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

A GC system is calibrated for specific pressure and temperature conditions, gas types, and column length. To achieve accurate results, the gas flow rate or gas velocity through the GC must be precisely controlled.

Eine Alicat MC Massendurchflussregler upstream of the GC (Figure 2 A) can regulate the process gas or batch a specific amount of gas volume on the sample line. Automatic batch dispensing can improve repeatability and simplify the analysis process.

The controller’s Totalisatorfunktion can continuously log gas usage over time, both for record keeping and as valuable diagnostic data to interpret anomalies or unexpected results.

In an explosive environment, an 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

As with the sample gas, the carrier gas flow and pressure must be precisely controlled for accurate GC readings. Alicat instruments (Figure 2 B) can control carrier gas flow with an accuracy of ± 0.5% of reading or ± 0.1% of full scale (whichever is greater), providing repeatable and verifiable results. The instruments can also improve calibration certainty.

The totalizer function on Alicat instruments records carrier gas usage, even for custom calibration mixes. The totalizer function can also retain flow history, which can be useful both for record keeping and for diagnosing process anomalies.

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 downstream of the GC oven can control absolute back pressure on the column. Control based on absolute pressure eliminates the variability associated with the pressure and temperature measurements required for gauge pressure control. It provides a simple reference point for GC calculations that is not affected by changes in atmospheric pressure during the run.

The ability to switch between gauge pressure and absolute pressure makes Alicat instruments much more flexible than other metering and control options.

**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.

In some GC applications, the amount of humidity is an important consideration for verifying the makeup of the sample gas. Alicat meters and controllers can include an optional, relative humidity sensor with an accuracy of ± 1.8% RH at + 23 °C. The internal sensor provides an in‑process check, simplifying the setup while accounting for humidity in flow calculations.

Gas chromatography results can be affected by any changes in operating conditions, etc. Alicat instruments can control mass flow or volumetric flow while also monitoring temperature, absolute pressure, gauge pressure, humidity, and other variables. The instruments can be configured using the built‑in 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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