Сравнительная оценка способов газохроматографического определения водорода, применяемого для получения изопропилового спирта

В процессе синтеза изопропилового спирта по реакции гидрирования ацетона необходимо контролировать содержание микропримесей в используемом водороде, поскольку его чистота определяет качество продукта, а примеси CO и CO₂ являются для данной реакции каталитическими ядами. На заводе «Омский каучук» чистоту водорода определяют газохроматографически с использованием двух различных хроматографов — лабораторного и потокового. Сравнение результатов параллельного определения концентрации водорода выявило расхождение порядка 10 % масс., при этом потоковый хроматограф не обнаружил примеси CO и CO₂, содержание которых по показаниям лабораторного хроматографа составило 0,10 и 0,016 % масс. соответственно, а содержание азота было значительно занижено. На основе проведенного исследования установлено, что сорбент насадочной колонки потокового хроматографа не подходит для определения CO₂, что искажает результаты определения водорода. В связи с этим предложены другие варианты насадочных колонок с селективным по отношению к CO₂ сорбентом для использования с потоковым хроматографом, а также необходимо периодически прогревать колонку для удаления летучих загрязнений.

1. Алиханов Б. Б., Кадыров А. А. Водород — основной энергоноситель XXI века, получение и применение / Universum: технические науки. 2021. № 5(86). С. 57 – 58.

2. А.с. № 1051055 A1 СССР, МПК C07C 31/10, C07C 29/136. Способ получения изопропилового спирта / Рылеев Г. И., Нагродский М. И., Пнёва Е. Я. и др. № 2950353. Опубл. 30.10.1983.

3. Пат. 2575850 C1 РФ, МПК C08F 2/18, C08F 2/44, C08F 120/12. Применение смеси оксиэтилированного касторового масла и изопропилового спирта в качестве стабилизатора полимерных суспензий / Грицкова И. А., Милушкова Е. В., Беленко Е. В. и др. № 2015107673/04. Опубл. 20.02.2016.

4. Небритова О. А., Дёмкин П. П., Морозов А. Н. Ацетон, этанол и изопропанол как совокупность биомаркеров в выдыхаемом воздухе пациентов с диабетом первого типа / Вестн. Московского гос. технич. ун-та им. Н. Э. Баумана. Серия Естественные науки. 2023. № 6(111). С. 39 – 54. DOI: 10.18698/1812-3368-2023-6-39-54

5. Павлов О. С., Карсаков С. А., Павлов Д. С. Технология производства изопропилового спирта на сульфокатионитном катализаторе / Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2007. Т. 50. № 4. С. 51 – 54.

6. Официальный сайт группы компании «Титан». https://titan- group.ru/press/news/dan-ofitsialnyy-start-proizvodstvu-izopro- panola (дата обращения 15.05.2024).

7. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. — М.: Химия, 1975. С. 6 – 8.

8. Справочник нефтехимика / Под ред. С. С. Огородникова. — Л., 1978. — 592 с.

9. Murugan A., Brown A. S. Review of purity analysis methods to ensure the quality of hydrogen in fuel cells / Int. J. Hydrogen Energy. 2015. Vol. 40. No. 11. P. 4219 – 4233. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.01.041

10. Beurey C., Gozlan B., Carré M., et al. Review and survey of methods for analysis of impurities in hydrogen for fuel cell vehicles according to ISO 14687:2019 / Front. Energy Res. 2021. Vol. 8. 615149. DOI: 10.3389/fenrg.2020.615149

11. ASTM D7653–18. Standard test method for determination of trace gaseous contaminants gas impurities in hydrogen fuel by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. DOI: 10.1520/d7653-18

12. ASTM D7892–15. Standard test method for determination of total organic halides, total non-methane hydrocarbons, and formaldehyde in hydrogen fuel by gas chromatography/mass spectrometry. DOI: 10.1520/d7892-15

13. Arrhenius K., Büker O., Fischer A., et al. Development and evaluation of a novel analyser for ISO14687 hydrogen purity analysis / Meas. Sci. Technol. 2020. Vol. 31. 075010. DOI: 10.1088/1361-6501/ab7cf3

14. ASTM D7941/D7941M-23. Standard test method for hydrogen purity analysis using a continuous wave cavity ring-down spectroscopy analyzer. DOI: 10.1520/d7941_d7941m

15. Empa-Move project. https://www.empa.ch/web/move/aktuelle- projekte (дата обращения 20.05.2024).

16. ГОСТ 3022–80. Водород технический. Технические условия. — М.: Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам, 1981. — 25 с.

17. ГОСТ Р 51673–2000. Водород газообразный чистый. Технические условия. — М.: Госстандарт России, 2002. — 8 с.

18. ТУ 2114-016-78538315–2008. Водород особо чистый. — М.: Научно-производственная компания «Наука», 2008. — 13 с.

19. Статьи о технических чистых газах. https://kriogen.ru/stati (дата обращения 20.05.2024).

20. Вокуев М. Ф., Браун А. В., Байгильдиев Т. М. и др. Определение метилфосфоновой кислоты и ее алкиловых эфиров в почве методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 1. С. 25 – 33. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-1-i-25-33

21. Алексеева Т. Ю., Карпов Ю. А., Дальнова О. А. и др. Современное состояние и проблемы аналитического контроля отработанных автомобильных катализаторов (обзор) / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 11. С. 5 – 14. DOI: 10.26896/1028-6861-2017-83-11-5-14

22. Пономаренко С. А., Шимкин А. А. Хроматографические методы анализа: возможности применения в авиационной промышленности (обзор) / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 4. С. 5 – 13.

23. Зенкевич И. Г., Прокофьев Д. В. Основной источник случайной составляющей погрешностей площадей хроматографических пиков и его компенсация / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 11. С. 5 – 10.

24. ГОСТ 24975.4–89. Этилен. Метод определения аммиака. — М.: Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам, 1991. — 5 с.