Проект 'Сахалин-2'. Курсовая работа (т). Геология.
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Проект 'Сахалин-2'
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
имидазолин ингибитор
коррозия детектор
Проект «Сахалин-2» является одним из
крупнейших в мире комплексных нефтегазовых проектов. В его рамках идет освоение
двух нефтегазовых месторождений на северо-востоке сахалинского шельфа:
Пильтун-Астохского, преимущественно нефтяного, и Лунского преимущественно
газового. На Лунском месторождении в июне 2005 г. в море на глубине 48 м в 15
км от северо-восточного побережья о. Сахалина была установлена платформа
«Лунская-А» (Лун-А). В эксплуатацию платформа Лун-А была введена в декабре 2008
г. С платформы Лун-А по двум мультифазным трубопроводам длиной 14,2 км на берег
транспортируют газожидкостную смесь, состоящую из природного газа, газового
конденсата и водного раствора моноэтиленгликоля (МЭГ) [1-5]. На берегу в
северо-восточной части о. Сахалина, в районе выхода на берег морского
газопровода от платформы «Лунская-А», расположен объединенный береговой
технологический комплекс (ОБТК). На ОБТК происходит отделение природного газа и
газового конденсата от водного раствора МЭГ, регенерированный раствор МЭГ по
подводному трубопроводу возвращается назад на платформу Лун-А [2, 5].
МЭГ коррозионно активен [6, 7],
поэтому для обеспечения проектного срока эксплуатации трубопроводов необходимо
проведение коррозионной защиты. Одним из элементов такой защиты является
применение ингибитора коррозии [1-5, 8]. Для того, чтобы обеспечить проектный
срок эксплуатации трубопроводов ингибитор коррозии должен снижать глубину
проникновения коррозии до ≤0,1 мм/год. В проекте «Сахалин-2» для защиты
мультифазных трубопроводов используют имидазолинсодержащий водорастворимый
ингибитор коррозии компании «Бэйкер Петролайт» CGW-85567. Контроль
эффективности применения ингибитора проводится по его остаточной концентрации в
растворе МЭГ и по скорости коррозии [1-4, 8].
В процессе эксплуатации мультифазных
трубопроводов в растворе МЭГ накапливаются продукты разложения ингибитора
коррозии и вызывают нежелательные химические реакции, в частности полимеризацию
МЭГ [5]. В литературе отсутствуют сведения как о продуктах разложения
имидазолинсодержащих ингибиторов коррозии, так и о методах их анализа.
Поэтому целью дипломной работы
являлось установление природы продуктов разложения имидазолинсодержащего
ингибитора коррозии CGW-85567 и разработка метода определения их концентрации в
растворах МЭГ. Были поставлены следующие задачи:
1. Установить химический состав
продуктов разложения ингибитора коррозии CGW-85567.
2. Разработать методику анализа
качественного и количественного состава продуктов разложения ингибитора
коррозии CGW-85567.
. Определить содержание
продуктов разложения ингибитора коррозии CGW-85567 в растворах МЭГ из
мультифазных трубопроводов.
1.1 Мультифазные
трубопроводы в проекте «Сахалин-2»
Сахалин Энерджи Инвестмент Компани
Лтд (англ. Sakhalin Energy Investment Company Ltd., «Сахалин Энерджи») -
компания-оператор проекта «Сахалин-2». Учреждена в 1994 г. в соответствии с
Соглашением о разделе продукции, заключенным с Российской Федерацией, с целью
разработки Пильтун-Астохского нефтяного и Лунского газового месторождений в
Охотском море на шельфе острова Сахалин, расположенного на Дальнем Востоке
России [9, 10].
Одним из основных видов деятельности
компании является разработка Пильтун-Астохского нефтяного и Лунского газокондесатного
месторождений, находящихся в Охотском море на шельфе острова Сахалин.
