Лабораторные и промышленные хроматографы

Как отечественная, так и зарубежная промышленность выпускает хроматографы, предназначенные для лабораторного и промышленного использования. Первые, как правило, характеризуются повышенной точностью, универсальностью, большим числом элементов и повышенными требованиями к условиям эксплуатации.

Промышленные хроматографы обычно имеют более узкое назначение, а вырабатываемый ими сигнал представляется в форме, удобной для использования при оперативном и автоматическом управлении технологическими процессами.

Промышленность РФ и ближнего зарубежья выпускает ряд лабораторных хроматографов: серия «Цвет», «Газохром», «Микрохром», «Биохром», ЛХМ-80, ХГ-1, «Вырухром», «Кристалл», «Милихром» и др. К группе промышленных хроматографов относятся следующие отечественные и зарубежные хроматографы: ХПА, ХТМ, «Нефтехим-СКЭП», «Микрохром-1», RGC 202 (ф. Siemens), mod. 7750 (ф. Rosemount), SGC3000 (ф. Honeywell), GC1000MARK II (ф. Yokogava) и др.

Хроматограф «Газохром 3101» относится к числу специализированных и предназначен для экспрессного определения концентрации O₂, СО, N₂, H₂, СO₂, СН₄ и углеводородов до С₄ включительно в продуктах горения различных видов топлив, сжигаемых в промышленных и станционных котельных, печах и других теплоиспользующих установках. Относительная погрешность измерения составляет ±5 %, продолжительность анализа достигает 10 мин. Прибор является переносным, его масса не превышает 8 кг.

Принципиальная схема хроматографа «Газохром 3101» представлена на рис. 1, а.

Рис. 1. Принципиальная схема (а) и образец хроматограммы (б) хроматографа «Газохром-3101»:

1 — детектор; 2 — самопишущий потенциометр; 3 — микрокомпрессор; 4 — фильт-осушитель; 5 — реометр; 6—8 — разделительные колонки. 9 — точки вода проб дозатором

 Хроматограф является двухпоточным с газами-носителями воздухом и аргоном. Детектор 1 является комбинированным. Плечо R₂  представляет собой термохимический элемент, реагирующий на выделение теплоты при реакции каталитического окисления горючих компонентов. Плечо реагирует на изменения теплопроводности газа. Остальные плечи моста включают постоянные манганиновые сопротивления R₁, R₄. Сигнал небаланса детектора, питаемого от источника стабилизированного питания ИПС, подается на самопишущий потенциометр 2, имеющий диапазон измерения 0...1 мВ.

Воздух в хроматограф подается микрокомпрессором 3, вмонтированным в прибор, аргон берется из баллона. Оба газа-носителя предварительно пропускаются через фильтры-осушители 4. Расход
газа-носителя в обоих каналах контролируется реометрами 5. Разделение анализируемой смеси производится при комнатной температуре. Хроматограф имеет четыре разделительные колонки, выполненные из фторопластовой трубки, имеющей внутренний диаметр Змм при длине 0,5...3 м. В качестве адсорбента используются в колонках б, 8 активированный уголь, в колонке 7 — молекулярные сита. Колонка, не показанная на рисунке, заполнена силикагелем. Ввод пробы дозатором осуществляется в точках 9—11.

Указанная на рис. 1, а компоновка колонок используется для детектирования в смеси Н₂, СО, СН₄, O₂, N₂, СO₂. При этом через колонку 6 протекает воздух, а через 7,8 — аргон. Расход каждого из газов составляет 80 см³/мин. Для определения Н₂, СО и СН₄ проба с предварительно удаленным СO₂ подается в точку 10. Поскольку при этом анализе N₂ и O₂ не разделяются, проба вводится в точку 9. Для измерения содержания СO₂ проба газа вводится в точку 11. Примерный вид хроматограммы представлен на рис. 1, б. В зависимости от анализируемых газов компоновка разделительных колонок может меняться.

Скомпонованные вместе рассмотренные газоанализаторы обеспечивают промышленный контроль различных составляющих газов. Так многофункциональная система NGA 2000 (ф. Rosemount) объединяет анализаторы парамагнитные, электрохимические, недисперсионные инфракрасные, недисперсионные ультрафиолетовые, хемилюминесцентные, пламенно-ионизационные и хроматографические.

Вариант объединения газоанализаторов фирмы Siemens в сеть с использованием интерфейса RS-485 показан на рис. 2.

Рис. 2. Сеть газоанализаторов фирмы Siemens на базе RS-485:

1—12 — каналы газоанализаторов; 13, 14 — каналы персонального компьютера и контроллер

К шине ELAN (экономичная локальная рабочая сеть) подключены два анализатора кислорода OXIMAT, два ИК анализатора ULTRAMAT на СО, СO₂, SO₂, NO и комбинированный анализатор ULTRAMAT/OXYMAT.