专利名称：对混合气体进行气相色谱分析的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对混合气体进行气相色谱分析的方法，其中借助于位于第一阀门位置上的计量阀，从混合气体中将试样导入计量容积中，并在第二阀门位置上借助于载体气体使试样从计量容积传导经过分离装置，在分离装置的端部，借助于探测器对至少一种到达此处的和从试样中分离出的被关注的气体成分进行检测，并且按照由探测器提供的探测器信号进行计量确定。本发明还涉及一种用于实施这方法的装置。
背景技术：
利用通常的例如氦气的载体气体并不能明确地测定一些例如氢气的气体成分。如果取而代之应用另外一种载体气体，那么这样的气体成分虽然又可能明确地测定，但是在所要分析的混合气体的其它气体成分往往不能再被测定，或者仅仅以较低的精度或灵敏度来确定。由JP 6-258306 A得知，为了提高测量灵敏度，在对含有氢气和碳氢化合物的混合气体进行气相色谱分析时，更换分析期间所使用的载体气体。首先试样借助于作为第一载体气体的氮气传导经过由两个分离部段组成的分离装置，在分离装置的端部探测并定量地测定氢气。接着，在碳氢化合物到达第二分离部段之后，借助于作为第二载体的氦气使碳氢化合物经过该分离部段传导到探测器，而第一分离部段则用氮气进行反清洗。在分离装置中的载体气体变换可能有问题，这是因为碳氢化合物首先还包含在氮气中，而且只是在第二分离部段进一步的延伸路径中从氦气中检测到。从CN 1885031 A得知一种用于对含有氧气、氮气和氢气的混合气体进行气相色谱分析的方法，在这方法中为了测定氢气，应用氮气或者氩气作为第一载体气体；并且为了测定其它的气体成分，则应用氢气作为第二载体气体。为此，使混合气体借助于位于第一阀门位置上的计量阀，传导经过两个不同的计量容积，这些计量容积因此提供两种混合气体的试样。同时利用第一载体气体冲洗第一分离装置，并且利用第二载体气体冲洗第二分离装置。在第二阀门位置上，由第一载体气体将第一试样传导经过第一分离装置，由第二载体气体将第二试样传导经过第二分离装置。在两个分离装置的端部设有转换装置，通过该转换装置，将从第一分离装置中溢出的分离过的气体成分或者将从第二分离装置中溢出的分离过的气体成分送至探测器。通过在分离装置端部的转换装置，可能干扰分离的气体成分，这降低了探测的精度。此外必须确保来自不同分离装置的气体成分以足够大的时间间隔到达转换装置。最后装置方面的费用很高，因为事实上应用了两套气相色谱仪，它们虽然具有一个共同的计量阀和一个共同的探测器，其中但是具有两个计量容积的计量阀的构造要比一个单一的气相色谱仪更昂贵，并且需要附带的转换装置。因此也提供了可替换的可能性， 即在两个不同的气相色谱仪中，利用两种不同的载体气体分析同一种混合气体，并且将两个分析的测量结果合并起来。
发明内容
因而发明的目的在于，利用最少的技术消耗实现一种准确的气相色谱分析。根据本发明该目的由此实现，即在开头所述类型的方法中，在至少一种被关注的气体成分传导经过分离装置的至少一个部分之后，利用与该载体气体不同的另一种载体气体来冲洗分离装置的这个部分和计量阀，并且接着借助于另一种载体气体将另一个试样从计量容积导入分离装置中。也就是说首先使混合气体的一个试样利用一种(第一)载体气体传导经过分离装置。最迟如果在分离装置的端部对被关注的气体成分进行了探测，则才利用第二分离气体冲洗分离装置，并接着借助于另一种(第二)载体气体使混合气的另一个试样从计量容积导入分离装置中。例如在利用第一分离气体进行的分析期间可以流入计量容积中的另一个试样，同样也可以在分离装置的端部进行探测。但也可能的是，事先借助于一个在计量阀和探测器之间位于分离装置的延伸路径中的另一个探测器，来检测另一个的试样的被关注的气体成分，或者借助于一个位于分离装置的延伸路径中的气体转换装置，其例如由WO 03/083467 A2得知的那样，从分离装置中提�。⑹渌透硗獾�、具有后置的其它探测器的分离装置。