Компания «Сахалин Энерджи»
осуществляет управление инфраструктурой проекта «Сахалин-2», который включает в
себя три морские платформы (Моликпак, Пильтун-Астохская-Б и Лунская-А),
объединенный береговой технологический комплекс (ОБТК), транссахалинскую
трубопроводную систему, завод по производству сжиженного природного газа (СПГ)
и терминал отгрузки нефти (ТОН) [9, 11]. Первый в России завод по производству
сжиженного природного газа (СПГ) был открыт в 2009 году. В 2010 году завод
вышел на полную проектную мощность - 9,6 млн тонн СПГ в год, после чего
поставки «Сахалин Энерджи» на мировом рынке СПГ составляют 5%.
Платформа «Лунская-А» (Лун-А)
установлена в море на глубине 48 м в 15 км от северо-восточного побережья о.
Сахалина. В промышленную эксплуатацию платформа Лун-А была введена в декабре
2008 г. Она представляет собой буровую и добывающую платформу с минимально
необходимым технологическим оборудованием. Разделение нефти / конденсата и
газа, в том числе обработка газа для транспортировки на завод по производству
СПГ, производится на объединенном береговом технологическом комплексе. На
платформе Лун-А добываются основные объемы газа для завода по производству СПГ
[12, 13].
С платформы Лун-А по двум
мультифазным трубопроводам длиной 14,2 км на берег транспортируют
газожидкостную смесь, состоящую из природного газа, газового конденсата и
водного раствора моноэтиленгликоля (МЭГ) [1-5, 14]. На берегу в
северо-восточной части о. Сахалина, в районе выхода на берег морского
газопровода от платформы «Лунская-А», расположен объединенный береговой
технологический комплекс (ОБТК) [15]. Основным назначением ОБТК является
переработка газа и конденсата, полученных на Лунском месторождении, до их
передачи по трубопроводу на терминал отгрузки нефти и завод по производству СПГ
на юге о. Сахалина. На ОБТК также поступают добытые на платформах
Пильтун-Астохского месторождения нефть и газ для дальнейшей транспортировки по
трубопроводу на терминал отгрузки нефти на юге острова. На ОБТК происходит
отделение природного газа и газового конденсата от водного раствора МЭГ,
регенерированный раствор МЭГ по подводному трубопроводу возвращается назад на
платформу Лун-А [2, 5].
1.2 Имидазолины и
имидазолинсодержащие ингибиторы коррозии
МЭГ коррозионно активен [6, 7],
поэтому для обеспечения проектного срока эксплуатации трубопроводов необходимо
проведение коррозионной защиты. Одним из элементов такой защиты является
применение ингибитора коррозии [1-5, 8]. Для того, чтобы обеспечить проектный
срок эксплуатации трубопроводов ингибитор коррозии должен снижать глубину
проникновения коррозии до ≤0,1 мм/год. В проекте «Сахалин-2» для защиты
мультифазных трубопроводов используют имидазолинсодержащий водорастворимый ингибитор
коррозии компании «Бэйкер Петролайт» CGW-85567 [1-4].
Имидазолины относятся к категории
катионных поверхностно-активных веществ. Они имеют положительный заряд на
имидазолиновом ядре, и этот заряд не зависит от рН раствора. Он сохраняется в
кислой, нейтральной и щелочной среде. Имидазолины с остатками жирных кислот и
четвертичные аммониевые основания, полученные из них, имеют широкую область
применения в промышленности [16, 17]. Их свойства пленкообразователей
используют в шампунях и кондиционерах для волос, стиральных порошках, они
используются как смягчители тканей, отбеливатели, антистатики. Имидазолины
применяют в качестве эмульгаторов, ингибиторов коррозии, обезвоживающих
средств, флоккулянтов.
Химически имидазолины представляют
собой пятичленный гетероцикл с двумя гетероатомами азота. Замещение может
происходить в положениях 1, 2, 3. Жирнокислотноаминоэтильная цепь находится в
положении 1 (R 1 ), длинноцепочечный
алкильный или алкенильный заместитель находится в положении 2 (R 2 ) [16-18].
