DE1729885B1 - Verfahren zum Orten von Undichtheiten an erdverlegten Gasleitungen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Orten von Undichtheiten an erdverlegten Gasleitungen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

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DE1729885B1
DE1729885B1 DE19681729885 DE1729885A DE1729885B1 DE 1729885 B1 DE1729885 B1 DE 1729885B1 DE 19681729885 DE19681729885 DE 19681729885 DE 1729885 A DE1729885 A DE 1729885A DE 1729885 B1 DE1729885 B1 DE 1729885B1
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Orten von Undichtheiten an erdverlegten Gasleitungen und die Ausgestaltung einer Vorrichtung dazu. Die sich in den letzten Jahren ständig erweiternden Gasnetze für die Industrie und die Haushalte erfordern eine zunehmend strengere Überprüfung dieser Gasleitungen auf Undichtheiten. Es sind daher Verfahren und Geräte entwickelt worden, mit denen in der Regel der Methangehalt (CH4) in den Industrie- und Stadtgasen nachgewiesen wird.
  • Bei den bekannten Verfahren zum Orten von Undichtheiten an erdverlegten Gasleitungen werden mittels einer Sonde über den Rohrtrassen Gasproben von einer Pumpe abgesaugt und einem Wasserstoffflammenionisationsgerät mit einer elektronischen Anzeige zugeführt. Die entwickelten Geräte sind dabei tragbar oder in eigens dafür eingerichteten Fahrzeugen untergebracht.
  • Ein solches Wasserstofffiammenionis ationsgerät arbeitet nach folgendem Prinzip: Bei der Verbrennung von Wasserstoff in Luft entsteht ein nahezu unmeßbar kleiner Ionenstrom, der jedoch um viele Zehnerpotenzen wächst, wenn dem Brenngas Spuren organischer Substanzen beigemischt werden. Der Ionenstrom ist dabei im wesentlichen der Menge der zuströmenden Kohlenwasserstoffmoleküle proportional. Ein solcher sogenannter »Kohlenwasserstoffanalysator« besteht aus einer Brenngasversorgung, Druckluftversorgung, Brennersystem, Probenzuführung und einem elektronischen Verstärker. Die zu analysierende Probe wird dem Wasserstoff beigemischt. Die bei der Verbrennung freiwerdenden Ionen werden in einem elektrostatischen Feld beschleunigt, dessen Elektrode der Brenner selbst ist und dessen zweite Elektrode ein über der Flamme angebrachter ringförmiger Kollektor ist. Der Ionenstrom wird über einen Verstärker zur Anzeige gebracht. Die Eichung erfolgt bei diesem Verfahren mit einem Methangas.
  • Die Aufgabe des allgemeinen Verfahrens zur Ortung von Undichtheiten an erdverlegten Leitungen besteht darin, geringste Mengen an Kohlenwasserstoffen, vornehmlich Methan, zu registrieren, die den Pegel der umgebenden Atmosphäre mit Kohlenwasserstoffen übersteigen.
  • Die bekannten Geräte und Einrichtungen, die nach diesem Verfahren arbeiten, haben den Nachteil des ungenauen Nachweises und einer langen Verzögerung in der Anzeige. Die Gründe für diese Mängel liegen in der Hauptsache darin, daß die Umgebungsatmosphäre der Gasleitungstrassen auch bei dichten Leitungen mehr oder weniger große Mengen an Kohlenwasserstoffen enthält. Diese Verunreinigungen können beispielsweise von den Auspuffgasen oder den Abgasen der Industrie herrühren. Eine Eichung der Anzeigegeräte auf die Atmosphären ist jedoch umständlich, da die Kohlenwasserstoffkonzentrationen sich ständig verändern.
  • Die langen Verzögerungszeiten bei der Anzeige des Flammenionisationsgerätes sind bei der Feststellung der undichten Leitungsstellen sehr nachteilig, da die Ortung der Gasundichtheit damit nur in einem größeren Bereich angegeben werden kann. Um also die Undichtheit genau auf der Trasse angeben zu können, ist eine große Empfindlichkeit und eine rasche Anzeige einer solchen Einrichtung zum Orten von Undichtheiten an erdverlegten Gasleitungen notwendig.
  • Durch die Erfindung wird daher ein Verfahren zum Orten von Undichtheiten an erdverlegten Gasleitungen vorgeschlagen, bei dem mittels einer Sonde über den Rohrtrassen Gasproben mit einer Pumpe abgesaugt und einem Wasserstoffflammenionisationsgerät mit elektronischer Anzeige zugeführt werden, mit dem Kennzeichen, daß ein Teil der Gasprobe in den Brenner des Wasserstofflammenionisationsgerätes hineingedrückt wird, wobei in der Druckleitung der Pumpe ein oder mehrere Molekularsiebe angeordnet sind.
