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

воздухом, а трубку с никелем — водородом. В начале работы необ­ ходимо воздух из реакционной трубки с окисью алюминия вытес­ нить получаемым непредельным углеводородом и лишь после этого собирать его.

Получение бутана и изобутана мало отличается от получения пропана. Температура дегидратации бутилового спирта 340°, а изобутилового 320°. Все остальные процессы точно такие же, как и для пропана.

Препаративный метод получения метана. Если гидрирование бутилена проводить не при 200°, а при 300° и при избытке водо­ рода, то вместо бутана получается метан

С4Н8 + 4Н2 J s4CH4.

На каждый объем бутилена требуется четыре объема водорода. Для достижения полноты гидрирования следует взять избыток 0,3 объема водорода. Это значит, что для получения метана следует на каждый объем бутилена взять 4,3 объема водорода. Сопутст­ вующие бутилену примеси в виде этилена и пропилена также гид­ рируются с образованием метана, вследствие чего получаемый при гидрировании бутилена метан содержит меньше примесей, чем исходный бутилен.

Метан может быть также получен путем гидрирования этана, пропана, бутана и их смесей. От водорода метан можно отделить вымораживанием или сжиганием. •

Отделение метана от водорода вымораживанием мало отли­ чается от аналогичной очистки этана, пропана и бутана. Необхо­ димо, однако, учесть, что метан более летуч, и лоэтому его сле­ дует пропускать через ловушку очень медленно. Собирать вымо­ роженный метан в газообразном состоянии следует также осто­ рожно, не допуская сильного нагревания сжиженного метана.

При отсутствии жидкого азота можно метан отделить от водо­ рода сжиганием. Для этого смесь метана с водородом пропускают через трубку с окисью меди, нагретой до 280°. При этой темпера­ туре водород сгорает, а метан остается, так как он горит при температуре выше 800°.

Получение метана путем хроматографической очистки при­ родного и попутного нефтяных газов. Для получения метана, при­ годного для активации и калибровки термохимического детектора и для составления эталонных смесей для калибровки хроматогра­ фических приборов, могут быть использованы природный и по­ путный газы, содержащие значительные концентрации метана. Очистка метана от примесей проводится следующим образом. Газ, подлежащий очистки, переводится в газометр, откуда он со ско­ ростью 100 мл/мин подается на хроматографическую колонку, за­ полненную силикагелем марки ACM. Пройдя колонку, метан по­ ступает в газосборный сосуд, а более тяжелые углеводороды остаются на силикагеле. По истечении 15 мин, когда через ко-

160

лонку пройдет около 1 л метана, прекращают подачу газа и отсоединяют колонку от газометра и газосборного сосуда. Если полученный таким образом метан содержит значительные примеси тяжелых углеводородов, его следует по этой же методике очистить вторично. Очистка силикагеля от адсорбированных тяжелых угле­ водородов -проводится путем нагревания его в колонке до 200° при непрерывном потоке воздуха.

Получение окиси углерода. Чистую окись углерода можно по­ лучить разложением муравьиной кислоты над трехзамещенным

Катализатор может быть приготовлен замешиванием на воде товарного трехзамещенного фосфата кальция марки ЧДА, форми­ рованием его в шарики диаметром в 3—5 мм и высушиванием ша­ риков при 120°.

Аппаратура для дегидратации муравьиной кислоты такая же, как и для дегидратации спирта, но в реакционную трубку загру­ жается не окись алюминия, а шарики трехзамещенного фосфата кальция. Скорость подачи кислоты на катализатор та же, что и для спирта. Температура катализатора 280°.

Получаемые по описанным методикам водород, метан, этан, этилен, пропан, пропилен, бутан, бутилен, изобутан, изобутилен и окись углерода часто не содержат значительных примесей и мо­ гут быть использованы для приготовления эталонных смесей для калибровки хроматографических приборов.

Хроматографическая очистка газов, применяемых для калибровки аналитических приборов

Получаемые по описанной выше методике углеводородные газы содержат иногда примеси других газов. Для использования этих газов для калибровки их следует очистить от примесей. Очистка углеводородных газов, получаемых из спиртов от водорода и дру­ гих примесей, а также товарного сжиженного пропана или бу­ тана от примесей других углеводородных газов с применением уг­ лекислого газа в качестве газа-носителя может быть осуществлена по методике, предложенной 3. А. Литяевой, на установке, изобра­ женной на рис. 62.

