Файл: Левит А.М. Анализ газа и дегазация при разведке нефтяных, газовых и угольных месторождений.pdf

полученной на регистраторе с непрерывной протяжкой ленты, при помощи линейки.

Необходимо, однако, учесть, что время удерживания компо­ нента указывает на стабильность работы хроматографической ко­ лонки, а не прибора в целом. Возможны случаи, когда этот по­ казатель остается неизменным, а показания прибора являются ошибочными. Так, изменение температуры накала. нитей термо­ кондуктометрического или термохимического детекторов вследст­ вие разрядки аккумулятора или по другим причинам, а также вследствие потери каталитической активности термохимического детектора не отразится на времени удерживания компонентов, но сильно повлияет на размеры получаемых пиков. При этом измене­ ние активности филаментов будет для разных газов различным. Поэтому следует периодически проверять стабильность работы хроматографа по всем определяемым компонентам.

Поскольку активность филаментов термохимического детек­ тора быстро меняется, необходимо часто проверять их при по­ мощи 0,5%-ной смеси метана с воздухом. Если активность филаментов понизилась, то необходимо их активировать до перво­ начальной' активности. Если это не удается, следует повысить тем­ пературу накала филаментов, пока не будет достигнута первона­ чальная активность. При повышении активности филаментов в процессе работы для достижения первоначальной активности следует понизить напряжение электрического тока на филаментах, т. е. понизить их температуру.

Приборы для определения состава калибровочных смесей

Для определения концентраций газов, используемых для при­ готовления калибровочных смесей, применяется прибор ВТИ. Этот прибор используется также для определения концентраций угле­ кислого газа, кислорода, окиси углерода и водорода при проверке состава калибровочных газовых смесей. На этом приборе находят также суммарное содержание углеводородных и неуглеводород­ ных газов в газовой смеси, применяемой для калибровки хрома­ тографа.

Универсальным прибором для определения состава калибровоч­ ных смесей является хроматограф с азотометром. На этом при­ боре могут быть также получены и небольшие количества эта­ лонных газов для приготовления калибровочных смесей.

Схема хроматографа с азотометром приведена на рис. 60.

На этой установке в качестве газа-носителя используется уг­ лекислый газ, приготовленный из сухого льда, подаваемый со скоростью 50 мл/мин.

Для разделения проверяемой калибровочной смеси в хрома­ тографе предусмотрены две колонки: одна 7 длиной 5—10 м и диаметром 7 мм заполнена инзенским кирпичом, пропитанным скваланом или дибутилфталатом, служит для разделения углево­

154

дородных газов (от С2Н6 до С4Ню), вторая 10 длиной 6 м и диа­ метром 5 мм заполнена углем марки СКТ и служит для разде­ ления легких газов ( Не, Ne, Н2, 0 2, Ar, N2, СН4).

Сначала калибровочная смесь вместе с газом-носителем про­ ходит через колонку 7, где углеводородные газы задерживаются, а легкие газы неразделенными поступают в колонку 10. Затем ко­

лонка 10 отключается, и из колонки 7 вымываются отдельные уг­ леводородные газы, кото­

крана 9. Определенный при помощи этого прибора состав попут­ ного нефтяного газа, отобранного в железные баллоны под давле­ нием, может быть использован для приготовления смесей для ка­ либровки хроматографических приборов.

Получение углеводородных газов для калибровки

хроматографических приборов

Для калибровки хроматографических приборов в газовом ка­ ротаже часто используется попутный нефтяной газ, в котором концентрации отдельных компонентов определены при помощи описанного хроматографа с азотометром, при применении угле­ кислого газа в качестве газа-носителя. Этот прибор в калибровке не нуждается. Кроме того, с его помощью могут быть получены небольшие количества отдельных компонентов разделяемой смеси. Однако в тех районах, где отсутствуют природные газы с полным набором интересующих компонентов, а также там, где имеется значительное количество аналитических приборов, целесообразно получать отдельные углеводородные газы из соответствующих спиртов в лабораторных условиях и из них составлять эталонные газовые смеси для калибровки хроматографических приборов.

155

Р и с . 61. П о л у ч е н и е у гл е в о д о р о д н ы х га з о в .

Общий вид установки для получения углеводородных газов показан на рис. 61, а.

