулярной массы углеводородов, происходит в результате протекания реакции дегидроциклоолигомеризации, которую можно представить следующим образом: Реакционная способность алканов возрастает с увеличением молекулярной массы. Ароматизация СnH2n+2 сопровождается их гидрогенолизом с образованием СН4 (в случае С4Н10 и С5Н12 – также С2Н6). Известны два механизма крекинга низших алканов – карбений-ионный и радикальный. Схема, учитывающая участие протонных центров в образовании ионов карбения, может быть представлена следующим образом: На Льюисовских кислотных центрах возможен отрыв гидрид-иона от молекулы алкана: + СН3СН2СН2СН3 СН3СН2СНСН3 + Н– В случае радикальных превращений начальной стадией крекинга является возникновение катион-радикалов, которые далее превращаются в олефины. Например, образование изобутилена из изобутана может происходить через стадию формирования и последующего разрушения поверхностного катион-радикала с участием электроноакцепторных (ЕА) центров: В условиях высоких конверсий активация молекул пропана происходит в результате отрыва гидрид-иона ионом карбения R+. Образовавшийся ион С3Н7+ может превратиться либо в пропилен, либо в карбокатион с большим числом углеродных атомов: + С3Н8 + R+ RH + СН3СНСН3 Общую схему превращения пропана на цеолитном катализаторе можно представить следующим образом: Схема превращения пропана на цеолитном катализаторе Способность декатионированных форм пентасилов к активации и последующей дегидроциклизации молекул низших парафинов обусловлена наличием сильных кислотных центров, на которых протекают реакции протонирования, отрыва гидридионов и крекинга, приводящие к образованию ненасыщенных структур. Превращения низших парафинов на кислотных центрах пентасилов происходят с участием как ионов карбения, так и катион-радикалов. В отличие от декатионированных форм пентасилы, модифицированные металлами II, III и VIII групп, представляют собой бифункциональные катализаторы, в активность которых вносят вклад как протонные кислотные центры носителя, так и центры, включающие атомы металла. Дегидроциклодимеризация низших алканов на бифункциональных катализаторах является результатом протекания нескольких параллельных и консекутивных реакций. Одни из них происходят под действием дегидрирующих компонентов, другие под влиянием кислотных центров цеолита, а третьи обусловлены совместными эффектами взаимодействия углеводородов с металлами и кислотными центрами. Можно выделить три основные стадии дегидроциклодимеризации: 1) дегидрирование алканов до алкенов и алкадиенов; 2) димеризация алкенов на кислотных центрах, а также термически через стадию образования сопряженных диенов; 3) ароматизация ненасыщенных углеводородов на металлическом компоненте и на кислотных центрах. Основной вклад в каталитическую активность модифицированных пентасилов в ароматизации низших алканов вносят Льюисовские кислотные центры, формирующиеся в результате промотирования цеолитов различными металлами, например цинком или галлием. Эти центры способны активировать молекулы низших алканов и алкенов и ускорять дегидрирование этих углеводородов за счет электроноакцепторных свойств апротонного центра. Очевидно, что на Льюисовких центрах может легко протекать дегидрирование ненасыщенных молекул с образованием полиенильных структур – предшественников ароматических углеводородов. В свою очередь, ароматические углеводороды могут быть получены как посредством последовательного отрыва гидридионов от молекул олефинов с числом атомов углерода не менее шести, так и в результате прямого взаимодействия двух аллильных катионов с одновременным отщеплением водорода (см. рис. 9). Такой путь формирования ароматических структур не требует обязательного одновременного образования алканов, и поэтому в данном случае выход ароматических углеводородов не ограничен стехиометрическим соотношением (одна молекула ароматических углеводородов + три молекулы алкана). Очевидно, именно этим и объясняется более высокий выход продуктов ароматизации низкомолекулярных парафинов на модифицированных пентасилах. Основная роль Бренстедовских центров состоит в олигомеризации алкенов и дегидроциклизации олигомеров, причем для интенсивного протекания этих