Металлическую линейку укрепляют на панели так, чтобы нулевое деление на линейке совпало с меткой «0» на реакционной трубке.
Шприц соединяют резиновой трубкой со шлицем. Соединения на шлифах и краны смазывают смазкой ЦИАТИМ-221.
Перед проведением анализа в приборе устанавливают скорость потока воздуха, равную 50 мл/мин, по шкале реометра. Для этого воздух пропускают через трехходовой кран (положение а), реометр, осушитель, открытый двухходовой кран и реакционную капиллярную трубку в атмосферу (верхний двухходовой кран на шлице закрыт).
Скорость потока воздуха регулируют винтовым зажимом. Затем с помощью мыльной пены проверяют прибор на герметичность.
После установления скорости потока воздуха трехходовой кран переводят в положение б, нижний двухходовой кран закрывают.
Приготовление исходной смеси для подготовки градуировочных смесей. Сероводород получают в аппарате Киппа при взаимодействии сернистого железа или сернистого натрия соляной кислотой. Полученный сероводород отбирают в подсоединенную к аппарату Киппа газовую пипетку вместимостью 500 мл. После заполнения сероводородом закрывают оба крана пипетки и на один из отводов надевают резиновую трубку с заглушкой. Расстояние между отводом пипетки и заглушкой должно составлять около 5 мм.
Берут восемь газовых пипеток вместимостью 500 мл и одну пипетку вместимостью 2000 мл. Краны смазывают смазкой ЦИАТИМ-221 и проверяют их на герметичность. На один из отводов каждой пипетки ставят заглушку, а другой отвод подсоединяют к вакуумному насосу и вакуумируют в течение 15 мин до остаточного давления 0,5 кПа (4 мм рт. ст.), после этого кран закрывают.
Из пипетки, содержащей сероводород отбирают шприцем, прокалывая иглой резиновую трубку, 2 мл сероводорода и таким же способом вводят его в пипетку вместимостью 2000 мл. При этом следует давить на поршень шприца, не допуская резких рывков. Затем пипетку заполняют воздухом, постепенно открывая свободный от заглушки кран, и после выравнивания давления с атмосферным быстро закрывают его.
Полученная смесь является исходной для приготовления градуировочных смесей. Приготовление градуировочных смесей сероводорода с воздухом при содержании объемной доли его в градуировочной смеси менее 0,1%. В газовые пипетки вместимостью 500 мл вводят шприцем последовательно по 5, 8, 15, 25, 35, 50, 60 мл исходной смеси (V1). Затем каждую пипетку заполняют воздухом.
Содержание объемной доли сероводорода (Х1) в процентах в исходной смеси определяют по ГОСТ 17556--81 или ГОСТ 22985--78 со следующими изменениями. Пипетку с исходной смесью подсоединяют к входной трубке первой поглотительной склянки, а выходную трубку второй поглотительной склянки подсоединяют к газометру, заполненному водой, Оставшееся количество исходной смеси в пипетке рассчитывают по разности известного объема пипетки и суммарного объема исходной смеси, израсходованной для приготовления градуировочных смесей.
Содержание объемной доли сероводорода в градуировочных смесях (X) в процентах вычисляют по формуле:
где Vi -- объем исходной смеси, израсходованной для приготовления градуировочных смесей, мл; Х1 -- содержание объемной доли сероводорода в исходной смеси, %; V2 -- объем калиброванной пипетки, мл.
Градуировочные смеси поочередно анализируют. По полученным данным строят график, на котором по оси ординат откладывают высоту окрашенного слоя сорбента (мм), а по оси абсцисс соответствующее содержание объемной доли сероводорода в анализируемой смеси в процентах.
В связи с тем, что применяемые для градуировки газовые пипетки имеют неодинаковые объемы, то при построении градуировочного графика получаемые высоты окрашенного слоя сорбента следует пересчитывать на постоянный объем (V =500 мл).
Пример построения градуировочного графика приведен на рис.8. Этот график построен для смесей с содержанием объемной доли сероводорода 0,001--0,01%, для этого использовалась исходная смесь с содержанием объемной доли сероводорода 0,1% и реакционная трубка диаметром 2 мм.
Рис.17 - Градуировочный график для определения сероводорода при содержании объемной доли его
При построении графика для смесей с содержанием объемной доли сероводорода 0,01- 0,1% применяют реакционную трубку диаметром 4 мм и готовят исходную смесь с содержанием объемной доли сероводорода 0,5%. При построении графика для смесей с содержанием объемной доли сероводорода 0,1 - 15,0%) применяют реакционную трубку диаметром б мм и готовят исходную смесь с объемной долей сероводорода 2,5%.
Приготовление смесей сероводорода с воздухом при содержан и объемной доли его в смеси более 0,1%. В газовые пипетки вместимостью 500 мл, вводят с помощью шприца сероводород, последовательно по 10, 15, 25, 30, 42, 55, 65, 75 мл. Затем каждую пипетку заполняют воздухом.