Установка состоит из прибора для получения непредельных углеводородных газов из спиртов (А), прибора для гидрирования непредельных углеводородов водородом (Б) и прибора для очистки получаемых газов (В).

Получение этана. Наиболее чистый этан получается при ката­ литической дегидратации этилового спирта [36] с последующим каталитическим гидрированием полученного этилена водородом.

Процесс получения этана состоит из следующих стадий: 1) де­ гидратации этилового спирта с получением этилена; 2) получения водорода; 3) гидрирования этилена водородом с образованием этана; 4) очистки этана от остатков водорода и других при­ месей.

1. Общий вид прибора для дегидратации спирта показан на рис. 61,6.

Спирт из бюретки 1 равномерно подается в реакционную трубку со скоростью 0,1 мл/мин. В реакционной трубке 2, запол­ ненной окисью алюминия, протекает реакция дегидратации спирта

АІ20 з

СНз—СН2ОН ^ СН2= С Н 2 + Н20.

Температура реакционной трубки устанавливается и поддер­ живается постоянной при помощи трансформатора (ЛАТР-1).

Полученные в результате реакции этилен и пары воды, а также пары непрореагировавшего спирта проходят через ловушку 3, где вода и спирт конденсируются^ а этилен проходит и собирается над водой в бутыли 4.

2. Для гидрирования этилена необходим чистый водород. Чи­ стый водород получается при взаимодействии металлического алю­

ствии алюминия со щелочью выделяется водород, который соби­ рается в бутыли 2. Водород выделяется по реакции 2А1+2КОН +

3. Для гидрирования этилена смешивают 1,2 объема водорода с одним объемом этилена, и смесь пропускают над никелевым катализатором, нагретым до 200°. Гидрирование этилена показано на рис. 61, г.

Смесь этилена с водородом подается из бутыли 5 в реакцион­ ную трубку 2, заполненную никелем, нанесенным на пемзу, со скоростью 1,5 л/ч. Скорость подачи газовой смеси в реакционную трубку определяется при помощи реометра или барботера 1. В ре­

158

зультате взаимодействия этилена с водородом получается этан

СН2= С Н 2 + Н22^ оСНз- С Н 3.

Образовавшийся в результате реакции этан вместе с остатком водорода и непрореагировавшим этиленом собираются в бутыль 6. После гидрирования для сохранения активности катализатора его остывание должно происходить в водородной среде. Хранить катализатор следует также в водородной среде.

4.Очистку этана от водорода можно проводить путем вымо­

раживания его в жидком азоте на приборе, изображенном на рис. 61,(3. Газ из бутыли 1 пропускают через ловушку 2, погру­ женную в стакан Дьюара 3 с жидким азотом или кислородом Г По мере прохождения через ловушку этан и остаток этилена сжи­ жаются, а водород свободно проходит. Для вымораживания этана

с заглушкой и держат на воздухе до тех пор, пока сжиженный этан не закипит. Когда этан закипит, ловушку через отросток при помощи каучуковой трубки присоединяют к приемному сосуду, где этан собирается над водой.

Полученный таким образом этан иногда содержит до 1% эти­ лена. Для очистки этана от примеси этилена его пропускают че­ рез барботер с бромной водой. Этилен, взаимодействуя с бромом, дает нелетучее соединение, остающееся в бромной воде, а этан свободно проходит

СН2= С Н 2 + Вг2 — СН2Вг—СН2Вг.

От паров брома этан очищают пропусканием его через ло­ вушку со щелочью Вр2 + 2КОН->2КВг + Н20 + 0.

Для очистки этана и других углеводородных газов от водо­ рода и прочих примесей используются также методы препаратив­ ной хроматографии.

Получение пропана, бутана и изобутана. Для получения про­ пана дегидратации подвергают пропиловый или изопропиловый спирты. Температура окиси алюминия при дегидратации состав­ ляет 350° для пропилового и 290° для изопропилового спирта. Гид­ рирование пропилена проводят при тех же условиях, что и гидри­ рование этилена. Очистка пропана от водорода производится так же, как и этана. Однако химическую очистку пропана от остатка пропилена следует проводить не бромной водой, а концентриро­ ванной серной кислотой.

Перед тем как приступить к работе над получением нового

159