DE1673092A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Wasserdampf aus einem Mischgas im Zuge der Konzentrationsmessung einzelner Gaskomponenten des Mischgases - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Wasserdampf aus einem Mischgas im Zuge der Konzentrationsmessung einzelner Gaskomponenten des Mischgases

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DE1673092A1 DE19661673092 DE1673092A DE1673092A1 DE 1673092 A1 DE1673092 A1 DE 1673092A1 DE 19661673092 DE19661673092 DE 19661673092 DE 1673092 A DE1673092 A DE 1673092A DE 1673092 A1 DE1673092 A1 DE 1673092A1
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Karl-Martin Dipl-Ing Zentgraf
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Steinkohlen Elektrizitat AG
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0078Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation characterised by auxiliary systems or arrangements
    • B01D5/0084Feeding or collecting the cooling medium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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    • B01D5/0003Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
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    • G01MEASURING; TESTING
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Wasserdampf aus einem Mischgas im Zuge der Konzentrationsmessung einzelner Gaskomponenten des Mischgases Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von Wasserdampf aus einem Mischgas durch Kühlung des Mischgases im Zuge der Konzentrationsmessung einzelner Gaskomponenten des Mischgases, insbes. aus schwefeldioxydhaltigen Hauchgasen bei der Bestimmung des Schwefeldioxydgehaltes.
  • Beim Messen von Gaskonzentrationen in feuchten Mischgasen ist eine möglichst weitgehende Entfeuchtung des Mischgases erforderlich, wenn das verwendete Meßgerät für die zu messende Gaskomponente eine Querempfindlichkeit gegenüber Wasserdampf besitzt oder wenn die Gefahr besteht, daß in der Meßanlage der Taupunkt des Mischgases unterschritten wird. Bei kleineren Wasserdampfkonzentrationen kann dies durch Vorschalten von Absorptionsmitteln geschehen, die von Zeit zu Zeit erneuert werden. Deren Auswahl hSngt von der jeweiligen Gaszusammensetzung ab, damit nicht auch noch andere Gase absorbiert werden.
  • Da bei grösseren Wasserdampfkonzentrationen das Absorptionsmittel zu rasch verbraucht würde, empfiehlt sich in solchen Fällen, das Mischgas mittels konzentrierter Schwefelsäure in einer Tropfkolonne zu trocknen oder den Wasserdampf durch Kühlung des Mischgases als Kondensat abzuscheiden. Diese beiden Möglichkeiten bestehen insbes. bei Konzentrationsmessungen im Rauchgas aus Kohle-oder Olfeuerungen.
  • Problematisch wird die Rauchgastrocknung insbes. bei Konzentrationsmessungen von Schwefeldioxyd, da eine Reihe von Schwefeldioxyd-MeBgeräten starke Querempfindlichkeiten gegenüber Wasserdampf zeigen und eine Absorption von Schwefeldioxyd in der Trocknungsanlage vermieden werden muB, um unverfälsehte Meßergebnisse zu erhalten.
  • Mit der Schwefelsäure-Tropfkolonne ist bei richtiger Einstellung des Schwefelsäureflusses eine nahezu vollständige Gastrocknung zu erreichen. Schwefeldioxyd-Absorptionen treten in den üblichen Konzentrationsbereichen nicht auf, sondern beginnen erst bei Konzentrationen oberhalb 7 g SO2/Nm3. Der schwerwiegende Nachteil solcher Tropfkolonnen ist jedoch die betrieblich unangenehme Handhabung der SchwefelsWure. Aus diesem Grunde ist ein Kühlaggregat zum Auskondensieren des Wasserdampfes wesentlich gUnsttger.
  • Eine hierfür geeignete, bekannte Kühlanlage besteht aus einem vom Mischgas durchströmten Kühler mit Kühlaggregat und einem über eine Ablaufleitung an den Kondensatraum des Kuhlers angeschlossenen Kondensatsammelbehälter. Der Kondensatsammelbehälter ist neben der Kondensatablaufleitung über eine Druckausgleichsleitung mit dem Kondensatraum des Kühlers verbunden, damit sich der Kondensatsammelbehälter füllen und die Luft über dem Kondensat entweichen kann, und damit Druckunterschiede zwischen dem Kondensatraum des KUhlers und dem Kondensatsammelbehälter ausgeglichen werden können, die dann auftreten, wenn das Mischgas während der Messung durch den Kühler hindurchgesaugt wird oder zur Eichung der angeschlossenen Meßgeräte Prüfgas über den Kuhler auf die MeEgeräte gegeben wird.
  • Das in einer solchen Kühlanlage ausgefallene Kondensat steht daher sowohl im Kondensatraum des Kühlers selbst wie über die Druckausgleichleitung auch im Kondensatsammelbehälter mit dem Mischgas in ständiger BerUhrung.
  • Das im KUhler ausfallende Kondensat absorbiert im Mischgas enthaltenes Schwefeldioxyd. Theoretisch ergibt sich unter BerUcksichtigung des sehr niedrigen Schwefeldioxyd-Partialdruckes im Rauchgas einer Kohlefeuerung eine Absorption von 0, 42% der angebotenen Schwefeldioxydmenge.