От градуировочных смесей, отбирают шприцем по 20 мл смеси и поочередно анализируют. Анализ каждой смеси проводят не менее трех раз. Содержание сероводорода определяют в каждой градуировочной смеси. Объем градуировочной смеси в пипетке рассчитывают по разности известного объема (V) пипетки и суммарного объёма смеси, взятой на анализ. По полученным данным строят график.
Определение сероводорода при содержанни объемной доли в газе менее 0,1 %. Газовую пипетку с анализируемой пробой газа, устанавливают в приборе. Включают вакуумный насос, постепенно открывая нижний кран газовой пипетки, просасывают газ через реакционную трубку в течение 3 мин. Затем открывают верхний кран газовой пипетки и пропускают через нее в реакционную трубку воздух в течение 2 мин. После этого вакуумный насос соединяют с атмосферой и отключают его. Высоту окрашенного слоя силикагеля измеряют линейкой с погрешностью не более 1 мм и пересчитывают на объем газовой пипетки 500 мл, по градуировочному графику находят содержание объемной доли сероводорода в процентах, соответствующее найденной высоте в миллиметрах.
Определение, сероводорода при содержании объемной доли его в газе более 0,1 %. Медицинский шприц с анализируемой пробой газа (20 мл), соединяют при помощи резиновой трубки с верхним двухходовым краном, открывают зажим и сам верхний двухходовой кран.
При этом проба газа должна равномерно вводиться в реакционную трубку. После введения пробы через реакционную трубку пропускают воздух со скоростью. Для этого быстро открывают нижний двухходовой кран и постепенно переводят трехходовой кран в положение а. После 5-минутного пропускания воздуха через реакционную трубку, его направляют через кран (положение б) в атмосферу.
Затем измеряют линейкой высоту окрашенного слоя сорбента с погрешностью до 1 мм.
По градуировочному графику находят содержание объемной доли сероводорода в процентах, соответствующее найденной высоте в миллиметрах. Окрашенную часть сорбента удаляют из реакционных трубок, которые затем дополняют новой порцией сорбента (силикагеля). Окрашенный сорбент (силикагель) не регенерируется.
Определяют отношение массы анализируемого газа к массе воздуха (d) по составу газа (отношение среднего молекулярно го веса газа к молекулярному весу воздуха).
Содержание объемной доли сероводорода в анализируемом газе в процентах определяют по градуировочному графику, построенному для данной реакционной капиллярной. При замене реакционной капиллярной трубки требуется проверка калибровочных графиков.
Допускаемые расхождения между параллельными определениями содержания сероводорода от среднего арифметического сравниваемых результатов не должны превышать значений величин, указанных в табл. 9.1.
Таблица 9.1
|
Содержание объемной доли сероводорода, % |
Допускаемые расхождения между параллельными определениями, % |
|
|
До 0,1 |
15 |
|
|
Свыше 0,1 до 1,0 |
10 |
|
|
Свыше 1,0 |
5 |
Содержание массовой доли сероводорода (Х2) в процентах вычисляют по формуле:
где Х3 - содержание объемной доли сероводорода, %; 1,1724 -- постоянный коэффициент; d -- отношение массы анализируемого газа к массе воздуха.
Лабораторная работа №10. Определение индивидуального группового состава газов полученных в процессе переработки нефтяных фракции
Цель работы: определения компонентного состава сухого газа, содержащего углеводороды C1 - С5, а также неуглеводородные компоненты (водород, азот, окись и двуокись углерода и сероводород), массовая доля .которых 0,1% и выше. Сущность метода заключается в газожидкостной и газоадсорбционной хроматографии газа с использованием детектора по теплопроводности. Углеводороды C1 - С5, двуокись углерода и сероводород разделяют методом газожидкостной хроматографии. Неуглеводородные компоненты (водород, кислород, азот, окись углерода) и метан разделяют методом газоадсорбционной хроматографии.
Определение компонентного состава газа
Цель работы: определения компонентного состава сухого газа, содержащего углеводороды C1 - С5, а также неуглеводородные компоненты (водород, азот, окись и двуокись углерода и сероводород), массовая доля .которых 0,1% и выше. Сущность метода заключается в газожидкостной и газоадсорбционной хроматографии газа с использованием детектора по теплопроводности. Углеводороды C1 - С5, двуокись углерода и сероводород разделяют методом газожидкостной хроматографии. Неуглеводородные компоненты (водород, кислород, азот, окись углерода) и метан разделяют методом газоадсорбционной хроматографии.
