|
| |
|
Слаботочка Книги 5 н 1-47 4 6 Н 54 4 Н4-,  Рис. 10.28. Принципиальная газовая схема .хроматографа «Нефгеяим-СКЭП» для аналта газовой пробы от одной линии анализируемого газа с прямой продувкой: У, - панель подготовки анализируемого газа ПАГ-5; Уг -- анализатор; Уз - блок переключений, У - панель подготовки газа-ноеи[елн ПГН-4; К,, К2 - колодки полсоединительные: Кр\ - кран-нереключагель; / -технологический трубопровод: 2 - баллов с лталонной газовой смсеью; 3 - редуктор давления с манометрами; 4 -BeHfwjLb; .-дроссель; -1--анализируемый таз; -2- - газ для калибровки; -3--воздух управления; ---таз-носитель; -5--газ-носитель + анализируемый газ 10.5. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ХРОМАТОГРАФА Основными характеристиками хроматографа являются: концентрация компонентов по хроматограмме, заттисанной вторичным прибором; динамические характеристики; лоттустимая минимальная тттирина хроматографического пика вследствие инерционности системы детектирования. Рассмотрим методы расчета этих характеристик. Расчет концентрации компонентов по дифференциальной хро.чатограмме, записанной вторичным прабором. Наиболее часто применяемыми методами расчета концентрации комттонентов анализируемой смеси по результатам анализа на ттотоке являются методы градуировки и внутренней нормировки, В методе градуировки определяется зависимость сит нала хроматографа но исследуемому компоненту (в виде высоты или площади пика) от его концентрации в смеси. Для выполнения градуировки составляется ряд градуировочных смесей, по концентрациям Перекрывающих рабочий диапазон изменения концентрации определяемого компонента в производственной смеси. При работе в линейном диапазоне периодическую проверку традуировки можно производить по анализу одной контрольной смеси и по данным этих анализов определить наклон градуировочной прямой. При градуировке важно сохранять постоянным количество отбираемого на атгализ вещества - обьем пробы. Преимутцества метода градуировки состоят в простоте расчета, отсутствии необходимости регистрации всех пиков (часть компонентов можно ввести, минуя детектор) и в том, что концентрацию исследуемот о компонента можтю определить неносредственио после проявления т]ика этого вещества, не ожидая полных результатов анализа. Недостатком метода является зависимость результатов анализа от постоянства объема пробы и необходимость приготовления смесей для градуировки. § 10.5. Расчет характеристик хроматографа Метод внутреш1ей нормировки состоит в расчете доли плоша;ш Som исследуемог о компонента в обтей площади хромат о-граммы, причем площади каждого компонента в смеси умножаются на соответствующие нм нормируюн1ие коэффициенты к„ учитывающие влияние на cnrnajT детекгора индивидуальных свойств каждо! о компонента в смеси. Так, для детектора по теплопроводности следует учитывать теплопроводность каж7Е010 компонента. Расчет в линейном диапазоне концепт раций, % объемные, производится по формуле 1де к, н S, - нормирующий коэффициен i и площадь хроматограммы, соответствующие (-му компоненту: ккам н ком - нормирующий коэффициент н плошадь хроматограммы, соответствующие исследуемому компоненту; п - 4hcj[o компонентов в смеси, Нормирующие коэффициенты для де-icKTOpa по теплопроводности зависят не только от i аза-носителя и компонента, но также и от температуры в термостате, детектора и мощности, рассеиваемой термочувствительным элементом. Это связано с тем, что теплоттроводность всех веществ изменяется с температурой в различной степени. Поэтому пользоваться справочными таблицами относите-тьной чувствительности рекомендуется толтько в тех случаях, когда теплопроводность газа-носителя резко отличается от теплтопроводности ана.1ти)ируемых веществ, например в случае применения газа-носителя с высокой теплопроводностью (гелия). В случае применения газа-носителя с теплопроводностью, соизмеряемой с теплопроводностью анализируемых веществ, пользоваться какими-либо готовыми таблицами практически нельзя, так как значения коэффициентов относительной чувствительности сильно зависят от теплового режима детектора, определяамого как температурой в термо-ста I е детектора, так и степенью нагрева термочувствительных элементов протекающим током Вследствие изменения относительной чувствительности прибора от условий анали ia может наступить явление инверсии пиков анализируемых веществ с ише-нением температуры. Например, пик этана ттри газе-носителе аште фиксируется ттри температуре 50 и 100°С в разные стороны от базовой линии. Инверсию пиков можно вызвать измене- 15 нем как температуры