一种这样的气体转换装置也可以实现，在由第一载体气体输送的被关注的气体成分已经通过了气体转换装置之后，则利用第二载体气体冲洗分离装置的、位于计量阀和气体转换装置之间的部分。然后使第一载体气体在气体转换装置上导入分离装置的后部， 以便在其中继续输送被关注的气体成分。在一种含有氢气和碳氢化合物的混合气体中，氩气和氮气优选地用作为载体气体用于分离和探测氢气，并且氦用作为载体气体用于分离和探测碳氢化合物。为了实现载体气体的转换，设置第一和第二载体气体源以及可控制的阀路，该阀路根据操纵位置将第一或者第二载体气体源与气相色谱仪连接。阀路优选地包括三个可控制的三通阀，其中第一阀门和设计成三通阀的第二阀门位于第一载体气体源和气相色谱仪之间，并且第三阀门和第二阀门位于第二载体气体源和气相色谱仪之间。因此确保了的是， 总是通过两个阀门截止住每次没有应用的载体气体，而且两种载体气体总是通过两个阀门和位于它们之间的气路被分开。第一和第三阀门优选地设计成三通阀，其中这些阀门在截止各自载体气体的阀门位置上，分别通过出口使位于它们和第二三通阀之间的气路放气。 因此根据环境压力来限制两种载体气体的两个截止位置之间的压力，从而即使在简单的故障情况下两种载体气体也不能混合。
以下参照附图，对本发明进行进一步说明；附图详细示出图1是气相色谱仪的简单实例，通过阀路依次将两种不同的载体气体供给给该气相色谱仪；和图2是被供给两种载体气体的气相色谱仪的另一个实例。
具体实施例方式在图1中所示的气相色谱仪1中，待分析的混合气体2在从技术过程提取之后，输送给计量装置3。计量装置3用于，在规定的时刻将预定计量的混合气2以较短的并且清晰限定的试样塞子形式混入载体气体流4中，并输送给分离装置5。载体气体4的压力和进而流速借助于压力调节器6来调节。计量装置3具有计量阀7，该计量阀在这里示出的第一控制位置上将混合气体2导入计量容积8中。在第二控制位置上将计量容积8接入载体气体4的通路，该载体气体将混合气体2的包含在计量容积8中的试样9输送给喷射器 10。只要电磁阀11接通，载体气体4就通过电磁阀11和喷射器10流入分离装置5中，而试样9则从计量容积8中经过节流阀12向外导出。如果电磁阀11断开预定的时间，那么在喷射器10中，一部分试样从试样9中分支出来，并且作为清晰限定的试样塞子混入到流向分离装置5的载体气体流4中。混合气体2的包含在试样塞子中的气体成分在传导经过分离装置5时被分离开，并且依次出现在分离装置5的端部，在此处借助于探测器13对其进行探测，并且通过评估由探测器13所提供的探测器信号来定量确定。在这里所示的最简单的情况下，分离装置5由分离柱组成。气相色谱仪1的压力调节器6在输入端一侧通过可控的阀路14连接在两个载体气体源15和16上，其中一个提供一种载体气体4并且另一个提供与此不同的另一种载体气体4'。根据阀路14的控制位置，将一种载体气体4或者将另一种载体气体4'导入气相色谱仪1中。为此阀路14具有第一三通阀17和第二三通阀18，它们依次位于第一载体气体源15和气体转换装置1之间，并且第三三通阀19在第二载体气体源16和第二三通阀 18之间。第一三通阀17和第三三通阀19分别具有出口 20或21，如果它们位于截止各自的载体气体4或4'的阀门位置上，则通过该出口使位于它们和第二三通阀18之间的气路放气。在所示的阀门位置上，第一载体气体4从第一载体气体源15经过阀门17和18流入气相色谱仪1中，而阀门19截止住第二载体气体4'，并通过出口 21使阀门18和19之间的气路放气。在另一个、在此未示出的阀门位置上，第二载体气体4'从第二载体气体源16 经过阀门19和18流入气相色谱仪1中，而阀门17截止住第一载体气体4，并通过出口 20 使阀门18和17之间的气路放气。载体气体4和4'总是通过两个阀门和位于它们之间的气路而分离开，该气路根据环境压力限制两个截止位置之间的压力。因此确保两种载体气体4和4'即使在简单的故障情况下也不能混合。为了阻止空气可能进入到位于两个截止位置之间的气路中，出口 20，21设计成足够长的气体管路形式，这些气体管理具有用于空气的相应较长的扩散路程。