Аппаратура, реактивы, материалы
Хроматограф ЛХМ-8МД или аналогичного типа с детектором по теплопроводности, печь муфельная электрическая, обеспечивающая нагрев до 11000С, шкаф сушильный, обеспечивающий нагрев до 150°С, н -гептадекан или н-гексадекан, аскарит, эфир этиловый, эфир петролейный, натронная известь, пробоотборники металлические, лупа измерительная, линейка счетная логарифмическая, секундомер, шприцы медицинские вместимостью 1, 2, 5, 10 мл, колба круглодонная вместимостью 250--500 мл, чашка фарфоровая, набор сит «Физприбор», диатомитовый кирпич, сферохром-2, допускается применять хроматон N и динохром, гелий в баллоне, цеолиты типа Na X или Са А, баня песчаная.
Пробы сухого газа отбирают в герметичные стальные пробоотборники ПУ или ПГО или аналогичные пробоотборники без опускной трубки в выходном штуцере. Пробоотборник подсоединяют к пробоотборному устройству и открывают выходной и входной вентили пробоотборника. Открывают запорную арматуру пробоотборного устройства и продувают пробоотборник отбираемым газом в течение 1--2 мин, затем закрывают последовательно выходной, входной вентили и запорную арматуру пробоотборного устройства. Отсоединяют пробоотборник и его штуцера закрывают заглушками.
При отборе пробы при температурах ниже 0°С перед анализом пробоотборник с газом выдерживают в течение 1 ч при комнатной температуре.
Приготовление сорбентов. Компонентный состав сухого газа определяют на двуххроматографических колонках. В качестве сорбента первой колонки для разделения углеводородов C1-C5, сероводорода и двуокиси углерода применяют н-гептадекан (н-гексадекан) на сферохроме-2 или диатомитовом кирпиче. Неуглеводородные компоненты (водород, кислород, азот, окись углерода) и метан разделяют на второй колонке, заполненной цеолитами NaX или СаА.
Приготовление сорбента с н-гептадеканом (н-гексадеканом).Из порошка сферохрома-2 отсеивают фракцию 0,25-0,35мм, прокаливают в муфельной печи при 300-350°С в течение 3 ч и охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры. На подготовленный носитель наносят н-гептадекан из расчета 15 г на 100 г сферохрома-2. Для этого помещают в круглодонную колбу н-гептадекан, предварительно растворенный в петролейном или этиловом эфире 1:5, и насыпают сферохром-2. Сферохром-2 должен быть равномерно смочен раствором. Растворитель испаряют при непрерывном перемешивании массы вначале без подогрева, а затем на песчаной бане при 60-65°С (работу с эфиром необходимо проводить в вытяжном шкафу при отсутствии открытого огня с соблюдением правил техники безопасности). Остатки растворителя отсасывают водоструйным или ваккумным насосом в течение 30 мин.
При применении в качестве твердого носителя диатомитового кирпича его измельчают и отсеивают фракцию 0,25-0,35 мм. Целевую фракцию выдерживают 3 ч в 10%-ном растворе соляной кислоты, после чего промывают водопроводной, а затем дистиллированной водой до отсутствия ионов хлора. Отмытый кирпич сушат в сушильном шкафу при 120-150°С и прокаливают в муфельной печи при 1000-1100°С в течение 3 ч. От прокаленного и охлажденного кирпича отсеивают еще раз фракцию 0,25-0,35 мм, на которую наносят н-гептадекан так же, как и на сферохром-2 из расчета 20г н-гептадекана на 100 г кирпича. Приготовленный сорбент хранят в склянке, закрытой пробкой. Для заполнения колонки требуется около 25 г сорбента.
Подготовка цеолитов. Таблетки цеолитов NaX или СаА измельчают, отсеивают фракцию 0,15-0,25 мм, прокаливают в муфельной печи при 350°С в течение 3-4 ч, затем охлаждают в эксикаторе и загружают в колонку хроматографа. Для наполнения колонки требуется около 10 г цеолита.
Подготовка хроматографических колонок. Подготовку хроматографических колонок и набивку сорбентом выполняют согласно инструкции по монтажу и эксплуатации хроматографа.
Вследствие гигроскопичности цеолита колонку следует заполнять быстро.
Подготовка хроматографа. Подключают хроматограф к сети, проверяют на герметичность и выводят на режим согласно инструкции по монтажу и эксплуатации прибора.
Колонку, заполненную приготовленным сорбентом, устанавливают в термостат хроматографа и, не подсоединяя ее к детектору, продувают газом-носителем при 65-70°С в течение 3 ч для активации сорбента. При определении сероводорода в сухом газе через колонку предварительно пропускают газ, содержащий сероводород, любой .концентрации до постоянной высоты-пика сероводорода, для насыщения сорбента. Колонку, заполненную приготовленным цеолитом NaX или СаА, активируют в токе газа-носителя при 65-70°С в течение 3 ч. Для защиты цеолитов от двуокиси углерода и сероводорода перед вводом пробы в хроматограф устанавливают трубку, заполненную аскаритом или натронной известью.