DE1203502B - Geraet zur kontinuierlichen Anzeige der Konzentration von Schwefeltrioxyd und Schwefeldioxyd in einem Gasgemisch - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIn

Deutsche Kl.: 421-4/16

1203 502
S79055IXb/421
18. April 1962
21. Oktober 1965

In Verbrennungsanlagen, insbesondere in Dampfkesseln, treten durch die Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe, wie Kohle und Öl, in den Rauchgasen mehr oder weniger große Mengen an Schwefeldioxyd mit Spuren von Schwefeltrioxyd auf. Diese Gase können bei Unterschreitung des Taupunktes innerhalb des Kessels zu schwerwiegenden Schäden in Form von Korrosion führen. Der Taupunkt wird dabei wesentlich durch den Anteil an Schwefeltrioxyd in den Rauchgasen beeinflußt. Die Menge des entstehenden Schwefeltrioxyds ist von der Art der Verbrennung stark abhängig. Um sowohl die Verbrennungsvorgänge besser überwachen als auch Taupunktsunterschreitungen einwandfrei und kontinuierlich kontrollieren zu können, ist die gleichzeitige Messung und Registrierung von SO₂ und SO₃ von großer Bedeutung. Ebenso besteht auch im Hinblick auf die Feststellung der schädlichen Emission aus einer Abgasquelle in die atmosphärische Luft ein Bedürfnis nach einer auf einem geeigneten Abtrennverfahren beruhendem Gerät zur Messung der SO₃-Konzentration in einem Gasgemisch.

Bisher war es nur möglich, SO₂ getrennt von SO₃ kontinuierlich zu messen. Es sind SO₂-Meßgeräte bekannt, die im wesentlichen aus der Hintereinanderschaltung von Absorptionszelle, Trennzelle und Leitfähigkeitsmeßeinrichtung bestehen. Ebenso wurden zur Messung von Gaskonzentration Apparate nach dem Prinzip der kolorimetrischen oder Potentialmessung benutzt sowie ein Verfahren, das auf der Leitfähigkeitsmessung einer mit den zu messenden Gasen reagierenden Reaktionsflüssigkeit vor und nach deren Reaktion mit der zu bestimmenden Gaskomponente beruht. Für die kontinuierliche Messung von SO₃-Gasen, insbesondere in Gemischen mit anderen Gasen, sind in der Literatur bisher noch keine Verfahren bekanntgeworden.

Erfindungsgemäß dient das neue Gerät zur kontinuierlichen Anzeige der Konzentration von Schwefeltrioxyd in einem Gasgemisch, dessen übrige Komponenten in kondensierendem Wasserdampf unlöslich sind, und beruht auf der Umsetzung des Schwefeltrioxyds zu Schwefelsäure und Messung deren Leitfähigkeit. Dabei ist über einem Mehrhalskolben mit Heizpilz ein Liebig-Kühler mit vorgeschaltetem Strömungsmesser zur Einleitung des Gasgemisches angeordnet. Ferner sind eine weitere Zuleitung mit Strömungsmesser zur Einleitung von voll entsalztem Wasser sowie ein Kugelkühler zur Abführung der Restgaskomponente vorgesehen und im Boden des Mehrhalskolbens ein Überleitungsrohr für die entGerät zur kontinuierlichen Anzeige der
Konzentration von Schwefeltrioxyd und
Schwefeldioxyd in einem Gasgemisch

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Joachim Sieth,

Dipl.-Chem. Hans-Günter Heitmann, Erlangen

standene Schwefelsäure eingelassen, das mit einer elektrischen Leitfähigkeitsmeßeinrichtung verbunden ist.

An das Gerät kann eine Nachwaschstufe angeschlossen sein, indem zwischen dem Überleitungsrohr und der Leitfähigkeitsmeßeinrichtung ein Mehrhalskolben angeordnet ist, der mit einem Heizpilz sowie einem darüber angeordneten Liebig-Kühler versehen und in Reihe zu dem Kugelkühler der ersten Kondensatstufe geschaltet ist. Außerdem ist ein weiterer Kugelkühler vorgesehen, der zur Abführung der Restgaskomponente dient.

