Durchfluss- und Druckregelung für die Gaschromatographie

Wie lassen sich Durchfluss und Druck von Gasen steuern, um bessere Prozesseinblicke zu erhalten und die Prozessvariabilität zu verringern?

Von Mike Zecchino

Eine genaue Gaschromatographie (GC)-Analyse hängt von einem gleichmäßigen Durchfluss/Druck der Probe und der Trägergase durch das Gerät ab. Die Instrumente von Alicat werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, um die genaue Messung und Regelung von Durchfluss und Druck in GC-Systemen zu gewährleisten und so die Leistung und Einfachheit zu verbessern. Weitere Informationen über Gaschromatographie-Anwendungen finden Sie auf unserer Seite über Überprüfung und Optimierung von Gaschromatographieprozessen.

**Abbildung 1.** Ein Gaschromatographiesystem.

Durchfluss- und Druckregelung in einem GC

Gaschromatographiesysteme sind unterschiedlich aufgebaut. Im Allgemeinen bestehen die meisten GC-Systeme jedoch aus den in Abbildung 2 dargestellten Komponenten. Typische Anwendungen für Durchflussregelgeräte sind ebenfalls dargestellt und werden im folgenden Text beschrieben.

**Abbildung 2.** Anwendungen für Alicat-Messgeräte und -Regler in einem Gaschromatographiesystem.

Vorgelagerte Durchflusskontrolle

Ein GC-System wird für bestimmte Druck- und Temperaturbedingungen, Gasarten und Säulenlängen kalibriert. Um genaue Ergebnisse zu erzielen, muss die Gasdurchflussrate oder Gasgeschwindigkeit durch den GC genau kontrolliert werden.

Eine Alicat MC Massendurchflussregler vor dem GC (Abbildung 2 A) kann das Prozessgas regulieren oder eine bestimmte Menge Gasvolumen in die Probenleitung dosieren. Die automatische Chargendosierung kann die Wiederholbarkeit verbessern und den Analyseprozess vereinfachen.

Der Controller Totalisatorfunktion kann den Gasverbrauch im Laufe der Zeit kontinuierlich protokollieren, sowohl zur Aufzeichnung als auch als wertvolle Diagnosedaten zur Interpretation von Anomalien oder unerwarteten Ergebnissen.

In einer explosionsgefährdeten Umgebung kann ein eigensichere IS-Max-Steuerung kann eine konsistente Flusskontrolle aufrechterhalten. Die Verwendung eines einzigen Geräts für die Messung und Steuerung vereinfacht das Design des GC-Systems und verbessert die Sicherheit, da keine zusätzlichen Sensoren, Kabel und Ventile benötigt werden.

Trägergas

Wie beim Probengas müssen auch beim Trägergas Durchfluss und Druck genau geregelt werden, um genaue GC-Messwerte zu erhalten. Alicat-Geräte (Abbildung 2 B) können den Trägergasfluss mit einer Genauigkeit von &pm; 0,5% des Messwerts oder &pm; 0,1% des Skalenendwerts (je nachdem, welcher Wert größer ist) regeln und liefern so wiederholbare und überprüfbare Ergebnisse. Die Geräte können auch die Kalibrierungssicherheit verbessern.

Die Totalisatorfunktion der Alicat-Geräte zeichnet den Trägergasverbrauch auf, sogar für kundenspezifische Kalibrierungsmischungen. Die Totalisatorfunktion kann auch den Durchflussverlauf speichern, was sowohl für die Aufzeichnung als auch für die Diagnose von Prozessanomalien nützlich sein kann.

Nachgeschaltete Durchflusskontrolle

A Massendurchflussmesser der hinter dem GC-Sensor angebracht ist, kann die Menge des abgeleiteten Gases überwachen (Abbildung 2 C), um eine konstante Validierung des GC zu gewährleisten. Mit einer Ansprechrate von weniger als 10 Millisekunden können die Alicat-Durchflussmesser plötzliche Veränderungen des abgeleiteten Gases erkennen, die auf ein Problem mit der Einrichtung oder eine unbeabsichtigte Reaktion, wie z. B. Kondensation, hinweisen könnten.

