DE1954622A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Kohlenstoff-Aktivitaet stroemungsfaehiger Medien - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Kohlenstoff-Aktivitaet stroemungsfaehiger Medien

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DE1954622A1 DE19691954622 DE1954622A DE1954622A1 DE 1954622 A1 DE1954622 A1 DE 1954622A1 DE 19691954622 DE19691954622 DE 19691954622 DE 1954622 A DE1954622 A DE 1954622A DE 1954622 A1 DE1954622 A1 DE 1954622A1
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Description

PATENTANWALT!
Dipl.-Ing. EIDENEIER Dipl.-Chem. Dr. RUFF Dipl.-Ing. J. BEIER
7 Stuttgart-l. Neckarstraße 50 Tel. 294507
28. Oktober 1969 R/Dn
Anmslderin: United Nuclear Corporation Grasslands Road, Elmsford State of New York
USA
A 12 455
A 12 456
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Kohlenstoff-Aktivität strömungsfähiger Medien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Kohlenstoff-Aktivität von Kohlenstoff enthaltenden strömungsfähigen Medien von unbekanntem Kohlenstoffgehalto
Genaue Bestimmung des Kohlenstoffgehalts, oder der Kohlenstoff-Aktivität von Kohlenstoff enthaltenden Materialien ist häufig von großer Bedeutung. Zum Beispiel muß der Kohlenstoffgehalt von flüssigen Metallen, wie z,B„ flüssigem Natrium, die als Kühlmittel und Wärmeübertragungsmittel in Kernreaktoren angewandt werden, auf einem Minimum gehalten werden, um Brüchigwerden von Stahlrohranlagen und anderen Metalleinrichtungen, mit denen das
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flüssige Metall in Berührung kommt, au verhindernβ In anderen Fällen kann es notwendig sein, mehr oder weniger kontinuierlich den Kohlenstoffgehalt von Gasen zu bestimmen, wie ZoB. Ofengasen, um eine gewünschte Kontrolle über Arbeitsbedingungen oder Ofenbetrieb aufrechtzuerhalten. Dementsprechend muß der Kohlenstoffgehalt dieser Kohlenstoff enthaltenden strömungsfähigen Stoffe entweder kontinuierlich oder in häufigen Abständen bestimmt werden, um zu verhindern, daß der Kohlenstoffgehalt des Mediums über den vorherbestimmten Spiegel steigt oder unter ihn sinkt.
Eine Anzahl Verfahren sind bisher angewandt worden, um den Kohlenstoffgehalt von Kohlenstoff enthaltenden Stoffen mehr oder weniger kontinuierlich zu bestimmeno Ein solches Verfahren schließt die chemische Analyse von Proben des strömungsfähigen Stoffes ein, die periodisch der Hauptmenge des Stoffes entnommen werden. Eine chemische Analyse ist jedoch zeitraubend und mühsam und gibt in vielen Fällen keine kontinuierliche Überwachung von Verfahrensströmen hero Ein anderes Verfahren zur Messung des Kohlenstoffgehalts von strömungsfähigen Stoffen macht sich die Tatsache zunutze, daß Kohlenstoff sich in Eisen oder Nickel auflöst, die dem Kohlenstoff enthaltenden Medium ausgesetzt sindο Veränderungen der Eigenschaften einer mit dem Medium in Berührung stehenden Eisen- oder Nickelsonde oder Veränderungen der Eigenschaften eines zweiten, ebenfalls in Berührung mit der Sonde stehenden Mediums, liefern ein Maß des Kohlenstoffgehalts des Kohlenstoff enthaltenden strömungsfähigen Mediums, das untersucht wird. Solche herkömmlichen Verfahren zur Messung des Kohlenstoffgehalts von strömungsfähigen Medien schließen jedoch normalerweise einen Abfluß von Kohlenstoff aus dem zu untersuchenden Medium ein, und demzufolge kann die Messung im Irrtum sein, weil der Kohlenstoffgehalt des Mediums in der Nachbarschaft der Sonde beim Messungsvorgang verringert wird·
Es wurde nun ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung
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Bestimmung der Kohlenstoff-Aktivität oder des Kohlenstoffgehalts eines Kohlenstoff enthaltenden strömungsfähigen Mediums gefunden, die keine bedeutsame Menge Kohlenstoff von dem Kohlenstoff enthaltenden Medium beim MessungsVorgang der Kohlenstoff-Aktivität verbrauchen oder extrahieren«