  • Ein Versuch mit der oben beschriebenen bekannten Kühlanlage bestätigt dieses Ergebnis. Uber 14 Stunden gesammeltes und analysiertes Kondensat hatte 0, 45% des den Kühler durchströmten Schwefeldioxydes absorbiert. Jedoch zeigte sich bei noch längerem Ansammeln des Kondensats ein darüberhinausgehender, ganz erheblicher Anstieg der Schwefeldioxyd-AbsorptionJ wobei ein großer Anteil des absorbierten Schwefeldioxydes als Sulfat-Ionen SOj,""nachgewiesen werden konnte. Nach 76 Stunden waren 12, 8 % des durch den Kuhler geströmten Schwefeldioxydes absorbiert.
  • Der Grund fUr die mit wachsender Kondensatmenge zunehmende Schwefeldioxyd-Absorption dürfte folgender sein : Der Restsauerstoff im Rauchgas oxydiert unter der katalytischen Wirkung der ebenfalls in geringen Mengenvorhandenen Stickoxyde das Schwefeldioxyd zu Schwefeltrioxyd bzw. die schweflige Säure zu Schwefelsäure. Dadurch wird das Gleichgewicht nach dem Massenwirkungsgesetz verschoben und es können weitere, d. h. immer grdssere Mengen S02-Ionen in LUsung gehen. (Dies ist z. B. auch der Reaktionsmechanismus bei der Schwefelsäureherstellung nach dem Bleikammer-Verfahren.) Diese das MeBergebnis fälschenden Reaktionen werden umso stärker begünstigt, in je besserem Kontakt das Rauchgas mit dem bereits abgeschiedenen Kondensat steht. In dem bekannten KUhler ist dies in besonderem Maße der Fall, da-wie bereits beschrieben-die Berührung zwischen dem Mischgas und dem Kondensat an der gesamten Kondensatoberfläche sowohl im Kondensatraum des Kühlers wie im Kondensatsammelbehälter erfolgt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen und hierzu die beschriebene bekannte KUhlanlage derart auszubilden, daB Absorptionen des im Mischgas enthaltenen Schwefeldioxydes durch das aus dem Mischgas bereits ausgefallene Kondensat weitgehend vermieden und hierdurch einwandfreie Ergebnisse der Konzentrationsmessungen gewährleistet werden.
  • Ein diese Aufgabe lösendes Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen ist dadurch gekennzeichnet, daB das Kondensat abgezogen und bis auf eine kleine Kondensatoberfläche in der Ablaufleitung ohne Berührung mit dem Mischgas gehalten wird. In vorrichtungsmässiger Hinsicht betrifft die Erfindung eine Kühlanlage, bestehend aus einem vom Mischgas durchströmten Kühler mit Kühlaggregat und einem über eine Ablaufleitung an den Kondensatraum des Kühlers angeschlossenen Kondensatsammelbehälter und besteht darin, daß die Ablaufleitung als Siphon an den im übrigen gegen den Kondensatraum abgeschlossenen Kondensatsammelbehälter angeschlossen ist. Nach obigem geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, eine Beruhrung zwischen bereits ausgefallenem Kondensat und dem die Kühlanlage durchströmenden Rauchgas möglichst weitgehend zu verhindern und hierzu die mit dem Mischgas in Berührung stehende Kondensatoberfläche so klein wie irgend möglich zu halten, nämlich gleich dem Querschnitt der Kondensatablaufleitung.
  • Im einzelnen kann die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Normalerweise wird das Mischgas durch den KUhler gesaugt und es herrscht daher im Kondensatraum des KUhlers ein der Probenahmevorrichtung entsprechend geringer Unterdruck von meist nur wenigen Millimetern Wassersäule. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, dass der Siphon, der dem Druckuntersehied zwischen Kondensatraum und Kondensatsammelbehälter entsprechenden Flüssigkeitssäule angepaßt ist, so daß der erwdhnte Unterdruck durch die Wassersäule über dem Siphon auAefangen wird. Nur bei der Eichung der angeschlossenen Meßgeräte, bei denen das Prüfgas über den Kühler auf die Geräte gegeben wird, stellt sich ein den angeschlossenen Geräten entsprechender Uberdruck im Kondensatraum des KUhlers ein. Dieser Uberdruck kann oft mehrere hundert Millimeter Wassersäule betragen. Aus diesem Grunde ist es zweckmässig, in der Kondensatablaufleitung einen Absperrhahn vorzusehen, der bei der Eichung der Geste geschlossen wird. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, eine entsprechend hohe Wassersäule im Siphon einzustellen. In bevorzugter AusfUhrungsform ist der Siphon als in den Kondensatsammelbehälter gefUhrtes Tauchrohr ausgebildet.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, dass ein Auskondensieren des im Mischgas enthaltenen Wasserdampfes möglich ist, ohne dass das Kondensat im Mischgas enthaltene und bezüglich ihrer Konzentration zu messende Gaskomponenten in nennenswertem, das MeBergebnis merklich fälschendem Ma#e absorbiert. Im Vergleich zu dem mit dem beschriebenen bekannten Kuhler durchgeführten KUhlverfahren, bei dem eine Schwefeldioxyd-Absorption von 12, 8 % auftrat, ergab sich unter sonst gleichen Versuchsbedingungen nach der Erfindung nur noch eine Schwefeldioxyd-Absorption von 0, 58% der angebotenen Schwefeldioxyd-Menge.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemässe Kühlanlage.