Zusätzlich kann das Gerät mit einer Einrichtung zur Anzeige der Konzentration des im Gasgemisch auch noch enthaltenen Schwefeldioxyds, beruhend auf der Umsetzung von Schwefeldioxyd zu schwefeliger Säure und Messung deren Leitfähigkeit, versehen sein. Diese zusätzliche Einrichtung besteht aus der Reihenschaltung einer mit Absorptionsflüssigkeit gefüllten Absorptionszelle, einer Trennzelle und einer Leitfähigkeitsmeßeinrichtung, wobei der Gaseingang der Absorptionszelle mit einem Kugelkühler der SO₃-Kondensationsstufe verbunden ist.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Erfindung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Gerätes in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zunächst Schwefeldioxyd und Schwefeltrioxyd aus

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Gasgemischen abgetrennt. Um eine Trennung dieser Gase zu erreichen, werden die Gasgemische mit kondensierenden Wasserdämpfen innigst gemischt, wobei nur das SO₃ zu Schwefelsäure gelöst wird. Die verbleibenden SO₂-haltigen Gase werden in einem nachgeschalteten Gerät mittels ebenfalls voll entsalztem Wasser zu schwefeliger Säure absorbiert. Nach Zuführung der entstandenen Säuren zu einer Leitfähigkeitsmeßzelle sind die gemessenen Leitfähigkeiten direkt ein Maß für den SO₃- bzw. SO₂-Gehalt der Gase. Nach vorheriger Eichung der Leitfähigkeitsmeßzelle können die Gaskomponenten kontinuierlich und quantitativ erfaßt und registriert werden. Als zu untersuchende Gasgemische sind auch Rauchgase geeignet, wobei die vorhandene Kohlensäure auf die Leitfähigkeitserhöhung nur von untergeordneter Bedeutung ist.

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel des Gerätes arbeitet folgendermaßen:

Ein auf SO₂ und SO₃ zu untersuchendes Gasgemisch wird mittels einer Membranpumpe e über einen Strömungsmesser al durch einen Liebig-Kühler öl in einen Mehrhalskolben el gesaugt und passiert einen Kugelkühler & 2. In dem Mehrhalskolben el wird vollentsalztes Wasser am Rückfluß gekocht. In den kondensierenden Wasserdämpfen vermag sich SO₃ nach der Gleichung:

SO₃ + H₂O^H₂SO₄

zu lösen. Die gebildete Schwefelsäure tropft in den Kolben zurück. Das der Trennung unterworfene Gasgemisch wird zur Beseitigung eventuell noch verbliebener SO₃-Spuren einem zweiten Mehrhalskolben c2 mit gleicher Kühleranordnung b 3/4 zugeleitet, in dem ebenfalls Wasser siedet. Alles im Gasgemisch vorhandene Schwefeltrioxyd befindet sich nun in dem Mehrhalskolben. Zur kontinuierlichen Messung der Schwefelsäure wird in den Kolben el vollentsalztes Wasser über einen Strömungsmesser α 2 (mit vorgeschalteten! Regulierventil Z) in konstantem Strom eingeleitet. Im Boden des Kolbens ist ein Überleitungsrohr eingeschmolzen, durch das die gebildete Schwefelsäure in den zweiten Kolben c2 fließt, um die Rest-SO₃-Dämpfe aufzunehmen. Die Kolben werden mit Heizpilzen d_t und d₂ erwärmt. Über den Abfluß im zweiten Kolben gelangt die Schwefelsäure in einen Kühler öS und anschließend in eine Durchflußleitfähigkeitszelle/1. Dieser Zelle ist ein Leitfähigkeitsanzeigegerät ml mit Schreiber η 1 angeschlossen. Die durch die Reaktion des SO₃ mit dem vollentsalzten Wasser hervorgerufene elektrische Leitfähigkeit ist proportional dem Gehalt an SO₃ im Gas. Nach vorheriger Eichung des Gerätes ist die kontinuierliche Ablesung in Prozent SO₃ des Gases gewährleistet.