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung von Kohlenstoff-Aktivität umfaßt eine hohle, verschlossene Metallsonde, die eingerichtet ist, das Kohlenstoff enthaltende strömungsfShige Medium zu berühren, und vorzugsweise in es eingetaucht zu v/erden, dessen Kohlenstoff-Aktivität gemessen \tferden soll.. Die Hohlsonde ist aus einem undurchlässigen Material, wie ZcB«, Eisen oder Hickel, geformt, in dem elementarer Kohlenstoff sich bei der Betriebstemperatur der Einrichtung auflöst und diffundiert«, Die Sonde wird anfangs mit einer bekannten t:%n<ge eines Gases gefüllt, das mit Kohl-SiTiStof '£ mter cp.^5- -Ässitiger Änderung der Molekülzahl des in der vez sslfrX©<?3©nen SorÄa enthaltenen Gases su reagieren vermage B-;ai ^Ιλμχ Ausfüinrungsform umfaßt ein solches Gas eine Mischung aws feMeKPssmoscId und Kohlendioxidβ Die verschlossene Sonde ist angeschlossen an eine Einrichtung zur Feststellung jeder Änderung der Zahl an Gasmole-külen, die in der verschlossenen Sond^. enthalten sind, und sur Bestimmung der Größe einer solchen Änderung» Mittel sur Erzielung dieses Ergebnisses sind e;S η druckempfindliches Meiägerät oder ein isostatisches Gasvolumen-Meßger at» Di® Änderung der Zahl an Gasmolekülen in der verschlossenen Sonde,.wie sie durch den Druckmesser oder das isostatische Gasvolumen-MsBgerSt bestimmt v?ird9 ist ein Maß für die Änderung des ECohlenstoffgehalts des Gases, der wiederum abhängig ist \mn der Kohl@nstoff—Aktivität des Kohlenstoff enthaltenden Efediisffiis, mit .de© die verschlossene Sonde in Berührung steht.»
Wenn das Kohlenstoff enthaltende strSsMaagsflhiga Medium von unbekannter Kohlenstoff-AktivitSt Ia Berührung mit
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der Außenfläche der verschossenen Sonde gebracht wird, löst sich Kohlenstoff aus dem strömungsfähigen Medium in der Sonde auf und diffundiert in die für das Medium undurchlässige Sonde, bis der Kohlenstoffgehalt des Materials,aus dem die Sonde gemacht ist, im Gleichgewicht mit dem Kohlenstoffgehalt des Mediums ist. Kohlenstoff an der Innenfläche der Hohlsonde reagiert reversibel mit dem in der Sonde enthaltenen Gas bis Gleichgewichtszustand hergestellt ist. Wenn das in der Sonde enthaltene Gas eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Koh- ^ lendioxid einschließt, kann die umkehrbare Reaktion durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
C + CO5 r—»· 2CO
Gleichgewichtzustand ist schnell hergestellt, wobei zu diesem Zeitpunkt die relativen Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid auf Höhen stabilisiert sind, die die Kohlenstoff-Aktivität oder den Kohlenstoffgehalt des zu untersuchenden Mediums wiederspiegeln·
Abhängig von der Kohlenstoff-Aktivität des Kohlenstoff enthaltenden Mediums und von der Zusammensetzung des Gases, das anfangs in der verschlossenen Sonde anwesend ist, wird die Gesamtzahl an Molekülen, die in dem Gas in w" der Sonde enthalten sind, in Übereinstimmung mit der vorhergehenden Reaktion erhöht oder gesenkt» Nach der Herstellung eines stabilen Gleichgewichtszustandes wird die Änderung der Gesamtzahl der Moleküle des im geschlossenen System enthaltenen Gases durch bekannte Methoden bestimmt, ZoB«, durch Messung der Druckänderung des Gases, das in einem System von konstantem Volumen enthalten ist, oder durch Messung der Vo] urnenänderung des Gases in dem System bei einem konstanten Druck. Die Druck-(oder Volumen-)änderung des in der verschlossenen Sonde enthaltenen Gases ist daher ein verläßliches Maß der Kohlenstoff-Aktivität des zu untersuchenden Kohlenstoff enthaltenden strömüngsfähigen Iflesiunis * ,
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Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens zur Messung der Kohlenstoff-Aktivität von Kohlenstoff enthaltenden strömungsfähigen Medien ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen: Fig. l eine schematische Ansicht, teilweise
im Schnitt, einer vorteilhaften Ausführung des Kohlenstoffmessers nach der Erfindung; und
Fig. 2 eine schematische Ansicht, teilweise im
Schnitt, einer anderen vorteilhaften Ausführung des Kohlenstoffmessers nach der Erfindung.