  • Die in der Figur dargestellte Kühlanlage dient zum Abscheiden von Wasserdampf aus einem Mischgas durch Kühlung des Mischgases im Zuge der Konzentrationsmessung einzelner Gaskomponenten des Mischgases. Sie ist insbes. für Messungen zur Bestimmung des Schwefeldioxyd-Gehaltes in schwefeldioxydhaltigen Rauchgasen geeignet. Die KUhlanlage besteht aus einem von Mischgas in Richtung der Peile 5 durchströmten Kühler 1 mit Kühlaggregat 2 in einem Kühlraum 3. Als Kühlflüssigkeit des KUhlaggregates dient Kochsalzlösung. Der Kondensatraum 4 des Kühlers 1 ist über eine Ablaufleitung 6 an einen Kondensatsammelbehälter 7 angeschlossen. Wie die Figur erkennen läBt, ist der KondensatsammelbehElter 7 gegenüber dem Kondensatraum 4 abgeschlossen und nur über die Ablaufleitung 6 mit dem Kondensatraum 4 des Kühlers verbunden, wobei die Ablaufleitung 6 als Siphon an den Kondensatsammelbehälter 7 angeschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel ist als einfachster Fall eines Siphons die Kondensatablaufleitung 6 als Tauchrohr 8 in den Kondensatsammelbehälter 7 eingeführt, jedoch sind selbstverständliche auch andere, beispielsweise kniefdrmige Siphonanordnungen der Ablaufleitung möglich. Dureh die so als Siphon ausgeführte Ablaufleitung 6 wird das Kondensat aus dem Kondensatraum 4 des Kühlers ständig abgezogen und bis auf die dem Querschnitt der Kondensatablaufleitung 6 entsprechende kleine Kondensatoberfläche ohne Berührung mit dem Mischgas gehalten. Der Siphon und damit im Ausführungsbeispiel die Länge der Ablaufleitung 6 ist der dem Druckunterschied zwischen Kondensatraum 4 und Kondensatsammelbehälter 7 entsprechenden Flüssigkeitssäule angepaßt. Dieser Druckunterschied tritt als Unterdruck im Kondensatraum 4 gegenüber dem Kondensatsammelbehälter dann auf, wenn das Mischgas in Richtung der Pfeile 5 durch den KUhler hindurchgesaugt wird. Ein Überdruck kann dagegen auftreten, wenn zur Eichung der dem KUhler nachgeschalteten Meßgeräte Eichgas durch den KUhler 1 auf die Meßgeräte gegeben wird. Zum Ausgleich dieses Druckunterschiedes kann beispielsweise bei als U-Rohr ausgeführtem Siphon die entsprechend eingestellte Flüssigkeitssäule in dem zum Kondensatsammelbehälter 7 fuhrenden Rohrschenkel dienen, während hierfür bei der in der Figur dargestellten einfachen Ausführungsform des Siphons als Tauchrohr ein Absperrhahn 9 in der Kondensatablaufleitung 6 angeordnet ist.
  • AnsprUche :

Claims (5)

  1. A n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Abscheiden von Wasserdampf aus einem Mischgas durch Kühlung des Mischgases im Zuge der Konzentrationsmessung einzelner Gaskomponenten des Mischgases, insbes. aus schwefeldioxydhaltigen Rauchgasen bei der Bestimmung des Schwefeldioxydgehaltes, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat abgezogen und bis auf eine kleine Kondensatoberfläche in der Ablaufleitung (6) ohne Berührung mit dem Mischgas gehalten wird.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch l, bestehend aus einem vom Mischgas durchströmten Kühler mit Kühlaggregat und einem über eine Ablaufleitung an den Kondensatraum des Kühlers angeschlossenen Kondensatsammelbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufleitung (6) als Siphon an den im übrigen gegen den Kondensatraum (4) abgeschlossenen Kondensatsammelbehälter (7) angeschlossen ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ablaufleitung (6) ein Absperrhahn (9) vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Siphon der dem Druckunterschied zwischen Kondensatraum (4) und Kondensatsammelbehälter (7) entsprechenden Flüssigkeitssäule angepaßt ist
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Siphon als in den Kondensatsammelbehälter (7) geführtes Tauchrohr (8) ausgebildet ist.
DE19661673092 1966-08-30 1966-08-30 Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Wasserdampf aus einem Mischgas im Zuge der Konzentrationsmessung einzelner Gaskomponenten des Mischgases Pending DE1673092A1 (de)

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