термостатирования детектора, так и тока питания измерительного моста. В связи с этим коэффициенты чувствительности для таза-носителя азота необходимо определять для конкретных условий детектирования путем выполнения анализов искусственных смесей известного состава. Расчет динамических характнстнк. Расчет динамических характеристик хроматографа как звена системы автоматического управления можно выполнить по структурным схемам (рис. 10.29), если известны численные значения параметров всех звеньев На рнс. 10.29,й представ;тена импульсная структурная схема, соответствующая характеру работы хроматографа. Для оценки динамических свойств хроматографа и динамики систем, в которых используются хроматографы, можно воспользоваться структурной схемой на рис. 10.29,6, близкой по свойствам к схеме на рис. 10.29, я, но описываемой непрерывным преобразованием Лапласа. Продолжительность цикла Тц анализа равна времени между двумя последовательными вводами пробы. Время выдачи информации о концентрации исследуемою компонента хом зависит как ог продолжительности анализа, так и от принятото метода расчета коицентрации по результатам анализа. Значения параметров Тц и т,(,„, связанных со свойствами прибора, известны, если определена методика анализа. Временем, необходимым непосредствен-тю для выполнения операции расчета, в случае применения автоматических вычислительных устройств обычно можно пренебречь. Поэтому При расчете методом градуировки ком равно времени выхода исследуемого компонента, а при расчете методо.м внутренней нормировки - времени выхода всех компонентов. Зттачения параметров, связанных с системой подготовки пробы, определяются следующим образом. Транспортное запаздывание Тт зависит от объема соединительного трубопровода и расхода продукта Q через него и определяется по формуле = k4l/{4Q), (10.5) где d - диаметр трубопровода; L - длина трубопровода. Емкостное запаздывание и постоянная времени системы зависят от объема и формы элементов системы подготовки пробы, имеющих существенные свободные объемы (фильтры, влатоотбойники и т. д.), и характера их соединения. При соотношении длины элемента L к ею диаметру d, равном или меньшем 5 K(t)
г* 1 Рис 10.29. Струк1урная схема хроматографа-а - схема с лискрстнымн элементами, б - эквивалентная схема; / - блок подготовки пробы; 2 - блок дозирования; 3 ~ хромат oi рафическая колонка; 4 - блок детектирования, 5 - блок регистрации, б - блок формирования сигнала; 7 - эквивалентное звено с запаздыванием; fe, к, к, Ц-коэффициенты усиления соответственно колонки, детектора, регистратора и блока формирования сигнала (т) = I/d < 5), постоянная времени элемента системы подготовки пробы Т = V/Q, (10.6) где V - объем элемента, а емкостное за-паздываине отсутствует. При соотношении длины к диаметру в диапазоне 5-30 расчетное значение постоянной времени определяется по выражению Т = VQ/Q, (10.7) где в - коэффициент перемешивания. Коэффициент перемешивания 0 определяется по графику на рис. 10.30. При этом емкостное запаздывание Те = Vi\ - в)/е. (10.8) На рис. 10.30 приведены зависимости l/e«/(ti), где л = L/d, при 0 = 5; 10 и 15 л/ч. Эти зависимости аппроксимируются прямыми 1/0 = 0 + Ьц, где а = 0,76, Ь = 0,066 при Q = 5 л/ч; а = 0,67, b = 0,064 при Q = 10 л/ч; а = 0,52, Ь = 0,066 при Q = 15 л/ч С учетом рис. 10.30 выражение (10.7) запишется в виде T=V/Q{a + br]). (10.9) Приведенные выше расчетные соотношения справедливы для расходов продукта через элементы системы в диапазоне 5-15 л/ч и свободном объеме элементов 100-500 см. При последовательном соединении нескольких элементов отрезками трубопроводов без специальных дросселируюших устройств обшие время запаздывания и постоянная времени равны сумме значений этих параметров всех п элементов: i = l 1=1 (10,10) Если между элементами установлены значительные гидравлические сопротивления, то систему нужно рассчитать как состоящую из последовательно включенных апериодических звеньев. В соответствии со структурной схемой иа рис. 10.29 Хроматограф представляет собой дискретную систему. Однако для расчета динамики систем автоматического управления, в которых хроматограф приме-ияетсн в качестве датчика состава, удобнее представлять хроматограф в виде непрерывной системы, по свойствам близкой к действительной дискретной. Динамические свойства хроматографа можно представить в виде передаточной 2,1 2,0 Ь8 1,0 0,Й 20 25 Рис. 10,30. Зависимости 1/0 = /(л) для газовой смеси хроматографа 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 [110] 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||