在第一步骤中，利用载体气体4冲洗或者填充气相色谱仪1的气路。接着给计量容积8填充混合气体2的第一试样9，并将试样9注入载体气体流4中。在分离装置5的端部，通过第一试样9的、在流过分离装置5时所分离的成分来探测并定量确定所有的或者单独选择的试样成分。然后利用第二载体气体4'冲洗或者灌注气相色谱仪1的气路。接着给计量容积8填充混合气体2的第二试样9'，并将第二试样9'注入载体气体流4'中。 在分离装置5的端部，通过第二试样9'的、在流过分离装置5时所分离的成分来探测并定量确定所有的或者单独选择的试样成分。如果在阀路14的、所示的控制位置上仅仅转换阀门18，则使来自气相色谱仪1的载体气体压力，向后通过阀门19的出口 21降低。如果这个过程依次重复多次，则也可以利用当前接通的载体气体4间接地冲洗被以前接通的载体气体4'清洗过的位置。以这种方式可以缩短在每次载体气体转换之后所需要的冲洗时间。如果混合气2由氢气和碳氢化合物组成，那么例如将氩气或者氮气用作为第一载体气体4 (或者第二载体气体4‘)，用于分离和探测氢气，并且将氦气用作为第二载体气体 4'(或者第一载体气体4)，用于分离和探测碳氢化合物。 在气相色谱仪22的、在图2中示出的实例中，分离装置5由两个相互紧随的分离部件23和M组成，其形式为依次接入的分离柱25，26和27，它们具有不同的分离性能并且可以不同地调温。在每个分离柱25，26,27的端部分别布置探测器观，四或13，用于探测混合气体2的、预定的和至此完全分离开的成分。在第一分离部件23和第二分离部件M之间插入一个气体转换装置30。该气体转换装置具有使两个分离部件23和M相互连接的主气路31和两个副气路32和33，其中副气路32在接近分离部件23的位置上并且副气路 33在接近分离部件M的位置上，与主气路31连接。两个副气路32和33在入口侧，分别利用载体气体4，4'流过压力调节器34或35，并且在出口侧分别具有流阻36或37以及探测器38或39。如果将由压力调节器6提供的载体气体压力P1调节大于在副气路32中的载体气体压力P2，并且压力P2又大于在副气路33中的载体气体压力p3，则首先选择的第一载体气体4连同试样9依次传导经过分离柱25，沈和27，其中分离出的试样成分可以在每个分离柱25，26，27后面继续被探测。一旦最后还要探测的试样成分已经通过了气体转换装置30，这可以通过附加的探测器40在主气路31的输出端进行探测，那么已经可以利用第二载体气体4 ’来冲洗计量装置3和第一分离部件23，而试样9被第一载体气体4传导经过第二分离部件M。为此将副气路33中的载体气体压力P3调整到大于副气路32中的载体气体压力P2,从而使载体气体4的较大部分从副气路33进入主气路31中，并在此处又分支成将试样9传导经过第二分离部件M的支流，和向后流入副气路32的支流。第一分离部件23然后在流体方面与第二分离部件M脱开，并且可以通过压力调节器6利用第二分离气体4'冲洗。如果在第二分离部件M的端部探测第一载体气体4中的试样9，则也可以利用第二分离气体4'冲洗第二分离部件M。接着可以将第二试样9'注入第二载体气体流4'中，并且在分离装置4的进一步延伸路径中进行分离和探测。
权利要求
1.一种对混合气体进行气相色谱分析的方法，其中借助于位于第一阀门位置上的计量阀(7)从所述混合气体中将试样(9)导入计量容积(8)中，并且在第二阀门位置上借助于载体气体(4)使所述试样(9)从所述计量容积(8)传导经过分离装置(5)，在所述分离装置的端部对至少一种到达此处并且从所述试样(9)中分离出的被关注的气体成分借助于探测器(1 进行探测，并且按照由所述探测器(1 所提供的探测器信号定量地确定，其特征在于，在至少一种被关注的气体成分经过了所述分离装置(5)的至少一个部分(18)之后，利用与所述载体气体(4)不同的另一种载体气体)来冲洗所述分离装置(5)的所述部分(18)和所述计量阀(7)，并且接着借助于所述另一种载体气体)将另一个试样 (9')从所述计量容积(8)导入所述分离装置(5)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述探测器(13)，在所述分离装置 (5)的端部，对至少一种到达此处的和从所述另一个试样(9')中分离出的被关注的其它气体成分进行检测，并按照由所述探测器(1 提供的所述探测器信号进行定量确定。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，借助于在所述计量阀(7)和所述探测器(13)之间位于所述分离装置(5)的延伸路径中的另外的探测器03J4)，来检测所述其它气体成分。
