Сорбционная трубка и устройства для ее использования
Полезная модель относится к сорбционным трубкам, используемым при газохроматографическом определении массовой концентрации примесей в природном газе. Сорбционная трубка содержит корпус, в середине внутренней части корпуса находится сорбент из активированного силикагеля КСК, в концах корпуса расположены два клапана. Устройство отбора проб природного газа, содержащее корпус с емкостью для размещения сорбционной трубки и на противоположных концах корпуса крышки, снабжено иголками с внутренними каналами, установленными в крышках и обеспечивающими открывание клапанов сорбционной трубки при осуществлении отбора пробы природного газа. Термодесорбер, содержащий корпус с емкостью для размещения сорбционной трубки, термометр сопротивления платиновый и на противоположных концах корпуса крышки, снабжен двумя иголками с внутренними каналами, установленными в крышках и обеспечивающими открывание клапанов сорбционной трубки при осуществлении анализа. 3 н.з.п. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Полезная модель относится к сорбционным трубкам, используемым при газохроматографическом определении массовой концентрации примесей в природном газе.
Известны сорбционные трубки, содержащие корпус с сорбентом во внутренней части корпуса (см. например. Трубка сорбционная СТ 223, http://pribors.narod.m/p/pribs894.htm, http://www.atmosfera-npk.ru, сорбционная трубка в заявке на патент US 2006/0039827 А1, МПК G01N 30/60, дата публикации 23.02.2006).
Недостатками известных сорбционных трубок является необеспечение быстрой герметизации внутреннего объема трубки и осаждение метанола на внутренних стенках трубки.
Наиболее близким аналогом заявленной сорбционной трубки является сорбционная трубка, содержащая корпус с сорбентом во внутренней части корпуса, (см. например. Трубка сорбционная СТ 223, http://pribors.narod.ru/p/pribs894.htm, http://www.atmosfera-npk.ru).
Недостатками сорбционной трубки является необеспечение быстрой герметизации внутреннего объема и осаждение метанола на внутренних стенках трубки.
Наиболее близким аналогом заявленного устройства отбора проб является устройство отбора проб анализируемого газа, содержащее корпус с емкостью для размещения сорбционной трубки и на противоположных концах корпуса крышки (см. например, изобретение по патенту RU №2210073, кл. G01N 30/08, В01D 15/08, заявка №2002116995/28 от 25.06.2002, дата публикации 10.08.2003, бюл. №22).
Недостатком устройства отбора проб является отсутствие возможности открытия клапанов сорбционной трубки после помещения ее
в устройство отбора проб и закрытие клапанов сорбционной трубки после прокачки необходимой дозы природного газа через сорбционную трубку.
Наиболее близким аналогом заявленного термодесорбера является термодесорбер, содержащий корпус с емкостью для размещения сорбционной трубки, термометр сопротивления платиновый, на противоположных концах корпуса крышки и входящий в состав хроматографического комплекса фирмы Хроматек (см. например. http://www.chromatec.ru).
Недостатком термодесорбера является отсутствие возможности открытия клапанов сорбционной трубки после помещения ее в емкость корпуса термодесорбера.
Сорбционная трубка содержит корпус, в середине внутренней части корпуса находится сорбент из активированного силикагеля КСК, в концах корпуса расположены два клапана.
Устройство отбора проб природного газа содержит корпус с емкостью для размещения сорбционной трубки и на противоположных концах корпуса крышки, снабжено иголками с внутренними каналами, установленными в крышках и обеспечивающими открывание клапанов сорбционной трубки при осуществлении отбора пробы природного газа.
Термодесорбер содержит корпус с емкостью для размещения сорбционной трубки, термометр сопротивления платиновый и на противоположных концах корпуса крышки, снабжен двумя иголками с внутренними каналами, установленными в крышках и обеспечивающими открывание клапанов сорбционной трубки при осуществлении анализа.
Сущность сорбционной трубки и устройств для ее использования поясняется чертежами, где:
на фиг.1 сорбционная трубка в сечении;
на фиг.2 устройство отбора проб в сечении;
на фиг.3 термодесорбер в сечении.
Сорбционная трубка содержит корпус 1, в середине внутренней части корпуса 1 находится сорбент, который выполнен из активированного силикагеля КСК 2, в концах корпуса 1 расположены два клапана 3 и 4 (фиг.1).
Такая конструкция позволяет сохранить герметичность сорбционной трубки внутри пробоотборного устройства до и после отбора пробы, а также после извлечения сорбционной трубки из устройства отбора проб до начала осуществления анализа пробы.