Существуют три основные
группы имидазолинов [16]:
Этот тип катионных
имидазолинов растворим как в неполярных растворителях, так и в воде,
применяются в ряде отраслей промышленности как вещества, меняющие реологические
свойства жидкостей, улучшающие адгезионные свойства смазок и т.д.
Используются как
ингибиторы коррозии, эмульгаторы в нефтяной отрасли, флоккулянты, стабильные в
кислой среде детергенты.
Находят применение как
кондиционеры в средствах для стирки, стабильные в кислой среде детергенты,
флоккулянты и др.
Приблизительный состав
алкильных цепей R 2
имидазолинов в зависимости от исходного сырья для получения приведен в табл. 1
[16].
Таблица 1 - Состав
алкильных цепей R 2
(%) имидазолинов в зависимости от исходного сырья для получения
Самый простой способ получения
имидазолинов это взаимодействие жирной кислоты (обычно стеариновой или
олеиновой) и этилендиамина [4]:
Эти имидазолины в 60-х
годах использовали в качестве фунгицидов. 2-гептадецил-2-имидазолин имеет
CAS-No. 105-28-2, а его ацетат называется глиодин [19]. Производные
имидазолинов до сих пор входят в состав многих косметических препаратов [20]. В
качестве поверхностно активных веществ имидазолины впервые были использованы
1950, для этого использовался продукт реакции 1 - (2-гидрокси) -
2-алкилимидазолина с хлоратом натрия [21].
К настоящему времени
предложено значительное количество синтезов, приводящих к образованию различных
имидазолинов. Наиболее общий подход состоит в нагревании амидоамина при
температурах 175-230 °С, что приводит к образованию амидоэтилимидазолина [22].
Другой подход может быть
описан следующей схемой, где исходными продуктами являются жирные кислоты и
диэтилентриамин [22].
Существуют и другие
методы синтеза с использованием жирных кислот и триэтилентетраамина,
тетраэтиленпентаамина [23] или -оксиэтилэтилендиамина [24].
Алифатические
четвертичные соли с длинной алкильной цепью (>C 8 )
представляют собой твердые белые или иногда бесцветные кристаллические вещества
без запаха и определенной температуры плавления. Если присутствует ненасыщенный
длинноцепочечный алифатический или бензильный радикал, то это вязкие жидкости,
окрашенные от бледно желтого до коричневого цвета. Растворимость солей
имидазолинов зависит от присутствующих заместителей. Соли с короткими цепями (С 8-14 )
легко растворимы в воде, в дальнейшем растворимость в воде уменьшается с
увеличением молекулярной массы. Наличие полярных групп - гидроксильных или
гидроксиэтильных, способствует увеличению растворимости в полярных
растворителях [16, 17].
Имидазолины термически
стабильны. Способность к образованию катионов позволяет солям имидазолинов
сильно адсорбироваться на отрицательно заряженных поверхностях металлов,
пластмассах, стекле и др., при этом происходит обращение гидрофильных
поверхностей на гидрофобные. Соли имидазолинов значительно более гидрофильны,
чем сами имидазолины. Они совместимы с водными системами и способны
образовывать тонкую пленку. Таким образом, уменьшается контакт поверхности с
водой или агрессивной килой средой, что снижает коррозию. Соли имидазолинов с
олеиновой и стеариновой кислотами используются для снижения трения, в то время
как амидоэтилимидазолины известны своим антикоррозионным действием.
Четвертичные соли имидазолинов, в частности хлориды и ацетаты, обладают
способностью как снижать трение, так и антикоррозионными свойствами [16, 17].
Имидазолины и их
производные достаточно широко используются в качестве ингибиторов коррозии
[1-4, 16, 17, 25, 26].
В России для защиты
мультфазных трубопроводов используют такие ингибиторы коррозии как КI-3847 компании «MI-SWACO» и CGW-85567
компании «Baker Petrolite» [4].