Исходная смесь, подлежащая очистке, забирается в газометр /, откуда она со скоростью 50 мл/мин подается на колонку 6, заполненную силикагелем марки ACM. На силикагель для очистки наносится этана 1,5 л, пропана 3 л или бутана 5 л.

На пути к колонке очищаемый газ проходит через реометр 3, ловушку с хлористым кальцием 4 и ловушку с едким натром 5. После нанесения очищаемого газа на адсорбент поворотом трех­ ходовых кранов 8 и 9 выключают щелочную ловушку и включают

подачу углекислого газа из баллона 2 со скоростью 15 мл/мин. Одновременно включают обогрев колонки и поворотом крана 11 соединяют колонку 6 с приемным газометром 10, заполненным 40%-ным раствором щелочи. При наличии в очищаемой смеси во­ дорода необходимо до включения нагрева и переключения крана 11 промыть колонку воздухом (1,2 л).

9

В приемном газометре углеводородные газы отделяются от углекислого газа, поглощаемого щелочью. Когда в приемном га­ зометре набирается 500 мл газа, его переводят в бутылку. При очистке пропана первая порция газа объемом 1 л собирается в течение 1 ч. К концу отбора первой порции температура ко­ лонки достигает 70°. Вторая порция объемом 1,5 л отбирается также в течение 1 ч. К концу отбора второй порции температура колонки достигает 115°. Последняя порция объемом 0,5 л отби­ рается в течение 0,5 ч. К концу отбора третьей порции темпера­ тура колонки достигает 130°. Из трех отобранных порций исполь­ зуется только вторая, не содержащая заметных примесей. Из 3 л исходного товарного пропана, содержащего в виде примесей 11 % этана и 9% бутана, получается 1,5 л чистого пропана.

-162

После отбора третьей порции поворотом крана 11 отсоединяют приемный газометр и соединяют колонку с воздухом, после этого отсоединяют баллон с углекислым газом, присоединяют компрес­ сорный насос и при включенном нагреве продувают колонку сухим воздухом со скоростью 100 мл/мин в течение 0,5 ч. За это время силикагель в колонке нагревается от 130 до 200°. Последние пор­ ции воздуха обычно не содержат заметных примесей углеводород­ ных газов. После продувки отсоединяют компрессор, присоеди­ няют вакуумный насос и при 200° выдерживают адсорбент под вакуумом в течение 10 мин. Затем при помощи кранов 9 и 11 ко­ лонку отсоединяют от установки, отключают нагрев, и силикагель остывает под вакуумом до комнатной температуры. На этом цикл заканчивается, и можно приступить к следующему циклу.

При использовании свежего силикагеля его нагревают до 200° и в течение 1 ч продувают через него сухой воздух. Затем вы­ держивают его. при 200° 10 мин под вакуумом, дают ему остыть, после чего он готов к работе.

Режим работы несколько меняется в зависимости от очищае­ мого газ.а и количества примесей.

Очищенный таким образом газ содержит не более 1 % приме­ сей, и он вполне пригоден для калибровки большинства аналити­ ческих приборов. При желании можно этот газ подвергнуть вто­ ричной очистке, и тогда общее содержание примесей не превы­ сит 0,1 %•

Приготовление газовых смесей

Универсальная установка для приготовления газовых смесей.

Довольно часто газы, отобранные из газовых линий, а также при дегазации проб воды, глинистого раствора и горных пород, должны быть перед анализом разбавлены воздухом. Для этой цели используется установка, изображенная на рис. 63.

Установка состоит из двух газовых бюреток 1 и 2\ большая объемом 1000 мл и меньшая 50 мл — и двух уравнительных скля­ нок 3 и 4. Бюретки прикрепляются к штативу 10 при помощи ла­ пок 11, 12 и 13. При необходимости разбавления газа в небольшое

газ, подлежащий разбавлению, отбирается в малую бюретку, где замеряется его объем, после чего он переводится в большущ бю­ ретку, где разбавляется воздухом до нужного объема.

Указанная установка используется не только для разбавления газа, но и для приготовления эталонных газовых смесей для кали­ бровки аналитических приборов. Необходимые объемы различных компонентов высоких концентраций отбираются по одному из бу­ тылок, где они хранились, в малую бюретку и после замера