Клапаны 3 и 4 сорбционной трубки могут быть выполнены в виде шариковых клапанов, каждый из которых содержит шарик 26 или 27, одно или два герметизирующих кольца 5 из эластичного материала, расположенные между уступом во внутренней части корпуса 1 сорбционной трубки и шариком 26 или 27, которые прижимаются пружинами 6 к ближайшему герметизирующему кольцу 5. Герметизирующие кольца 5 зафиксированы внутри корпуса 1 гильзами 7 и резьбовыми втулками 8, установленными в концах корпуса 1.
Дополнительно сорбционные трубки могут герметизироваться заглушками, которые позволяют сохранить герметичность при транспортировке от места отбора пробы к месту анализа и обратно (например, от газового промысла к лаборатории). Это в свою очередь дает ряд преимуществ, выражающихся в исключении попадания на сорбент влаги из воздуха, в исключении потери сконцентрированных примесей во время транспортировки, что позволяет определять концентрацию анализируемых компонентов на уровне 1 ppm.
Корпус 1 сорбционной трубки может быть снабжен выступом 9, который выполнен в виде кольца или его части и исключает неправильное расположение сорбционной трубки в пробоотборном устройстве (фиг.2) и термодесорбере (фиг.3).
Сорбционную трубку размещают в устройстве отбора проб и затем в термодесорбере в определенном положении. Это обусловлено следующим. При пропускании анализируемого газа через сорбционную трубку примеси пробы, как правило, адсорбируются в начале внутренней части корпуса сорбционной трубки, заполненной сорбентом (в заявленной сорбционной трубке активированным силикагелем КСК 2). Десорбцию примесей с сорбента проводят в обратном направлении для уменьшения размытия хроматографической зоны и получения узких симметричных пиков анализируемых компонентов. В известных аналогичных трубках на одном из концов наносят графическое изображение, что никоим образом не исключает ошибки размещения сорбционной трубки в термодесорбере при введении не с того конца, который должен быть введен первым в термодесорбер. Наличие выступа 9, например, в виде кольца или его части, на одном из концов корпуса 1 сорбционной трубки обеспечивает автоматически выполнение указанного условия (фиг.3).
Для использования заявленной сорбционной трубки были разработаны устройство отбора проб природного газа (фиг.2) и термодесорбер (фиг.3). Особенностью устройства отбора проб природного газа и термодесорбера является наличие иголок 10, 11 (фиг.2) и 19, 20 (фиг.3), которые открывают клапана 3 и 4 в сорбционной трубке во время отбора пробы и анализа.
Устройство отбора проб природного газа содержит корпус 12 с емкостью для размещения сорбционной трубки и крышки 13, 14 на противоположных концах корпуса 12. Устройство отбора проб природного газа снабжено иголками 10 и 11 с внутренними каналами, установленными в крышках 13, 14 и обеспечивающими открывание клапанов 3, 4 сорбционной трубки при осуществлении отбора пробы природного газа. В середине корпуса 12 устройства отбора проб присоединена линия 15 сброса природного газа перед отбором пробы (фиг.2).
В одном из вариантов выполнения устройства отбора проб на торцах иголок 10, 11 с внутренними каналами выполнены канавки с направлением от внутреннего канала к внешней стороне каждой иголки 10 и 11.
Термодесорбер содержит корпус 16 с емкостью для размещения сорбционной трубки, термометр сопротивления платиновый 17 и на противоположных концах корпуса 16 крышки 18 и 19. Термодесорбер снабжен двумя иголками 20 и 21 с внутренними каналами, установленными в крышках 18, 19 и обеспечивающими открывание клапанов 3, 4 сорбционной трубки при осуществлении анализа (фиг.3). Термодесорбер расположен на хроматографе 22 и присоединяется к 10-ти портовому крану-переключателю (на чертеже условно не показан как не входящий в состав термодесорбера).
В одном из вариантов выполнения термодесорбера на торцах иголок 20, 21 с внутренними каналами выполнены канавки с направлением от внутреннего канала к внешней стороне каждой иголки 20 или 21.