Ингибитор КI-3847, в котором, согласно документации, действующими компонентами
являются имидазолины (содержание 5-10%), имеет самый простой масс-спектр,
основной сигнал с m/z 326 можно отнести к С16:0-имидазолину. В состав ингибитора CGW-85567 входят 10-30% солей имидазолинов. В его масс-спектре можно
обнаружить несколько интенсивных сигналов с m/z 348 и 350, которые относятся к С18:2 и С18:1 имидазолинам, и с m/z в районе 610-614 - к соответствующим имидазолин-амидам. Наличие
этих компонентов, вероятно, связано с условиями синтеза имидазолинов [4].
Имидазолины поглощают
ультрафиолетовый свет в районе 228-230 нм, их четвертичные соли имеет небольшой
батохромный сдвиг - 234-236 нм [24]. Систематическое исследование спектров
поглощения 2-замещенных имидазолинов показало, что основной максимум в спектре
поглощения в 95%-ном этаноле наблюдается в районе 230 нм [27]. При наличии в
заместителе фенильного кольца наблюдали сдвиг основного максимума в область 250
нм и появление «плеча» в районе 270-290 нм. При подкислении этанола несколькими
каплями концентрированной соляной кислотой для некоторых соединений наблюдали
батохромный сдвиг около 20 нм.
Для разделения органических
ионогенных соединений с успехом применяется высокоэффективная жидкостная
хроматография (ВЭЖХ). Для разделения имидазолинов обычно применяются
обращено-фазовые С 18 -колонки, в качестве элюента
водно-ацетонитрильные [20, 28], или метанольно-ацетонитрильные смеси [29]. В
качестве противоиона при анализе имидазолинов предложено использовать 0,001-0,1
М перхлорат натрия в кислой среде или нейтральной среде [20, 29] или уксусную
кислоту [28]. Порядок концентраций имидазолинов, который можно детектировать на
длине волны 230 нм составляет примерно 100 мг/л [20].
Для анализа алкильных цепей R 2 имидазолинов используют газожидкостную хроматографию (ГЖХ) [29].
Предварительно имидазолины гидролизуют и получают метиловые эфиры жирных
кислот.
В последнее время для анализа
имидазолинов используют ВЭЖХ с масс-спектрометрическими детекторами (МСД) с
ионизацией распылением в электрическом поле (ESI) [1-4, 25, 30-32].
Типичные масс-спектры, получаемые этим методом, представлены на рис. 1-4. Во
всех случаях применялся режим регистрации положительных ионов. Для определения
концентрации имидазолинов в нефти используют метод ВЭЖХ-МС с тандемным
масс-спектрометром MS n [31]. Показана возможность определения имидазолинов в нефти в
концентрации около 1 мг/л сырой нефти. Однако для этого применялось
детектирование не по общему ионному току, а по выбранным ионам с m/z 614.7 и 562.6.
Рис. 1. Масс-спектр
олеилимидозалина, источник ионизации ESI [30]
Рис. 2. Масс-спектр смеси
алкилимидозалинов, отличающихся алкильной цепью, без разделения, источник
ионизации ESI [25]
В ИХ ДВО РАН для измерения
концентрации ингибитора коррозии компании «Бэйкер Петролайт» CGW-85567 в
растворах МЭГ из мультфазных трубопроводов была разработана методика ВЭЖХ-МС
[1-4, 32]. С помощью ВЭЖХ-МС были идентифицированы основные действующие
компоненты ингибитора коррозии CGW-85567 - С18:1 имидазолин (I) и С18:1
имидазолин-амид (II) (рис. 4).
Рис. 3. Масс-спектр ингибитора
коррозии CGW-85567 без разделения (ESI, режим регистрации положительных ионов) [32]
При использовании ингибитора
коррозии CGW-85567 в 2009-2011 гг. для защиты мультифазных трубопроводов с
платформы Лун-А было установлено, что в растворе МЭГ/вода сохраняется высокая
концентрация ингибитора в течение длительного времени даже после прекращения
дозирования ингибитора в трубопроводы [2-4]. Это позволило перейти от
технологии непрерывной подачи ингибитора в защищаемые трубопроводы к технологии
периодической подачи - ингибитор периодически кратковременно дозируют в
трубопроводы. Периодичность обработок (в среднем 1 раз в месяц) и количество
ингибитора, подаваемого за одну обработку (в среднем 500 л), корректируют по
данным мониторинга остаточной концентрации ингибитора коррозии в растворе МЭГ и
скорости коррозии по датчикам линейной поляризации [2].