  • Bei den bekannten Verfahren zum Orten von Undichtheiten wird die Gasprobe in das Flammenionisationsgerät hineingesaugt. Mit einer solchen Sauganordnung sind jedoch nur geringe Unterdrücke zu erzielen, so daß sich insbesondere bei Sonden mit langen Ansaugschläuchen große Verzögerungszeiten ergeben, bis die Probe am Flammenionisationsgerät angelangt ist. Die Erfindung schlägt daher die Druckanordnung der Pumpe vor, so daß die erfindungsgemäße Einrichtung mit hohen Drücken arbeiten kann, die hohe Gasgeschwindigkeiten in den Leitungen ermöglichen und die Anzeigeverzögerungen weitgehend herabsetzen.
  • Um insbesondere die schweren Kohlenwasserstoffe, die meistenteils in den Gasproben ebenfalls enthalten sind, vom Flammenionisationsgerät fernzu halten, verwendet das erfindungsgemäße Verfahren in der Druckleitung der Pumpe sogenannte Molekularsiebe, die Feuchtigkeit und schwere Kohlenwasserstoffe weitgehend absorbieren, so daß im wesentlichen nur Methan, falls vorhanden, in der Luftprobe verbleibt.
  • Molekularsiebe sind Zeolithe, d. h. Alkalimetallaluminosilikate. Durch Austreiben des Hydratwassers bilden sich bei diesen Verbindungen einheitliche Höhlen, in denen später die eigentliche Adsorption stattfindet. Diese synthetischen Zeolithe zeichnen sich durch regelmäßige und einheitliche Kristallstruktur aus.
  • Durch Austausch von Natriumionen gegen Calziumionen, durch Verwendung anderer Bindemittel und geringfügige Änderung der chemischen Zusammensetzung werden die unterschiedlichsten Eigenschaften der verschiedenen Typen erhalten.
  • Diese Molekularsiebe werden in der Regel in Kugel-, Stab- oder Pulverform hergestellt.
  • Molekularsiebe absorbieren besonders die kleinen Moleküle, weiterhin werden polare Moleküle durch unpolare oder weniger polare bevorzugt. Diese Polarität hat einen äußerst starken Einfluß auf die Adsorptionsselektivität. Dank dieser Eigenschaften können auch ungesättigte Kohlenwasserstoffe von gesättigten getrennt werden. Die Molekularsiebe werden hauptsächlich zur Trocknung, Gasreinigung (Wasser und CO2) und zur Entfernung ungewünschter Komponenten in einem Gasstrom benutzt.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Molekularsieb, das aus einem Alkalimetall-Aluminium-Silikat besteht, welches Moleküle mit einem kritischen Durchmesser zwischen 4 und 10 Angström adsorbiert. Ein solches Molekularsieb eignet sich insbesondere zur Adsorption von Wasser und Kohlenwasserstoff.
  • Im folgenden wird an Hand der Abbildungen die Erfindung erläutert. Es zeigt A b b. 1 das Verfahrensschema und A b b. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Molekularsiebvorrichtung.
  • Nach dem vorgeschlagenen Verfahren wird mittels einer Sondel über der erdverlegten Gasleitung, der sogenannten Rohrtrasse, die Atmosphäre abgesaugt von einer Pumpe 3 über eine Zuleitung 2. Die Pumpe 3 drückt über die Druckleitung 4 die Gasproben durch eine oder mehrere Molekularsiebvorrichtungen 5, wozu bereits eine erhebliche Druckhöhe notwendig ist, die bei einem Saugverfahren kaum aufgebracht werden kann. Über einen Sypaßird deGgrößtv Teil- der- Probe- wieder in die Atmosphäre gelassen, nur ein geringer Teil gelangt über ein Kapillarrohr 7 in den Brenner 9 eines Wasserstoffflammenionisationsgerätes 8.
  • In diesem Gerät 8 brennt eine Wasserstoffflamme unter Luftzugabe. Die Probenluft wird dem Wasserstoff beigemischt und bewirkt je nach Gehalt an Kohlenwasserstoffmolekülen einen mehr oder minder starken freien Ionenstrom aus der Wasserstoffflamme.
  • Im Gerät 8 wird ein elektrostatisches Feld aufrechterhalten, dessen eine Elektrode der Brenner 9 ist und dessen andere Elektrode ein ringförmiger Kollektor 10 ist. Der so fließende Ionenstrom wird elektronisch verstärkt und registriert. Seine Veränderung gegenüber einer Nullpunkteinstellung zeigt den Gehalt an Kohlenwasserstoff an.