Отбор пробы анализируемого природного газа осуществляют на сорбционную трубку, заполненную активированным силикагелем КСК 2. Для этого у устройства отбора проб откручивают крышку 13. Сорбционную трубку, предварительно откондиционированную и охлажденную, помещают в устройство отбора проб. Устанавливают крышку 13 на корпус устройства отбора проб. Присоединяют один конец устройства отбора проб к аспиратору 23, второй конец устройства отбор проб к закрытому вентилю 24 для продувки природным или другим анализируемым газом, а к средней части корпуса 12 устройства отбора проб присоединяют линию 15 сброса газа. При закручивании крышки 13 устройства отбора проб до определенного положения происходит герметизация устройства отбора проб, но клапана 3, 4 сорбционной трубки при этом еще остаются закрытыми. Открывают вентиль 24 и продувают устройство отбора проб природным газом со сбросом газа в линию 15 примерно в течение нескольких минут
(достаточно двух минут). При этом удаляется и воздух, ранее находившийся в устройстве отбора проб. Лишний газ выбрасывается в атмосферу. После продувки крышку 13 устройства отбора проб закручивают до упора. Иголки 10, 11 с внутренними каналами входят в сорбционную трубку, нажимают на клапана 3, 4 сорбционной трубки и открывают их. Канавки на торцах иголок 10, 11 с направлением от внутреннего канала к внешней стороне иголок 10 и 11 обеспечивают гарантированное обтекание газом поверхности клапанов 3, 4 после их открытия. Газ протекает через активированный силикагель КСК 2 сорбционной трубки. С помощью аспиратора 23, например, сильфонного или аналогичного, через активированный силикагель КСК 2 сорбционной трубки прокачивают необходимый объем природного газа в диапазоне 100-600 см 3 (например, для определения концентрации метанола более 0,2 г/м3 достаточно прокачать 100 см 3 природного газа). После отбора газа клапаны 3, 4 сорбционной трубки закрывают путем откручивания крышки 13 устройства отбора проб после закрытия вентиля 24. Извлекают сорбционную трубку из устройства отбора проб и при необходимости дополнительно герметизируют заглушками.
Затем сорбционную трубку после перемещения к хроматографу 22 и после снятия заглушек (если при необходимости они были использованы) помещают в нагретый до определенной температуры термодесорбер (например, до 180 С°). При закручивании крышки 18 термодесорбера иглы 20, 21 с внутренними каналами, расположенные на крышках 18, 19 термодесорбера, открывают клапаны 3, 4 сорбционной трубки. Сорбционную трубку нагревают примерно в течение 1 минуты. После переключения 10-ти портового крана-переключателя в режим анализа через термодесорбер и сорбционную трубку начинает протекать газ-носитель, например, гелий. Примеси десорбируются с разогретого силикагеля КСК 2 и десорбированные примеси элюируют в хроматографическую колонку хроматографа 22. Канавки на торцах иголок 20, 21 с направлением от
внутреннего канала к внешней стороне иголок 20 и 21 обеспечивают гарантированное обтекание газом поверхности клапанов 3, 4 после их открытия.
Заявленная сорбционная трубка при газохроматографическом определении массовой концентрации примесей в природном газе и устройства для ее использования могут быть применены для анализа и других примесей в газовой или воздушной среде.
1. Сорбционная трубка, содержащая корпус, сорбент, отличающаяся тем, что сорбент в середине внутренней части корпуса выполнен из активированного силикагеля КСК, в концах корпуса расположены два клапана.
2. Сорбционная трубка по п.1, отличающаяся тем, что два клапана выполнены в виде шариковых клапанов.
3. Сорбционная трубка по п.1, отличающаяся тем, что на внешней стороне одного из концов корпуса выполнен выступ в виде кольца или его части.
4. Устройство отбора проб природного газа, содержащее корпус с емкостью для размещения сорбционной трубки и на противоположных концах корпуса крышки, отличающееся тем, что снабжено иголками с внутренними каналами, установленными в крышках и обеспечивающими открывание клапанов сорбционной трубки при осуществлении отбора пробы природного газа.
5. Устройство отбора проб природного газа по п.4, отличающееся тем, что на торцах иголок с внутренними каналами выполнены канавки с направлением от внутреннего канала к внешней стороне иголки.
6. Термодесорбер, содержащий корпус с емкостью для размещения сорбционной трубки, термометр сопротивления платиновый и на противоположных концах корпуса крышки, отличающийся тем, что снабжен двумя иголками с внутренними каналами, установленными в крышках и обеспечивающими открывание клапанов сорбционной трубки при осуществлении анализа.
7. Термодесорбер по п.6, отличающийся тем, что на торцах иголок с внутренними каналами выполнены канавки с направлением от внутреннего канала к внешней стороне иголки.