Das vom SO₃ getrennte Restgas, SO₂ und Luft, wird über einen Strömungsmesser α 3 (und ein Regulierventil k) in eine Absorptionszelle g gedrückt. Als Absorptionsmittel dient hier ebenfalls vollentsalztes Wasser, das über den Strömungsmesser a 4 dosiert in die Zelle einfließt. Das Gas wird in der Absorptionszelle g durch eine eingeschmolzene Glasfritte fein verteilt. Schwefeldioxyd reagiert nach folgender Gleichung mit dem Wasser: So₂ + H₂O^H₂SO₃

Gas und gebildete schwefelige Säure fließen anschließend durch eine Absorptionsschlange h, um Reste des noch nicht absorbierten Schwefeldioxyds zu lösen. Der Mantel der Schlange besitzt Anschlußmöglichkeit für einen Thermostaten o. Die schwefelige Säure und das verbleibende Inertgas trennen sich in der dafür vorgesehenen Trennzelle i. In der nachfolgend angeschlossenen Durchflußleitfähigkeitszelle /2 wird die Erhöhung der durch die schwefelige Säure hervorgerufenen elektrischen Leitfähigkeit auf dem Leitfähigkeitsanzeigegerät m² abgelesen und kontinuierlich auf dem Schreibern² registriert. Die Erhöhung der Leitfähigkeit auf dem Anzeigegerät ist proportional der Konzentration von SO₂ im Gas. Nach vorheriger Eichung des Gerätes kann auch der Gehalt an SO₂ direkt in Prozent abgelesen werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gerät zur kontinuierlichen Anzeige der Konzentration von Schwefeltrioxyd in einem Gasgemisch, dessen übrige Komponenten in kondensierendem Wasserdampf unlöslich sind, beruhend auf der Umsetzung des Schwefeltrioxyd zu Schwefelsäure und Messung deren Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß über einem Mehrhalskolben (el) mit Heizpilz (dl) ein Liebig-Kühler (öl) mit vorgeschaltetem Strömungsmesser (al) zur Einleitung des Gasgemisches angeordnet ist, daß eine weitere Zuleitung mit Strömungsmesser (α 2) zur Einleitung von vollentsalztem Wasser sowie ein Kugelkühler (bl) zur Abführung der Restgaskomponente vorgesehen sind, und daß im Boden des Mehrhalskolbens (el) ein Überleitungsrohr (U) für die entstandene Schwefelsäure eingelassen ist, das mit einer elektrischen Leitfähigkeitsmeßeinrichtung (/1) verbunden ist.

2. Gerät nach Anspruch 1 mit einer Nachwaschstufe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Überleitungsrohr (ü) und der Leitfähigkeitsmeßeinrichtung (/1) ein Mehrhalskolben (c2) angeordnet ist, der mit einem Heizpilz (dl) sowie einem darüber angeordneten Kugelkühler (64) zur Abführung der Restgaskomponente und einem weiteren Liebig-Kühler (&3) versehen ist, der seinerseits in Reihe zu dem Kugelkühler (bl) der ersten Kondensatstufe geschaltet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Einrichtung zur Anzeige der Konzentration des im Gasgemisch auch noch enthaltenen Schwefeldioxyds, beruhend auf der Umsetzung von Schwefeldioxyd zu schwefeliger Säure und Messung deren Leitfähigkeit, bestehend aus der Reihenschaltung einer mit Absorptionsflüssigkeit gefüllten Absorptionszelle (g), einer Trennzelle (z) und einer Leitfähigkeitsmeßeinrichtung (ml), dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseingang der Absorptionszelle mit einem Kugelkühler der SO₃-Kondensationsstufe verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Prospekt 501/2, Ausgabe 0158, S. 3 bis 13, der Firma H. Wösthoff, Bochum.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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