В процессе эксплуатации мультифазных
трубопроводов в растворе МЭГ накапливаются продукты разложения ингибитора
коррозии и вызывают нежелательные химические реакции, в частности полимеризацию
МЭГ [5]. В литературе практически отсутствуют сведения как о продуктах
разложения имидазолинсодержащих ингибиторов коррозии, так и о методах их
анализа.
Широко распространенна методика
измерения концентрации имидазолинсодержащих ингибиторов коррозии в водной фазе
[1], основанная на образовании азотсодержащими соединениями, входящими в состав
многих ингибиторов, окрашенного комплекса с метиловым оранжевым в кислой среде.
При наличии в растворах МЭГ продуктов разложения имидазолинсодержащих
ингибиторов коррозии, эта методика дает неправильные завышенные результаты в
5…15 раз [2-4]. Основываясь на этом можно предположить, что продуктами
разложения ингибитора коррозии CGW-85567 являются третичные амины и их соли,
так как они тоже образуют окрашенный комплекс с метиловым оранжевым.
Для установления химического состава
таких соединений, как третичные амины, может быть использована как газовая
хроматомасс-спектрометрия (ГЖХ-МС), так и пиролитическая хроматомасс-спектрометрия
(пиролитическая ГЖХ-МС) [33-36].
Для количественного анализа
третичные амины в растворах МЭГ может быть выбран метод газо-жидкостной
хроматографии (ГЖХ) с использованием селективного к азотсодержащим соединениям
термоионного (азотно-фосфорного) детектора (ТИД) [37-40].
Газожидкостная хроматография
основана на физико-химическом разделении анализируемых компонентов, находящихся
в газовой фазе, при их прохождении вдоль нелетучей жидкости, нанесенной на твердый
сорбент. Широкое распространение и перспективность методов газожидкостной
хроматографии обусловлены тем, что они позволяют разделить и количественно
определить вещества в сложной смеси даже в тех случаях, когда они сходны по
химическим свойствам, а температуры кипения различаются на доли градуса. Для
анализа требуются минимальные количества вещества, а время определения обычно
исчисляется минутами [37, 39].
Разделение анализируемой смеси
происходит в колонке, наполненной пористым сорбентом, на который нанесена
жидкая нелетучая стационарная фаза. Пары анализируемых веществ в смеси с
газом-носителем проходят через колонку. При этом происходит многократное
установление равновесия между подвижной газовой и неподвижной жидкой фазами,
обусловленное многократным повторением процессов растворения и испарения.
Вещества, которые лучше растворяются в неподвижной жидкой фазе, дольше
удерживаются в ней. Поэтому происходит разделение смеси на составляющие,
которые выходят из колонки по отдельности и регистрируются детекторами [37].
Эффективность использования данного
метода в каждом отдельном случае зависит от правильного выбора жидкой фазы,
размера частиц и природы твердого носителя, скорости и природы газа-носителя,
температуры, количества вводимой пробы, длины колонки и др. Поскольку
теоретический учет этих факторов не всегда возможен, эффективность анализа ГЖХ
в большой степени зависит от практических знаний и опыта экспериментатора.
Газ-носитель (гелий, азот, аргон) из
баллона через редуктор поступает в блок стабилизации газового потока, а из него
- в аналитический блок, состоящий из термостата, колонок и ротаметра.
Испытуемое вещество вводится с помощью микрошприца на стеклянную насадку,
расположенную в начале колонки и обеспечивающую быстрое испарение вещества и
полное смешение его с газом-носителем. Ввод пробы шприцем в колонку
осуществляется через прокладку из силиконовой резины. Объем пробы в зависимости
от типа детектора, прибора и условий хроматографирования колеблется в пределах
от 0,1 до 10 мкл. Определяемые компоненты в смеси с газом-носителем поступают в
детектор. Электрический сигнал от детектора поступает на усилитель. Усиленный
сигнал записывается самопишущим потенциометром в виде хроматограммы с числом
пиков, соответствующим числу определяемых компонентов смеси. Количество каждого
компонента можно высчитать по площади пика. Температура колонки может меняться
по заданной программе [37, 39].