  • Da die Industrie- und Stadtgase einen hohen Gehalt an Methan (CH4) haben, beschränkt sich das Verfahren in dieser Ausführungsform auf die Registrierung des Methans. Um Anzeigeverfälschungen durch andere, meistens schwere Kohlenwasserstoffe zu vermeiden, sind erfindungsgemäß die Molekularsiebvorrichtungen 5 eingesetzt, die durch eine Verbindungsleitung 11 miteinander verbunden sind.
  • Sie dienen insbesondere der Adsorption von Wasser und schweren Kohlenwasserstoffen.
  • Eine solche Molekularsiebvorrichtung zeigt die A B. 2. In einem durch Abschlußdeckel 21 und 22 luftdicht verschlossenen Metallzylinder 20 sind Molekularsiebe in Kugel-, Stab- oder Pulverform eingefüllt. In den Zylinder 20 ragen die Eintritts-bzw. Austrittsstutzen 23 und 24 für die Probenluft hinein. Um ein Eintreten der verteilten Molekularsiebe in diese Stutzen zu verhindern, sind sowohl oben als auch unten Metallsiebe 25 und 26 vorgesehen.
  • Zum Regenerieren dieser Molekularsiebvorrichtungen bzw. der eingefüllten Molekularsiebe 30 ist in den Metallzylinder 20 eine thermostatgesteuerte, elektrische Heizung27, teilweise-in Heizschlangenform, vorgesehen. Die Enden dieser Heizung sind durch die Abdeckung22 nach außen geführt, ein Thermostatstab 29 ist zentrisch eingesetzt. Der Thermostatregler28 ist oben aufgesetzt.
  • Zur Regenerierung wird durch die Eintritts- bzw.
  • Austrittsstutzen 23 und 24 Spülluft oder ein Spülgas, vornehmlich im Gegenstromverfahren, durch das Molekularsieb hindurchgebelasen. Diese Regenerierung verläuft am besten bei höheren Temperaturen, die für die einzelnen Siebtypen in Versuchen ermit- telt wurden. Zur Austreibung des adsorbierten Wassers wird die Spülluft durch den Stutzen 23 eingegeben, so daß freiwerdendes Wasser am Stutzen 24 ausfließen kann.
  • Da die Regenerierung bestimmte Mindestzeiten benötigt, erfolgt ein solches Regenerieren vorteilhafterweise mit einer Zeituhr, die sowohl die Spülluftpumpe als auch die Heizung steuert.
  • Die Siebvorrichtungen eignen sich für die Parallel- und Hintereinanderschaltung; sie sind leicht auswechselbar und auf einfache Weise regenerierbar.
  • Dasfflerfahren zum Orten von-Undichtheiten an erdverlegten Gasleitungen hat sich mit seinen Vorrichtungen als besonders geeignet erwiesen für den »Gasspüreinsatz« mit eigens dafür ausgerüsteten Fahrzeugen. In den Fahrzeugen sind dabei die gesamten Einrichtungen untergebracht mit dem Anzeigegerät. meistenteils verbunden mit Anzeigeschreibern. Es ist daher notwendig, daß die Gasprobensonden mit verhältnismäßig langen Ansaugschläuchen verbunden werden müssen. Um die Anzeigeverzögerungen weitgehend zu vermeiden, sind hohe Gasgeschwindigkeiten notwendig, die nach dem Verfahren erreicht werden können und von der vorgeschlagenen Vorrichtung auch verarbeitet werden.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Orten von Undichtheiten an erdverlegten Gasleitungen, bei dem mittels einer Sonde über den Rohrtrassen Gasproben von einer Pumpe abgesaugt und einem Wasserstoffflammenionisationsgerät mit elektronischer Anzeige zugeführt werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Teil der Gasprobe in den Brenner (9) des Wasserstoffflammenionisationsgerätes (8) hineingedrückt wird, wobei in der Druckleitung (4) der Pumpe (3) ein oder mehrere Molekularsiebe (5) angeordnet sind.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine regenerierbare Molekularsiebvorrichtung, bestehend aus einem luftdicht verschlossenen Metallzylinder(2O) mit Gaseintritts- und Austrittsstutzen (23, 24), in dem Molekularsiebtypen (30) eingefüllt sind, wobei zur Regenerierung der Molekularsiebe in den Zylinder eine thermostatgesteuerte, elektrische Heizung (27) eingesetzt ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts- und Austrittsstutzen (23, 24) ebenfalls zur Beaufschlagung der Siebe mit Spülgas zur Regenerierung im Gegenstrom dienen.
  4. 4. Molekularsieb nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Alkalimetall-Aluminium-Silikat besteht, das Moleküle mit einem kritischen Durchmesser zwischen 4 und 10 Angström adsorbiert.
DE19681729885 1968-02-20 1968-02-20 Verfahren zum Orten von Undichtheiten an erdverlegten Gasleitungen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens Pending DE1729885B1 (de)

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