4.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，借助于在所述计量阀(7)和所述探测器(13)之间位于所述分离装置(5)的延伸路径中的气体转换装置(25)，将所述其它气体成分从所述分离装置(5)中提取出来，并输送给另外一个分离装置，所述另一个分离装置具有后置的其它探测器。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一种被关注的气体成分通过在所述计量阀(7)和所述探测器(13)之间位于所述分离装置(5)的延伸路径中的所述气体转换装置05)之后，利用所述另一种载体气体)冲洗所述分离装置(5)的、 位于所述气体转换装置05)前面的部分，并且输入一种载体气体G)，用于使至少一种被关注的气体成分，经过所述气体转换装置0 传输到所述分离装置( 的位于所述气体转换装置0 后面的部分中。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在含有氢气和碳氢化合物的混合气体中，将氩气或氮气用作为所述载体气体G，4')用来分离和探测氢气，并将氦气用作为所述载体气体用来分离和探测碳氢化合物。
7.一种用于实施根据上述权利要求中任一项所述方法的装置，具有第一载体气体源 (15)、第二载体气体源(16)和可控制的阀路(14)，所述阀路根据操纵位置，或者将所述第一载体气体源(1 或者将所述第二载体气体源(16)与气相色谱仪(1，17)连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述阀路(14)包括三个可控制的三通阀 (17，18，19)，其中第一阀门(17)和设计成三通阀的第二阀门(18)位于所述第一载体气体源(1 和所述气相色谱仪(1，17)之间，并且第三阀门(19)和所述第二阀门(18)位于所述第二载体气体源(16)和所述气相色谱仪(1，17)之间。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一阀门(17)和所述第三阀门(19) 设计成三通阀，并且在截止各自载体气体G，4')的阀门位置上，分别通过出口(20，21)使位于所述阀门位置和所述第二三通阀(19)之间的气路放气。
全文摘要
本发明涉及一种对混合气体进行气相色谱分析的方法，其中借助于位于第一阀门位置上的计量阀(7)从混合气体中将试样(9)导入计量容积(8)中，并且接着在第二阀门位置上借助于载体气体(4)使试样(9)从计量容积(8)传导经过分离装置(5)，在该分离装置的端部对至少一种到达此处并且从试样(9)中分离出的被关注的气体成分进行探测。为了能够利用最少的技术消耗实现准确的气相色谱分析，在至少一种被关注的气体成分经过了分离装置(5)的至少一个部分之后，利用一种与该载体气体(4)不同的另一种载体气体(4′)来冲洗分离装置(5)的这个部分和计量阀(7)；接着借助于另一种载体气体(4′)将另一个试样(9′)从计量容积(8)导入分离装置(5)中。
文档编号G01N30/40GK102246032SQ200980149449
公开日2011年11月16日 申请日期2009年12月9日 优先权日2008年12月9日
发明者乌多·格勒特, 弗兰克·普罗布斯特 申请人:西门子公司
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