Wie in Fig. 1 der Zeichnung gezeigt, ist der Kohlenstoffmesser nach der Erfindung angepaßt, die Kohlenstoff-Aktivität eines Kohlenstoff enthaltenden strömungsfähigen Mediums 10 von unbekanntem Kohlenstoffgehalt zu messen. Die in Fig. 1 gezeigte Ausführung weist als Hauptteile des Kohlenstoffmessers eine Hohlsonde 11 auf, die angepaßt ist, das Kohlenstoff enthaltende Medium 10 zu berühren und vorzugsweise in es eingetaucht zu werden, einen Druckmesser 12 (oder äquivalente Einrichtung) und eine Rohrleitung 13, die die Hohlsonde 11 mit dem Druckmesser 12 verbindet, wobei die Sonde 11, das Rohr 13 und der Messer 12 ein geschlossenes gasdichtes System bilden. Die Hohlsonde 11 und das Rohr 13 werden anfangs mit einer bekannten Meng« eines Gases 14 bekannter Zusammensetzung gefüllt, wobei das Gas 14 ein Gas ist, das mit Kohlenstoff unter Änderung der in dem Gas enthaltenen Gesamtzahl an Molekülen reagiert.
Die Wände 15 der Hohlsonde 11 sind aus einem Material ge-
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formt, das undurchlässig ist für das Medium 10 und mit diesem Medium bei der Betriebstemperatur der Einrichtung nicht reagiert. Außerdem löst sich in dem Material, aus dem die Sondenwände gemacht sind, Kohlenstoff von dem Medium 10 auf und diffundiert im Material, wenn die Sonde in Berührung mit dem Medium gebracht wird, wie in der Zeichnung gezeigte Materialien, die diesen Anforderungen genügen, sind Nickel, Eisen und Nickel-Eisen Legierungen. Sie sind aber nicht beschränkt auf diese.
Die Hohlsonde wird mit einem Gas 14 gefüllt, das mit Kohlenstoff unter Änderung der Gesamtzahl der in dem Gas enthaltenen Moleküle reagiert. Solch ein Gas ist unter anderem eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Die Zusammensetzung und die Menge des Gases, das anfangs in die Sonde 11 eingeführt wird, sind bekannt oder werden durch herkömmliche Verfahren bestimmt. In einem geschlossenen System, wie das in Fig. 1 gezeigte, hat diese bekannte Gasmenge einen Anfangsdruck,der durch den Druckmesser 12 angezeigt wird. Darüber hinaus stellt der Druckmesser 12 jede Druckänderung des Gases in dem geschlossenen System fest, mißt die Größe dieser Änderung und bietet dadurch ein Mittel zur Bestimmung jeder Änderung in der Gesamtzahl der Moleküle des im System enthaltenen Gases.