Применяемые в ГЖХ колонки делают из
боросиликатного стекла, кварца, нержавеющей стали, полимеров. Различают 2 вида
аналитических колонок: насадочные (набивные) и капиллярные. Насадочная колонка
- разделительная колонка, внутренняя полость которой полностью заполняется
инертным твердым носителем, покрытым тонкой пленкой нелетучего вещества. Обычно
длина насадочных колонок колеблется от 1 до 5 м, а внутренний диаметр - от 2 до
4 мм. Микронасадочные колонки отличаются от насадочных только меньшим диаметром
трубок, равным 0,6-2,0 мм. Конфигурация колонок может варьировать. Обычно
используют прямые, изогнутые или спиральные колонки. В настоящее время
применяются преимущественно спиральные колонки различных типов, что позволяет
уменьшить габариты термостата. Капиллярные колонки получили свое название от
материала, из которого их изготавливают: капиллярных трубок с внутренним
диаметром 0,1-0,5 мм и длиной от 10 до 100 м, выполненных чаще из плавленого
кварца или стекла [37, 39].
При помощи детектора измеряют состав
газа, выходящего из колонки. В настоящее время используют дифференциальные
детекторы, которые позволяют измерять концентрацию компонента в данный момент.
При выходе чистого газа-носителя такой детектор дает нулевой сигнал. Наибольшее
распространение получили катарометр (ДТП), и пламенно-ионизационный (ПИД),
электронозахватный (ЭЗД) и термоионный (азотно-фосфорный) детекторы (ТИД)
[37-40].
Детектор ионизации пламени со
щелочным металлом, известный под названием «термоионный», «натриевый» или
«фосфорный», является модификацией пламенно-ионизационного детектора. Предложен
для использования в газовой хроматографии в 1964 г. До настоящего времени это
один из наиболее высокочув¬ствительных и селективных детекторов на
фосфорорганические вещества. Кроме того, получают все большее распростране¬ние
варианты термоионного детектора, проявляющие высокую чувствительность и
селективность к азот- и галогенсодержащим веществам.
Действие термоионного детектора
(ТИД) основано на увеличении ионизации солей щелочных металлов в пламени
водорода при попадании в него элементорганических соединений. Однако сходство
термоионного и пламенно-ионизационного детекторов ограничивается чисто внешними
признаками, поскольку механизм ионизации и процессы сбора ионов в этих
детекторах различны. Процессы ионизации в ТИД сосредоточены в зоне самого
пламени, тогда как ионизация в ПИД происходит у среза горелки. В упрощенном
виде механизм ионизации можно представить следующим образом. При введении
нейтральных молекул соли щелочного металла в пламя водорода происходит их
ионизация, в результате чего наблюдается резкое увеличение фонового тока (на
2-3 порядка больше, чем у ПИД). Анализируемая молекула в пламени водорода
разрушается с образованием радикалов с гетероатомами, взаимодействие которых с
заряженными комплексами солей щелочных металлов приводит к резкому увеличению
скорости образования ионов, что в итоге вызывает дополнительное образование
ионов элементорганическими соединениями. Лимитирующим процессом в таком
механизме является скорость введения в водородное пламя паров соли щелочного
металла. Поэтому для получения устойчивых и воспроизводимых показаний ТИД этот
процесс должен быть тщательнейшим образом стабилизирован. Критерием постоянства
потока паров соли щелочного металла, вводимого в пламя, является значение
фонового тока, которое, по существу, определяет чувствительность регистрации
элементорганических соединений.
Конструкции детекторов различаются в
основном способом размещения и нагревания соли щелочного металла, а также
геометрией детектора, причем все эти различия оказывают весьма существенное
влияние на его характеристики - стабильность, чувствительность, селективность.
