DE2065963A1

DE2065963A1 - Vorrichtung zur bestimmung der konzentration eines in einer kohlenwasserstoffprobe enthaltenen elements

Info

Publication number: DE2065963A1
Application number: DE2065963A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Hirayama; Takeshi Ishiguro; Hiroaki Kamano; Tadashi Kamino; Kaisuke Muraki; Shuichi Ohata; Yoji Takeichi
Original assignee: Yokogawa Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1969-10-08
Filing date: 1970-10-08
Publication date: 1977-06-16
Also published as: DE2065963B2; DE2065963C3

Description

!Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines in einer Koh-

lenwasserstoffprobe enthaltenen Elementes

'Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des I vorstehenden Hauptanspruchs genannten Art.

Mit einer solchen Vorrichtung wird die Absorption einer Strahlung, insbesondere einer Röntgenfluoreszenzstrahlung, durch die Probe bestimmt. Der Massenabsorptionskoeffizient des zu bestimmenden !Elementes ist größer als der von Wasserstoff und Kohlenstoff.

■Vorzugsweise strahlt die Strahlungsquelle Energie aus einem sol- ! chen Energiebereich ab, inldem die Massenabsorptionskoeffizienten von Kohlenstoff und Wasserstoff im wesentlichen gleich sind, so daß die Absorptionsmessung nicht mehr von dem C/H-Verhältnis be- :einflußtwerden kann. Diese Energiebereiche lassen sich am einfachsten mit einer Röntgenfluoreszenzstrahlungsquelle, bestehend aus einem radioaktiven Primärstrahler und einem von diesem bestrahlten] und niederenergetischere Röntgenstrahlen abstrahlenden Target erireichen.

In der Anmeldung P 2o 4 9 5oo vom gleichen Tage wird als Primärstrahler ein Strahler mit mindestens einem Energieniveau größer als ungefähr 6o KeV bis ungefähr loo KeV und ein Target eingesetzt das aus einer Kombination von zwei Metallen, ausgewählt aus der Gruppe Silber, Zinn, Indium oder Cadmium besteht, wobei die Anteile der beiden Metalle so ausgewählt sind, daß die Energie der

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Röntgenfluoreszenzstrahlung im Bereich zwischen 23 und 24,5 KeV liegt. Bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Bestimmung der Konzentration eines in einer Kohlenwasserstoffρrobe enthaltenen j Elementes bestand die Gefahr, daß sich in dem Meßtank Bereiche

;ruhender Flüssigkeit aufbauen konnten, wodurch bei fortlaufender Bestimmung der Konzentration des Elementes die Absorptionsmessungen verfälscht wurden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art zu schaffen, bei der die zu messende Probe nicht im Meßtank verweilt, sondern vielmehr ein gleichmäßigejr Strom der Kohlenwasserstoffprobe durch den Meßtank hindurch gewähr-I leistet ist.

i Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs)

i !

,1 gelöst. I

Der Diffusor sorgt dafür, daß sich im Meßtank keine Bereiche ruhen|- 'der Flüssigkeit aufbauen können, sondern die Probe im Meßtank längjs

!gleichmäßiger Strömungspfade durchströmt.

!Weitere Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des :Gegenstandes des Anspruchs 1.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben werden. Es zeigt:

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Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3 Fig. 4

— 6 —

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines in einer Kohlenwassers toffprobe enthaltenen Elementes; einen Schnitt durch Strahlungsquelle, Meßtank und Detektor beieiner bevorzugten Ausführungs form der Vorrichtung;

einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2; eine vergrößerte Schnittdarstellung des in der Fig. 3 gezeigten Diffusors;

eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Diffusors und

die Strömungspfade durch den Meßtank gemäß Fig. und

Die in der Fig. 1 schematisch gezeigte Vorrichtung weist einen ι radioaktiven Primärstrahler 71 mit mindestens einem Energieniveau _; zwischen 6o und loo KeV auf. Die Primärstrahlung fällt auf ein , Metalltarget 10, das eine für das Targetmaterial charakteristische! Röntgenfluoreszenzstrahlung abstrahlt. Die Röntgenfluoreszenz- \

^strahlung tritt in einen Meßtank 5o ein, der von der Probe durchströmt wird. Auf der anderen Seite des Meßtanks 5o ist ein Detektor 80 angeordnet, dessen Ausgangssignal auf eine Auswerte- und Anzeigeschaltung 6 geführt wird.