Wenn die Hohlsonde 11 in Berührung mit dem Kohlenstoff enthaltenden Medium 10 gebracht wird, z.B. durch Eintauchen der Sonde in das Medium, wie in Fig. 1 gezeigt, löst sich Kohlenstoff aus dem Medium in der Sonde und diffundiert ganz durch die Wände der Sonde 11 hindurch bis der Kohlenstoffgehalt der Wände 15 in Gleichgewicht mit dem Kohlenstoffgehalt des Mediums 10 ist. Die Mischung aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, die das Gas 14 in der Sonde 11 enthält, kann entweder als ein Kohlenstoff-Akzeptor oder ein Kohlenstoff-Donator in Übereinstimmung mit der folgenden umkehrbaren Reaktion dienen·
(1) C + CO*=* 2CO
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«s/56 ' -■♦- .. 195A622
Ob das Gas Kohlenstoff von der Sondenwand 15 annimmt oder an die Wand 15 abgibt, hängt von der relativen Kohlenstoff-Aktivität des Gases 14 und der Wand 15 ab. Diese ist wiederum von der Kohlenstoff-Aktivität des Kohlenstoff enthaltenden Mediums abhängig, das ein Gas oder eine Flüssigkeit sein kann. Wenn die Kohlenstoff-Aktivität der Sondenwand 15 und des Gases 14 gleich ist, findet kein Kohlenstofftransport zwischen den beiden statt. Wenn jedoch die Kohlenstoff-Aktivität der Wand 15 größer ist als die des Gases 14, reagiert Kohlenstoff aus der Sondenwand mit Kohlendioxid, um in Übereinstimmung mit Gleichung (1) Kohlenmonoxid zu bilden, bis die Kohlenstoff-Aktivität des Gases 14 gleich ist mit der der Son* denwand 15, wonach ein stabiler Gleichgewichtszustand herrscht« Wenn die Kohlenstoff-Aktivität der Sondenwand 15 geringer ist als die Kohlenstoff-Aktivität des Gases 14, gibt das Gas 14 gleichfalls Kohlenstoff an die>Sondenwand ab, in Übereinstimmung mit Gleichung (1), bis die Kohlenstoff-Aktivität des Gases auf die der Sondenwand verringert ist, wonach wiederum ein stabiler Gleichgewichtszustand hergestellt ist« Die Reaktion von Kohlenstoff mit Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid hat einen Anstieg der Gesamtzahl der Moleküle des im geschlossenen System enthaltenen Gases zur Folge« Umgekehrt hat die Abgabe von Kohlenstoff durch das Gas 14 an die Sondenwand 15 eine Verringerung der Gesamtzahl der in dem Gas enthaltenen Moleküle zur Folgeο Dieser Anstieg oder diese Verringerung in der Gesamtzahl der Moleküle des Gases 14 im System.wird wiedergespiegelt durch ein Ansteigen oder Absinken des Gasdrucks, wie er durch den Druckmesser 12 gemessen wird«
Nach Erreichen des Gleichgewichtszustandejs ist die Kohlens toff-Aktivität des Gases 14 gleich der Kohlenstoff-Aktivität des Kohlenstoff enthaltenden Mediums 10„ Es wurde gefunden, daß die Kohlenstoff-Aktivität des Gases durch die folgende Bedlngungsgleichung dargestellt werden kann:
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Hierbei sind: Ac die Kohlenstoff-Aktivität des Gases
P der von der CO-CO-Mischung ausgeüb-
te Druck
K1 eine Konstante, die nur von der Temperatur abhängt,
NC0 der Molbrucn von co in der Gasmi-
schung
Nco der Kolbruch von CO2, in der Gastni·*· fe schung·
