1.7 Көмірсутек газдарының құрамын анықтау әдістері

Газдардың құрамын анықтау үшін мынадай әдістер қолданылады: компрессия, конденсация, абсорбция, жағу, адсорбция және ректификация.

Конденсация – газдарды бөлудің бірінші сатысы конденсациялау көмегімен газ екі фазалы жүйеге ауысады, одан кейін оны механикалық жолмен газ бен сұйыққа бөледі. Суытқыш есебінде суды немесе ауаны пайдаланады. Бұл жағдайда конденсациялау температурасы 35-40⁰С құрайды. Конденсацияланатын компоненттердің санын көбейту үшін конденсациялау температурасын төмендету қажет. Бұған суытушы агенттер есебінде буланушы аммиак, хладон, этан, пропан қолданумен жетуге болады. Суытушы есебінде пропан мен аммиакты пайдалануда конденсациялау температурасын - 40⁰С дейін, этанды қолданғанда -80⁰С дейін төмендетуге болады [6].

Компрессия – газдарды бөлу жүйелерінде конденсациялаумен бірге қолданылады. Газдар қысымын өсіргенде көмірсутектердің конденсациялануына қолайлы жағдай туады. Компрессияланған (сығалған)газдан бірінші кезекте ең ауыр компоненттер конденсацияланады.

Абсорбция әдісі әр түрлі компоненттерді химиялық жұтқыштармен біртіндеп жұтуына негізделген. Абсорбцияға дейінгі және одан кейінгі газ көлемінің айырымын анықтау арқылы жұтылаған компоненттің мөлшерін табуға болады.

Жағу әдісі сутегі және қаныққан көмірсутектер мөлшерін анықтау үшін қолданылады. 280-285⁰С температурада гранулданған мыс тотығының жағылуы арқылы сутегі анықталады. Су түзілу нәтижесінде сутегі жағылып кетеді. Газды жаққаннан кейінгі оның көлемінің азаюы нәтижесіндегі газ құрамындағы сутегі мөлшерін анықтайды. Қаныққан көмірсутектерді сол құбырда 900-950⁰С температурада жағады. Зерттелетін газды жаққанға дейінгі және одан кейінгі өнім көлемінің айырымынан қаныққан көмірсутектердің қосындысын анықтайды. Газдарды анализдеудің адсорбциялық әдістері адсорбциялы – десорбциялы және хроматографиялық болып бөлінеді.

Абсорбциялы – десорбциялы әдісте ажыратылған газдар қоспасы абсорбенттің барлық мөлшерімен бірден жұтылады және содан кейін қыздыру немесе қысымды төмендету арқылы десорбция жүзеге асады. Бұл әдіс адсорбциялық қасиеттеріне байланысты бір – бірінен өзгеше бинарлы қоспалар компоненттерін ажыратуға мүмкіндік береді. Хроматографиялық әдіс арқылы қасиеттері жағынан бір – біріне жақын күрделі газдар қоспасын ажыратуға болады.

Газды – хроматографиялық әдіс фронтальды, айқындағыш және ығыстыру анализдері; термиялық десорбция және хроматермография болып бөлінеді. Фронтальды анализ кезінде ажыратылған қоспа колоннадағы сорбент арқылы өтеді. Ең аз сорбенттелетін компонент ең бірінші бөлінеді; одан кейін сорбенттелуге активті болатын бірінші компонент бөлінеді; осылайша компоненттерге бөліну бұл жағдайда жүрмейді [7].

Айқындағыш анализ кезінде зерттелетін қоспа газтасымалдағыш ток көмегімен колоннадағы сорбент қабаты арқылы өтеді. Сорбенттелудің әртүрлі дәрежесіне байланысты қоспа компоненттерінің бүкіл колонна бойымен таралуы жүреді. Ығыстыру анализі газтасымалдағыштың құрамында ажыратылатын қоспаның ең жақсы абсорбцияланатын компонентінің ығыстырғыш затының мөлшері бар деп болжайды.

Термиялық десорбция кезінде газтасымалдағыш қолданылмайды да, компоненттерді ығыстыру температуралық жолақ арқылы жүзеге асады. Хроматермографиялық әдісте термиялық десорбция және айқындағыш анализ қатар қолданылады. Газтасымалдағыш ретінде сутегі, көмірқышқыл газы, гелий, ауа және тағы басқалары қолданылады. Егер адсорбенттер ретінде активтелген көмір, силикагель, алюминий тотығы, цеолиттер қолданылса, онда мұндай зерттеу әдісі газды – адсорбциялық деп аталады.

Газды – сұйықты әдісте сорбент ретінде қатты тасымалдағышты сіңіретін ұшқыш емес сұйық қолданылады, ол сорбция процесіне қатыспайды және сұйық бетін тудыру үшін қолданылады. Компоненттер қоспасын айыру олардың жұтқыш сұйықтықтағы ерігіштігіне байланысты. Қатты тасымалдағыш ретінде диатомит, кизельгура, пемзалар сияқты табиғи алюмосиликаттар қолданылады. Еріткіштер ретінде вазелинді май, бензилдифенил, диметилформамид және тағы басқалары қолданылады.

Газдар ректификациясын әдетте төмен температурада және атмосфералық қысымда жүргізеді. Төмен температуралы ректификацияның негізгі аппараттары мыналар болып табылады: қабылдағыш – конденсациялық ректификациялық қондырғы және бөлінген газ компоненттерін өлшейтін құрылғы [8]. Зерттелетін газ концентірленген сілті ерітіндісі арқылы көмір қышқылынан, күкіртсутектен және меркаптандардан тазартылады да, хлорлы кальциймен кептіріледі. Одан кейін ол салқындатылған сұйық азотпен конденсирленетін колбаға беріледі. Ол колба қыздырылады. Пайда болған булар ректифицерленеді және біртіндеп қосылатын қабылдағыштарға жіберіледі. С₅ және одан да күрделі фракцияларды алғанда қабылдағыштарды вакуумға қосады. Фракция көлемін өлшегіш бюреткалардағы көрсеткіш бойынша немесе қабылдағыштағы қалған қысым арқылы анықтайды. Қабылдағыштардағы фракциялар мынаны зерттейді; бірінші (метан-сутекті) оттегі, көміртек тотығы, сутегі және метан мөлшерін және төртінші изобутилен мөлшерін.