DE1066040B - Gasanalyse gerat - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1066

ANMELDETA G.BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

kl. 421 4/16

INTERNAT. KL. G 01 U

27. DEZEMBER 1955

24. SEPTEMBER 1959 10. MÄRZ 1960

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT 1 066 040 (B 38475 IX / 421)

Die Erfindung betrifft ein Gasanalysegerät, das auf der Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten beruht, in denen das Meßgas gelöst ist.

Es ist bekannt, den Sauerstoffgehalt von Gasen auf Grund der Veränderung der Leitfähigkeit von mit den sauerstoffhaltigen Gasen ständig durchperlten Absorptionsflüssigkeiten zu kontrollieren. Für die Messung von Gasen, deren Zusammensetzung sich sprunghaft ändert, ist dieses Prinzip nicht geeignet, da eine wesentlich veränderte Gaszusammensetzung sich erst allmählich auf den Gasgehalt der Absorptionsflüssigkeit auswirken kann.

Es ist ferner bekannt, eine Absorptionsflüssigkeit in den Strom eines Gases oder Gasgemisches hinein zu versprühen und aus der Leitfähigkeit der mit Gas beladenen Flüssigkeit die Gaskomponenten zu bestimmen. Der Aufwand an Absorptionsflüssigkeit ist hierbei nicht unbedeutend. Da die Absorptionsflüssigkeit kontinuierlich durch die Meßzellen fließt und sich hierbei zwangläufig mit bereits gemessener Absorptionsflüssigkeit vermischt, entspricht auch bei diesem Verfahren das Meßergebnis nicht genau der jeweiligen Gaszusammensetzung. Auch dieses Verfahren eignet sich daher nur für fortlaufende Messungen an Gasen, deren Zusammensetzung sich nicht sprunghaft ändert.

Das erfindungsgemäße Gerät vermeidet diese Nachteile und gibt die Zusammensetzung der Gase im Augenblick der Messung genau an. Es eignet sich zur qualitativen und quantitativen Bestimmung bestimm·' ter Gasbestandteile, vor allem in technischen Abgasen. Es ist gekennzeichnet durch zwei in geringem Abstand voneinander, in einem von dem zu prüfenden Gas durchströmten Rohr befindlichen Elektroden, an die über eine elektrische Stromquelle und elektrische Meßinstrumente eine Spannung angelegt ist und oberhalb deren Abstandslücke sich eine Tropf kapillare befindet, aus der das Lösungsmittel austropft.

Wie die Fig. 1 der Zeichnung zeigt, besteht das Gerät im wesentlichen aus einem Rohr 1 mit zwei in geringem Abstand voneinander befindlichen, leicht abwärts geneigten Elektroden 2 zur Leitfähigkeitsmessung, an die über eine Stromquelle 3 eine Spannung angelegt ist. Der jeweilige Stromdurchgang kann an einem Meßgerät 4 abgelesen werden. Oberhalb der Elektroden befindet sich eine Kapillare 5, aus der fortwährend ein. Lösungsmittel in der Weise auf die Elektroden auftropft, daß die Tropfen die Elektroden kurzfristig stromleitend verbinden. Zur Messung wird das Gas durch das mit Elektroden und Kapillare ausgestattete Rohr geleitet. Es ist zweckmäßig, das Gas in Richtung des Tropfenfalls strömen zu lassen. Bei schwachen Gasströmen können auch entgegengesetzt strömende Gase gemessen werden.

Gasanalysegerät

Patentiert für:

IO Bergwerksverband G.m.b.H.,
Essen-Kray

Dr. Walter Klempt, Dortmund-Eving,
und Dr. Klaus Stratmann, Essen,
sind als Erfinder genannt worden

Damit die Tropfen genau in der Mitte der beiden Elektroden auftreffen, kann die Anordnung eines Leitdrahtes 6 zweckmäßig sein.

Zur Überwachung von Abgasen kann es genügen, die Stromstöße nur mit einer Glimmlampe zu registrieren. Die Glimmlampe leuchtet dann synchron zur

^a5 Tropfengeschwindigkeit je nach NO- bzw. NO₂-Gehalt stärker oder schwächer auf. Bei sehr hohem NO-Gehalt geht das Aufleuchten in ein ständiges Glimmen über.

Als Stromquelle dient die ortsübliche Wechsel-Stromspannung (220V). Es kann aber auch niedrigere Spannung angelegt werden, nur muß diese über der Zündspannung der Glimmlampe liegen. Das Gerät kann auch zur quantitativen fortlaufenden Bestimmung dienen, indem unter Verwendung von Gleichstrom die Aufladung eines Kondensators in bestimmten Zeitabständen gemessen wird.

Als Elektrodenmaterial eignet sich vor allem Platin. Bei weniger stark korrodierenden Gasen können auch Kupfer oder andere geeignete Elektroden benutzt werden. Ist die Tropfhöhe gering, eignen sich flache Bleche, die zum besseren Auffangen und Abführen des Tropfens fächerförmig ausgebildet sein können (Fig. 2). Muß die Tropfhöhe jedoch sehr hoch sein, so können im Fallraum angebrachte Trichter und Leitdrähte zur Tropfenführung verwendet werden. Zur Leitfähigkeitsmessung dient dann zweckmäßig nur eine Elektrode als Trichterelektrode, während die Gegenelektrode stabförmig ausgebildet ist und dadurch gleichzeitig der besseren Zu- oder Abführung des Tropfens dient. Diese Ausführungsformen sind in Fig. 3 schematisch dargestellt.