Da der Anfangsdruck und die Zusammensetzung des Gases 14 im geschlossenen System bekannt ist, hat jeder Kohlenstoff transport in das oder aus dem Gas 14 in Übereinstimmung mit Gleichung (I)- eine Änderung des Drucks P zur Folge wie auch eine Änderung im Kohlenmonoxid- und Kohlendioxidverhältnis ο Die Änderung im Kohlenmonoxid- und Kohlendioxidverhältnis läßt sich jedoch leicht errechnen aus der Druckänderung, wie sie vom Druckmesser 12 gemessen wirdο Demgemäß kann die Kohlenstoff-Aktivität des Gases ( und daher die Kohl ens toff-Akti\'i tat des Mediums 10} aus der Bedingungsgleichimg (2) bestimmt werdeno
■ Die praktische Anwendung der Erfindung wird durch des folgende Beispiel erläuterte
Die Sonde 11 und das Rohr 13 werden anfangs auf einen Druck von einer Atmosphäre gefüllt mit einer Mischung aus 50 Molprozent CO und 50 Molprozent CO« bei einer Tem- · peratur von 550° C (102Q0Ko)* Es wurde gefunden, daß bei dieser Temperatur der Wert K^ der Gleichung (2) ungefähr 2,94 beträgt. Demgemäß beträgt die anfängliche Kohlenstoff* Aktivität in der CO-COgMischung 0,17«, Wenn die Kohlenstoff-Aktivität im Medium 10, das die Sonde 11 umgibt, auch 0,17 beträgt, besteht keine Tendenz für Kohlenstoff, sich in die eine oder andere Richtung zu bewegen, und der Druck des Gases 14 bleibt bei einer Atmosphäreο Wenn jedoch die
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Kohlenstoff-Aktivität in dem zu untersuchenden Medium größer als 0,17 ist, geht Kohlenstoff durch die Wand 15 reagiert mit Kohlendioxid in Übereinstimmung mit der Reaktionsgleichung (1) und erhöht den Gasdruck, was durch den Druckmesser 12 gemessen wird· Wenn andererseits die Kohlenstoff-Aktivität in dem zu untersuchenden Medium weniger als 0,17 ist, wandert Kohlenstoff aus der Sondenwand 15, das Gas 14 giot Kohlenstoff an die Sondenwand ab entsprechend Gleichung (1),' und der Gasdruck in der Sonde nimmt ab· Daher gibt der Gasdruck in der Sonde ein direktes Maß der Kohlenstoff-Aktivität jedes strömungsfähigen Mediums mit der er ins Gleichgewicht gebracht ist. Es wurde gefunden, daß die Einstellung des bei den obengenannten Kernnwerten betätigten Meßgerätes (Temperatur 55O°C (10200K.) Anfangsdruck (bei 5500C) 1 atm. und Anfangsfüllung 50 Molprozent CO, 50 Molprozont CO2) wie folgt ist:
P (mm Hg) Ac (relativ zu Graphit) 836 0,457
760 0,170
684 0,0459
608 0,0039
Der Füllungsdruck bestimmt den empfindlichsten Betriebsbereich des Instrumente, und der Bereich kann leicht geändert werden, indem man den Füllungsdruck ändert» Wenn im obigen Beispiel der Anfangsdruck auf 0,1 Atmosphäre statt auf 1 Atmosphäre festgesetzt worden wäre, würde die dem unveränderten Druck entsprechende Aktivität 0,017 betragen. In diesem Fall ist die Einstellung:
P (mm Hg) ac (relativ zu Graphit)
91,2 0,110
83,6 0,0457
76,0 . 0,0170
68,4 0,00459
60,8 0,00039
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Zn allgemeinen liegen die Werte von Ac, die das Meßgerät genau messen kann, bei Verringerung des Füllungsdrucks entsprechend niedriger. Demgemäß kann der FUllungsdruck benutzt werden, um den Nutzbereich des Instruments zu andern· Die Betätigung des Heßgerätes bei einem niedrigeren Anfangs-Füllungsdruck vergrößert zusätzlich zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Geräts bei niedrigen Ac Werten die Geschwindigkeit, mit der das Meßgerät auf eine Veränderung der Kohlenstoff-Aktivität reagiert. Dies geht auf die Tatseche zurück, daß die Zahl der Kohlenstoffatom me, die durch die Sondenwand transportiert werden müssen, um ein Gleichgewicht zu erhalten, direkt vom FUllungsdruck abhängt.