Соль щелочного металла в виде таблетки или нанесенная на какой-либо удобный для
этой цели держатель, выполненный из пористого металла или керамики в виде
спирали, сетки или петли, может нагреваться либо водородным пламенем, либо
электрическим током.
Значение сигнала ТИД для данного
соединения зависит от ряда параметров. На чувствительность детектора оказывают
влияние природа соли щелочного металла, расход газов, питающих детектор,
температура ячейки, напряжение и расстояние между электродами.
В качестве источника ионов щелочного
металла пригодны почти все его соли и гидроксид. Сравнение чувствительности
детектора для различных соединений Na, К, Rb, Cs показало некоторое повышение
эффективности с увеличением атомного номера щелочного металла. Изменение аниона
мало влияет на чувствительность ТИД.
Требования к стабильности газового
питания детекторов, в особенности водородом, могут быть снижены почти до уровня
ПИД, если использовать ячейку ТИД, имеющую независимый подогрев солевого
источника с помощью электронагревателя. Температура таблетки, а значит, и
чувствительность в этом случае меньше зависят от расходов газов, питающих
детектор, правда, конструкция ячейки ТИД с независимым подогревом солевого источника
много сложнее.
Электрическое питание и схема
измерения сигнала ТИД в основном совпадают с таковыми для
пламенно-ионизационного детектора. Однако различие состоит в том, что с целью
снижения уровня шумов в ТИД применяются противоположные полярности электродов:
«+» на горелке и «-» на коллекторном электроде. Кроме того, важную роль в
определении оптимального режима работы термоионного детектора играет правильный
выбор положения электродов, так как при изменении расстояния между коллекторным
электродом и поверхностью солевого источника чувствительность ТИД проходит
через максимум.
Термоионный детектор проявляет
довольно высокую чувствительность и селективность определения соединений
фосфора, азота, мышьяка, галогенов (кроме фтора), олова и серы. Наибольшее
отношение сигналов ТИД к сигналам ПИЛ наблюдается для соединений фосфора,
достигая 103-104. При этом минимально определяемые содержания этих веществ в
исследуемых объектах находятся на уровне 10-5%, что соизмеримо с
чувствительностью пламенно-ионизационного детектора к углеводородам. Такой
результат, на первый взгляд, кажется парадоксальным, так как ионизационная
эффективность фосфорорганических веществ в термоионном детекторе на 2-3 порядка
выше, чем углеводородов в пламенно-ионизационном. Однако возможности ТИД в
отношении определения малых концентраций существенно снижаются из-за более
высокого уровня шумов, который на 2-3 порядка выше, чем у ПИД. Поэтому
минимальное поддающееся обнаружению количество веществ у ТИД сопоставимо с
аналогичным для пламенно-ионизационного детектора.
Селективность в определении
азотсодержащих веществ у термоионного детектора проявляется для всех щелочных
металлов, за исключением натрия. Молярная чувствительность практически не
зависит от структуры соединения и примерно в 50-100 раз выше, чем у ПИД.
Чувствительность ТИД к галоген- и серосодержащим соединениям в значительной
степени зависит от режима газового питания детектора и природы применяемого
солевого источника.
Изучение механизма работы детектора
показало, что основные процессы происходят в пламени, а соль служит только
источником атомов щелочного металла. Недостатками работы таких детекторов
являются сильная зависимость основных характеристик детектора от расходов
газов, трудность замены солевого резервуара, быстрое истощение запасов соли
щелочного металла и соответственно низкое время непрерывной работы детектора
без изменения его основных характеристик, загрязнение соли продуктами горения
анализируемых веществ, приводящие к нестабильности работы детектора.
Для устранения перечисленных
недостатков была предложена новая конструкция более стабильного термоионного
детектора, в которой рабочий объем камеры детектирования отделен от места
образования паров соли щелочного металла. Такой детектор получил название
термоаэрозольного детектора (ДТА) и представляет собой комбинацию обычного
пламенно-ионизационного детектора с генератором аэрозоля соли щелочного
металла.