реакций достаточно небольшого числа кислотных ОНгрупп пентасила. Кроме того, как уже отмечалось выше, Бренстедовские кислотные центры участвуют в крекинге исходных алканов и алифатических продуктов их превращения. На модифицированных цинком и галлием пентасилах реакция ароматизации низших алкенов может идти по схеме, представленной на рис. 9. Для получения эффективных катализаторов ароматизации низших алканов необходимо оптимальное соотношение Льюисовских и Бренстедовских центров, которое определяется присутствием промотора и составом каркаса декатионированного пентасила. Как показали многочисленные исследования, с наибольшей селективностью ароматизация низкомолекулярных парафинов протекает на Ga-пентасилах. Схема ароматизации низших алкенов на модифицированных пентасилах Наиболее селективными оказались галлоалюмо- и галлосиликаты, содержащие внекаркасный галлий в каналах цеолита. По-видимому, электроноакцепторные свойства L-центров, в состав которых входят внекаркасные атомы Ga, отличаются от свойств как галлиевых центров, сконцентрированных на внешней поверхности, так и локализованных в каналах пентасилов апротонных центров, содержащих атомы Zn, Cd и Pt. Галлийсодержащие цеолитные катализаторы обеспечивают получение концентрата ароматических углеводородов из этана и пропана с селективностью до 60 %, а из бутанов и пентанов – 6570 %. Последние достижения в области синтеза цеолитов и цеолитоподобных материалов являются хорошей предпосылкой для создания новых, более активных и селективных каталитических систем ароматизации низших парафинов, а это открывает широкие перспективы решения экологических проблем, связанных с комплексной переработкой невоспроизводимого углеводородного сырья. Продукты переработки пропан-бутановой фракции на цеолитсодержащих катализаторах являются жидкость и газовая смесь. Для их исследования будут применяться разные виды газохроматографического анализа. Для жидкости: определение состава жидких продуктов с помощью пламенноионизационного детектора. Принцип его действия описан в лабораторной работе №1. Для газовой смеси: для определения состава газовой смеси используется катарометр. Принцип его действия описан в лабораторной работе №3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: Для газовой смеси: 1. Включение хроматографа. 2. Ожидание готовности (выход хроматографа на режим): t=35 ºC; Vвозд=200 мл/мин; tдетек=500 ºC; VН2=20 мл/мин. 3. Отбор пробы осуществляется с помощью крана-дозатора. Пропанбутановая фракция поступает из баллона. 4. Ввод пробы также осуществляется с помощью крана-дозатора, старт анализа. 5. Газовая смесь поступает в колонку, заполненную сорбентом (фаза 5 % NaOH, нанесенная на Al2O3), где происходит адсорбция компонентов смеси. Колонка помещена в термостат, где происходит программируемый нагрев (tнач.кол.=35 ºC; tкон.кол.=500 ºC). В результате при определенной температуре происходит десорбция определенного компонента газовой смеси, согласно его свойствам, которые поступают в ДТП (детектор по теплопроводности), где происходит их анализ. 6. Полученные данные регистрируются на ЭВМ с помощью программного обеспечения Хроматэк-аналитик 2.5. Для жидких продуктов: 1. Включение хроматографа. 2. Ожидание готовности (выход хроматографа на режим): t=35 ºC; VHe=30 мл/мин; Vвозд=200 мл/мин; tиспар=250 ºC; VН2=20 мл/мин. 3. Отбор пробы микрошприцом V= 0,2 мкл. 4. Ввод пробы, старт анализа. 5. В испарителе происходит испарение пробы и проба поступает в колонку. Капиллярная колонка представляет собой неподвижную жидкую фазу, в которой происходит растворение анализируемых углеводородов. Колонка помещена в термостат, где происходит программируемый нагрев (tнач.кол.=35ºC; tкон.кол.=500 ºC). В результате при определенной температуре происходит испарение углеводородных компонентов в определенном порядке (в соответствии с их свойствами), которые поступают в ДИП, где происходит анализ. 6. Полученные данные регистрируются на ЭВМ с помощью программного обеспечения Хроматэк-аналитик 2.5. ВЫВОДЫ: Сделать вывод о процессе превращения ПНГ на цеолитсодержащих катализаторах. Указать качественный и количественный состав жидких и газообразных продуктов. Привести степень превращения пропана.