Das Kohlenstoff enthaltende Medium 10 kann in einigen Fällen eine geringe Menge aufgelöstes oder beigemengtes Wasserstoffgas enthalten· Darüber hinaus ist die Nickeloder Eisenwand 15 der Sonde 11 durchlässig für Wasserstoffgas· Demzufolge neigt Wasserstoff aus der Flüssigkeit 10 dazu, durch die Wand 15 in das in dec Sonde 11 enthaltene Gas 14 zu wandern. Wasserstoff neigt so dazu, sich in der Sonde 14 zu sammeln und einen kleinen, aber abschätzbaren Teildruck aufzubauen, der berücksichtigt werden muß, wenn die Kohlenstoff-Aktivitat des Gases 14 in Übereinstimmung mit Bedingungsgleichung (2) errechnet wird· In der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung könnte dies eine unabhängige Bestimmung des Wasserstoffpartialdrucks des Gases 14 nötig machen, um einen genauen Wert für die Kohlenstoff-Aktivität des Gases 14 zu erhalten.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform. steht eine Ausführung zur Entfernung von Wasserstoff aus dem Gas 24 zur Verfügung. In der abgewandelten Ausführung ist die Hohlsonde 21 an einem Druckmesser 22 mittels eines Rohrs 23 zur Bildung eines geschlossenen Systems angeschlossen, das mit einem Gas 24 gefüllt 1st, das fähig ist, mit Kohlenstoff zu reagieren, der durch die Wände 25 der Sonde aus dem zu untersuchenden Kohlenstoff enthaltenden Medium 10
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diffundiert. Ein Behälter 26, der aus einem Metall wie Platin oder Palladium geformt ist, ist innerhalb der Sonde 21 angeordnet und mit einem Rohr 28 an eine Vakuumpumpe 27 angeschlossen. Da Platin oder Palladium eine viel höhere Wasserstoffdurchlässigkeit als Nickel oder Eisen haben, neigt der Wasserstoff im Gas 24 dazu, in das Innere 29 des Behälters 26 zu wandern, von wo er durch die Vakuumpumpe 27 entfernt wird. Demzufolge wird der Teildruck des Wasserstoffs in dem Gas 24 auf so nie driger Stufe gehalten, daß er das Ablesen auf dem Druckmesser 22 nicht bedeutend beeinflussen kann. Der Druckmesser 22 gibt daher wegen der Reaktion zwischen dem Gas 24 und Kohlenstoff an der Innenfläche der Sondenwand 25 einen direkten und verläßlichen Hinweis jeder Änderung der in dem Gas 24 enthaltenen Moleküle.
Die in Figo 2 gezeigte Abwandlung der Einrichtung besitzt auch eine Vorrichtung zur Füllung der Sonde 21 mit einer vorherbestimmten Menge eines Kohlenstoff-Akzeptor/Donatorgases 24 bei einer bekannten Temperatur und bekanntem Druck. Die Gasfüllungsvorrichtung umfaßt eine Vakuumpumpe 31, angeschlossen an das Rohr 23 durch ein Zweigrohr 32 und eine Gaszufuhr-Einrichtung 33, die ebenfalls durch das Zweigrohr 32 an das Rohr 23 angeschlossen isto In der Praxis wird die Sonde 21 mit Hilfe der Vakuumpumpe 31 luftleer gesaugt, worauf das Ventil 34 geschlossen wird» Das Ventil 35 wird dann geöffnet, damit die vorbestimmte Gasmenge 24 die Sonde 21 füllt, worauf das Ventil 35 geschlossen wird ο
In der in der Zeichnung gezeigten Ausführung der Erfindung ist die Vorrichtung zur Feststellung der Änderung der in dem Gas enthaltenen Moleküle in der Sonde 11 oder 21 ein Feindruckmesser, wie a.B. die Druckmesser 12 und 22. In einer alternativen Ausführung kann die Änderung der Zahl der in dem Gas enthaltenen Moleküle durch isostahi&che Volumen
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raessungen des Gases bestimmt werden. Die Einstellungstabelle für die Änderungen des Gasvolumens bei konstantem Druck des Kohlenstoffmesserβ nach der Erfindung (betätigt bei 550° C, 1 atm· Druck, Anfangsfüllung 50 Molprozent CO, 50 Molprozent CO2) ist wie folgt:
AV (cm3/cra3) Ac
+ 0,1 0,416
0 0,170
-0,1 0,051
-0,2 0,00486
Wie beim konstanten Volumenmeßgerät, kann der Betriebsbereich des konstanten Druckmessers geändert werden, indem wan den Druck der Anfangsfüllung ändert.
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Claims (1)

  1. A 12 455/56 - 13 -
    Patentansprüche
    (^Vorrichtung zur Messung der Kohlenstoff-Aktivität eines Kohlenstoff enthaltenden strömungsfähigen Mediums gekennzeichnet durch eine, für den Kontakt mit einen Kohlenstoff enthaltenden Medium (10) unbekannter Kohlenstoff-Aktivität eingerichtete geschlossene hohle Sonde, die aus einen Material geformt ist, das undurchlässig und inert ist für das Medium (10) und | in dem sich elementarer Kohlenstoff löst und diffundiert, eine vorbestimmte Meng· eines Gases (14) in der geschlossenen hohlen Sonde, das unter Xnderung der Gesamtzahl der in dem Gas enthaltenen Moleküle reversibel mit Kohlenstoff su reagieren vermag, und eine Einrichtung (12,13) zur Feststellung jeder Änderung der Gesamtzahl der in dem Gas enthaltenen Moleküle und zur Feststellung der Größen der genannten Xnderung·
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Sonde (11) aus einem für das Medium (10) undurchlässigen Material wie Nickel, Eisen und Eisen- i Nickel-Legierungen geformt ist·
    3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in der hohlen Sonde (11) enthaltene Gas (14) im wesentlichen eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Kohlend ioxid darstellt.