Das Gerät arbeitet in folgender Weise: Jeder Tropfen der Kapillare löst während seines freien Falles bestimmte Gasbestandteile in bestimmter Menge auf,

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so daß seine elektrische Leitfähigkeit mehr oder weniger stark erhöht wird. Sobald der Tropfen die Elektroden leitend verbindet, wird im Stromkreis ein entsprechend starker Stromdurchgang gemessen. Aus der Stärke des Stromstoßes lassen sich die gewünschten Rückschlüsse auf die Gaszusammensetzung ziehen.

Es ist zweifellos überraschend, daß der fallende Tropfen, der nur einen verhältnismäßig kurzen Weg zurücklegt, bereits merkliche Mengen an Gasbestandteilen auf seinem kurzen Weg zu lösen vermag, so daß sich meßbare Unterschiede in der Konzentration der jeweiligen Tropfenlösung einstellen. Muß wegen der schlechten Löslichkeit des anzuzeigenden Gasbestandteils die Verweilzeit der Tropfen im Gasgemisch erhöht werden, so kann die Fallhöhe vergrößert werden.

Für die Benutzung des Gerätes richtet sich die Höhe der Kapillarspitze über den Elektroden, die Art des Lösungsmittels, die anzulegende elektrische Spannung und die Geschwindigkeit des Gasstromes nach der Zusammensetzung des Gases und insbesondere des Gasbestandteils, der qualitativ oder quantitativ erfaßt werden soll. Bei schwererlöslichen Gasbestandteilen wird man-verständlicherweise einen möglichst langen Tropfenweg wählen. Unter Umständen empfiehlt sich auch ein äußerst kleiner Tropfenweg, z. B. falls das Lösungsmittel selektiv einen besonders leicht löslichen Gasbestandteil aufnehmen soll.

Als Lösungsmittel kommen vor allem Wasser in Frage, darüber hinaus aber sämtliche Lösungsmittel, welche Gase zu lösen vermögen und dadurch zu stromleitenden Flüssigkeiten werden.

Das Gerät eignet sich vornehmlich zur Bestimmung saurer und basischer Gasbestandteile, wie Ammoniak, SO₂, Halogen, Chlorwasserstoff, Stickoxyde usw. Die genaue Arbeitsweise sei beispielsweise an der Bestimmung von NO in Abgasen näher erläutert: Den Abgasen bzw. einem für die Messung bestimmten Teilstrom des Abgases muß bei dieser. Analyse genügend weit vor der Meßstelle Luft zugemischt werden, damit das wasserunlösliche NO vollständig zu wasserlöslichem NO₂ oxydiert wird. Als Tropfenlösungsmittel dient Wasser, welches NO₂ sehr rasch, hingegen womöglich anwesendes CO₂ in der kurzen Zeit des Tropfenfalls praktisch überhaupt nicht absorbiert. Das Wasser tropft im Abstand von etwa 1 Sekunde aus einer Höhe von etwa 10 mm auf die Elektroden in der Weise, daß beide Kontakte berührt werden. Der Tropfen läuft unmittelbar danach wieder ab, so daß sich der Vorgang mit einem neuen Tropfen wiederholen kann. Im Stromkreis wird beim Berühren der Elektroden mit NO₂-haltigen Wassertropfen ein geringer Stromstoß gemessen. Hat der Tropfen bereits größere Mengen an NO₂ aufgenommen, so ergibt sich ein entsprechend stärkerer Stromstoß.

Eine solche NO₂-Bestimmung ist besonders wertvoll für Anlagen zur Oxydation organischer Substanzen, wie Kohle, p-Xylol u. dgl., mit Salpetersäurer Hierbei entweichen große Mengen nitroser Gase. Durch Einleiten von Luft oder O₂ in das Reaktionsgemisch oder in die abziehenden Gase wird NO zu N O₂ oxydiert. Das abziehende Gas geht über einen mit Wasser oder Salpetersäure gefüllten Absorber, so daß sämtliches NO in Form von Salpetersäure bzw. salpetriger Säure zurückgewonnen wird. Erkennt man nun mit Hilfe des erfindungsgemäßen Geräts hinter dem Absorber im Abgas oder einem Teilstrom desselben mehr oder weniger große Mengen an NO bzw. NO₂, so folgt daraus die Notwendigkeit einer verstärkten Luftzufuhr zwischen Reaktionsgemisch oder den aus dem Reaktor abziehenden nitrosen Gasen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gasanalysegerät, das auf' der Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten beruht, in denen das Meßgas gelöst ist, gekennzeichnet durch zwei in geringem Abstand voneinander, in einem von dem zu prüfenden Gas durchströmten Rohr (1) befindliche Elektroden (2), an die über eine elektrische Stromquelle (3). und elektrische Meßinstrumente (4) eine Spannung angelegt ist und oberhalb deren Abstandslücke sich eine das Lösungsmittel enthaltende Tropfkapillare (5) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wechselstrom eine Glimmlampe als elektrische Anzeigeeinrichtung in den Stromkreis geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleichstrom ein Kondensator als Meßeinrichtung in den Stromkreis eingebaut ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 749 673;
französische Patentschrift Nr. 978 118.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 629/135 9. (909 726/77 3.60)