Генератор аэрозоля состоит из трех
частей: термостатируемой камеры для испарения соли щелочного металла из объема кварцевого
держателя в поток инертного газа, необходимого для переноса паров соли в пламя
детектора; охлаждаемой зоны для превращения паров соли в монодисперсные
аэрозольные частицы (водяной холодильник); конусного сопла для локального ввода
аэрозоля в зону пламени. Размеры, материал и размещение генератора аэрозоля
относительно пламенно-ионизационного детектора выбирают таким образом, чтобы
исключить распад и коагуляцию аэрозольных частиц до момента попадания их в
пламя.
На потенциальный электрод детектора
подается положительное напряжение 100-300 В, горелка и отрицательный электрод
источника питания заземлены. Сигнал с коллекторного электрода подается на вход
электрометрического усилителя и регистрируется потенциометром. Подача соли в
виде аэрозольных частиц обеспечивает более стабильный поток щелочного металла.
Соль щелочного металла испаряется в термостатируемой камере, образующийся пар
потоком инертного газа (обычно N 2 ) выносится в охлаждаемую часть
конденсатора и под действием поля с большим температурным градиентом
охлаждается, переходит в состояние перенасыщения и затем в аэрозоль.
Монодисперсность аэрозоля достигается путем разбавления его большим потоком
инертного газа.
Детектор может работать более 2000
часов без замены резервуара с солью при постоянстве чувствительности и силы
фонового тока. Преимуществом данной конструкции термоаэрозольного детектора
является незначительная зависимость его чувствительности, дрейфа нулевой линии
и уровня шумов от изменений расходов газов (водорода, воздуха и газа-носителя)
в довольно широкой области. Например, сигнал ДТА изменяется лишь на 1% при
изменении расхода водорода на 1%, зависимость изменения чувствительности от
изменения расхода газа-носителя еще меньше.
Поскольку изменения температуры
детектора и окружающей среды влияют на температуру соли щелочного металла и,
следовательно, на стабильность работы детектора, необходимо температуру соли
щелочного металла поддерживать постоянной с погрешностью не более 1%.
Установлено также, что, подбирая
расходы газов и увеличивая расход водорода, можно повысить чувствительность ДТИ
к азотсодержащим соединениям. Так, отношение чувствительности детектора к
соединениям, содержащим Cl, As, N и Р, без учета влияния количества
гетероатомов в молекуле и органиче
Похожие работы на - Проект 'Сахалин-2' Курсовая работа (т). Геология.
Контрольная Работа По Информатике Вариант 6
Реферат: Понятие социальной психологии. Предмет, задачи и структура социальной психологии. Место социальн
Образ Мультфильма Диссертация
Реферат: Предмет и система трудового права
Реферат: Факторы, влияющие на выбор стратегии ценообразования. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Крупнейшие городские агломерации - Нью-Йорк. Скачать бесплатно и без регистрации
Доклад по теме Военно-воздушные силы
Контрольные Работы По Физике 11
Курсовая работа по теме Системы национальных счетов
Курсовая работа: Кількість твердих побутових відходів, яка виділяється в побутових умовах
Курсовая работа: Понятие системы оперативного планирования
Контрольная Работа По Немецкому 5 Класс Аверин
Сочинение На Тему Своя Комната 6 Класс
Каким Видом Спорта Я Люблю Заниматься Эссе
Курсовая Международная Защита
Эссе Пиво Сколько
Курсовая работа: Изучение потребительских свойств и пищевой ценности хлебобулочных изделий. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Теоретические основы общения как вида коммуникации в системе социальной работы
Дипломная работа по теме Воспитание патриотических качеств личности молодёжи при занятиях борьбой
Реферат: Проблемы гендера в Калевале. Скачать бесплатно и без регистрации
Изложение: Клод Проспер Кребийон-сын. Заблуждения сердца и ума, или Мемуары г-на де Мелькура
Похожие работы на - Характеристика современных средств обучения и технического оснащения классов в современной школе
Реферат: Варианты развития детей перед школой