Absolut- und Relativdruckregelung

Eine Alicat Druckregler stromabwärts des GC-Ofens kann der absolute Gegendruck auf der Säule geregelt werden. Die Regelung auf der Grundlage des absoluten Drucks beseitigt die Schwankungen, die mit den für die Überdruckregelung erforderlichen Druck- und Temperaturmessungen verbunden sind. Sie bietet einen einfachen Referenzpunkt für GC-Berechnungen, der nicht durch Änderungen des atmosphärischen Drucks während des Laufs beeinflusst wird.

Die Möglichkeit, zwischen Überdruck und Absolutdruck umzuschalten, macht Alicat-Geräte viel flexibler als andere Mess- und Regelungsoptionen.

**Abbildung 3.** Alicat MC 50 SCCM Massendurchflussregler

**Abbildung 4.** Alicat IS-Max 1 SLPM eigensicherer Massendurchflussregler

Luftfeuchtigkeit

Gaschromatographiesystem in einer Laborumgebung — GC-System in einer Laborumgebung.

Bei einigen GC-Anwendungen ist die Höhe der Luftfeuchtigkeit ein wichtiger Faktor für die Überprüfung der Zusammensetzung des Probengases. Alicat-Messgeräte und -Regler können optional mit einem Sensor für relative Feuchte mit einer Genauigkeit von ± 1,8% RH bei + 23 °C ausgestattet werden. Der interne Sensor ermöglicht eine prozessbegleitende Überprüfung, vereinfacht die Einrichtung und berücksichtigt die Feuchtigkeit bei der Durchflussberechnung.

Die Ergebnisse der Gaschromatographie können durch Änderungen der Betriebsbedingungen usw. beeinflusst werden. Alicat-Geräte können den Massen- oder Volumenstrom kontrollieren und dabei auch Temperatur, Absolutdruck, Überdruck, Feuchtigkeit und andere Variablen überwachen. Die Geräte können mit Hilfe der integrierten Anzeige oder unter Verwendung einer Vielzahl von industrielle Kommunikationsprotokolle. Durch die Bereitstellung präziser Daten und die Kombination von Dosierung und Kontrolle vereinfachen Alicat-Geräte GC-Setups und verbessern gleichzeitig deren Genauigkeit, Kalibrierung und Sicherheit.

Zusammenfassung

Verbesserung der Messgenauigkeit
Beseitigung der durch barometrische Schwankungen bedingten Variabilität
Verringerung der Kalibrierungsunsicherheit
Gleichzeitige Überwachung der Luftfeuchtigkeit
Überwachung/Steuerung im gesamten GC zur Vereinfachung der Konstruktion
Eigensichere Optionen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen

IS Eigensichere Instrumente

Die Entnahme von GC-Proben erfolgt manchmal an gefährlichen Orten, und die Analyse kann mit explosiven Proben- und Trägergasen erfolgen. Alicat Eigensichere (IS) Geräte bieten schnelle, genaue und wiederholbare Durchfluss- und Druckmessung und -regelung für den Einsatz in Umgebungen der Klasse 1 Division 1 (Zone 0 oder Zone 1). IS-Max Massenfluss und IS-Pro Druckmessgeräte ermöglichen die Fernüberwachung und -steuerung über analoge oder digitale E/A-Optionen, ohne dass ein Gefahrenbereich betreten werden muss.

IS-Max Durchfluss- und IS-Pro Druckmessgeräte

Kleine elektronische Druckregler und -messgeräte

EPC Druckwächter und Messung bieten schnelle und genaue Überdruck- oder Absolutdruckmessung und -regelung in kompakten, hochgradig anpassbaren Gehäusen zur einfachen Integration in OEM-Anwendungen. Ventile, Anschlüsse, Sensoren und Kommunikation können genau auf Ihr Produktdesign und Ihre Anwendungsanforderungen abgestimmt werden.

Massendurchflussmesser der MB-Serie

Die batteriebetriebene MB-Serie ist das tragbare Massedurchflussmessgerät ideal für die Überprüfung von GC-Durchflussraten. Mit einer Ablesegenauigkeit von &pm; 0,8% bietet das Handmessgerät eine Genauigkeit der Laborklasse für die Durchflussüberprüfung und -validierung vor Ort in den Bereichen Umwelt, Fertigung und Messtechnik.

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