    4· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Größe der Xnderung der Gesamtzahl der in dem Gas enthaltenen Moleküle ein Druckmesser (12) ist.
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
    gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Änderung der Gesamtzahl der in den Gas enthaltenen Moleküle in der hohlen Sonde ein isostatisches Gaa-Volumenmeßgerät ist.
    6* Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Sonde (21) mit einer Zusatzeinrichtung (26,27,28) zur Entfernung von Wasserstoff aus dem in der Sonde enthaltenen Gas versehen ist·
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet» dall die Zusatzeinrichtung zur Entfernung von Wasserstoff aus dem in der Sonde (21) enthaltenen Gas einen hohlen Behälter (26) aufweist, der aus einem Metall wie Platin oder Palladium geformt ist und an ein· Va* kuumpumpe (27) angeschlosseil ist. . ι
    8· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Sonde (21) an eine Fülleinrichtung (31 bis 35) zur Füllung der Sonde mit; einer bekannten Gasmenge von bekannter Zusammensetzung angeschlossen ist.
    9· Verfahren zur Messung der Kohlenstoff-Aktivität einen Kohlenstoff enthaltenden atrömungsfähigen Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Medium von unbekannter Kohlenstoff-Aktivität mit einer Oberfläche einer Materialschicht in Berührung gebracht wird, die undurchlässig ist für da· Medium und in der elementarer Kohlenstoff sich bei der Temperatur des Mediums auflöst und diffundiert, die entgegengesetzte Oberfläche der Schicht aus für das Medium undurchlässigem Material mit einer bekannten Menge eines Gases
    < C 3 8 ϊ ■ ' j 2 O ΰ BAD ORlGlNAU
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    bekannter Zusammensetzung in Berührung gebracht wird, das mit Kohlenstoff unter Änderung der Gesamtzahl der in dem genannten Gas enthaltenen Moleküle zu reagieren vermag, und jede Änderung in der Gesamtzahl der in dem genannten Gas enthaltenen Moleküle gemessen wird, nachdem ein Gleichgewichtszu« stand der Reaktion eingetreten ist, wodurch die Kohlenstoff-Aktivität des Gases bestimmt werden kann«
    10· Verfahren nach Anspruch 9, dadurch geknnzeichnet, daß dl· Schicht aus den undurchlässigen Material aus Nickel, Eisen oder Sisen-Nickel-Legierungen geforat 1st·
    11. Verfahren nach Anspruch. 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas, das die entgegengesetzte Oberfläche der genannten Schicht aus undurchlässigen Material berührt, eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid verwendet wird.
    12· Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Gesamtzahl der in dem Gas enthaltenen Moleküle durch Messung der Druckänderung eines konstanten Volumens des genannten Gases bestimmt wird.
    13« Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Gesamtzahl der in dem Gas enthaltenen Moleküle durch Messung der Volumenänderung des Gases bei einem konstanten Druck bestimmt wird.
    14· Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoirfreaktive Gas mit einer Oberfläche einer Schicht aus einem Material in Berührung gebrecht, trlrd, da» für Wasserstoff durchlässige*» ist als ai,&
    η Γϊ C ft ;· "i.
    genannte Schicht aus för das Medium undurchlässigem Material, und daß die andere Oberfläche des wasserstoffdurchläseigen Materials einest hohen Vakuum ausgesetzt wird.
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus wasserstoffdurchlässigern Material aus Platin oder Palladium besteht·
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    ORIGINAL
DE19691954622 1968-12-04 1969-10-30 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Kohlenstoff-Aktivitaet stroemungsfaehiger Medien Pending DE1954622A1 (de)

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