Bei der in der Fig. 2 gezeigten durchkonstruierten Ausführungs-

form sind die von Primärstrahler 71 und Target 7o aufgebaute Strahlungsquelle, der Meßtank 5o und der Detektor 8o in Form einer Ionisationskammer in einem mehrteiligen Gehäuse 4o angeordnet. In dem Grundkörper 41 des Gehäuses 4o ist ein Rahmen 51

mit einer mittigen zylindrischen Bohrung 5 2 gehalten. Die Enden S der Bohrung 5 2 sind durch Abdeckungen 5 3 bzw. 54 abdichtend über- ; deckt, so daß die Bauteile 51,53 und 54 den Meßtank 5o bestimmen.

Nach Fig. 3 ist der Rahmen 51 mit einer Einlaßöffnung 55 für die Probenflüssigkeit versehen. Weiterhin ist ein Diffusor 56 am Eingang zum Meßtankinneren 57 vorgesehen. Die den Meßtank 5o durchströmende Probe verläßt diesen durch eine Auslaßöffnung 58.

Wie aus den vergrößerten Darstellungen gemäß Fig. 4 und 5 ersieht

lieh ist, weist der Diffusor 56 einen zylindrischen Schaft 561, ! einen Schaftboden 56 2, eine in dem Boden ausgebildete sich zum j

Meßtankinneren 57 hin verjüngende Ausnehmung 56 3 und eine den j

ι Boden der Ausnehmung mit dem Meß tank inneren 57 verbindende Durch-!

laßöffnung 564 auf, die koaxial zur Achse des zylindrischen Schaftes 561 ausgerichtet ist. Auf dem Umfang des Schaftes 561 sind

zwei einander gegenüberliegende und rechtwinklige Ecken aufweisende Fenster 565 und 566 von gleicher Größe ausgebildet. Bezüglich dieser Konfiguration wird ausdrücklich auf die Fig. 4 und 5 verwiesen. Nach den Fig. 4 und 5 ist der Diffusor 56 in der Nähe der Einlaßöffnung zum Inneren 57 des Meßtanks 5o angeordnet, wobei die Fenster 565 und 566 auf die innere Umfangsfläche des Meßtankinneren 57 ausgerichtet sind, d.h. auf die Mantelfläche

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j der zylindrischen Bohrung 52.

J Der Diffusor kann verschiedene Bauarten aufweisen. Z.B. können

• runde Fenster die rechteckigen Fenster ersetzen und kann der ■ Schaftboden 56 2 als hohle Halbkugel ausgebildet werden. Es ist nur erforderlich, die Flüssigkeit gleichmäßig zu verteilen und

¹ sie so zu leiten, daß sie ohne Stockung zur Auslaßöffnung hin

m> \ fließt. Wie aus der Fig. 2 ersichüLch ist, sind Primärstrahler ι 71 und Target 7o auf der Seite der Abdeckung 53 und Detektor ! 8o auf der Seite der Abdeckung 54 angeordnet. Der Primärstrahler 71 liegt im Brennpunkt des tassenartig ausgebildeten und aus

zwei Metallen Ml und M2 aufgebauten Targets 7o.

Der Detektor 8o in Form einer Ionisationskammer weist eine Potentialelektrode 81 und eine Kollektorelektrode 82 auf, die in einem becherartigen Gehäuse 75 angeordnet sind, das an einer Sei-' te durch ein der Abdeckung 54 gegenüberliegendes Fenster 84 ge- ^ schlossen ist. Dem Gehäuse ist eine Ausgangsklemme 83 für die Detektorsignale zugeordnet. Das Innere des Detektors ist mit eine ionisierbaren.Gas,wie z.B. Xennon, gefüllt. In das Innere 57 des !Meßtanks 5o ragt ein Temperaturfühler loo hinein.

^f Bei Einsatz der Vorrichtung wird die zu messende Probenflüssigkeit durch die Einlaßöffnung 55 in das Innere 57 des Meßtanks eingelassen. Der am Eingang des Meßtankinneren 57 angeordnete Diffusor 56 verteilt bei der in den Figuren gezeigten Ausfuhrungsform den Flüssigkeitsstrom in drei Richtungen. Ein kleiner Teilstrom

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tritt geradlinig in die Kammer durch die Öffnung 564 in den Schaftboden 56 2 ein, während zwei andere Teilströme längs der Umfangsfläche des Kammerinneren 57 geleitet werden. Auf diese Weise durchfließt die Flüssigkeit das Innere 57 des Meßtanks 5o gleichmäßig, v/ie in der Fig. 6 durch die Pfeile dargestellt ist, so daß in der Kammer selbst kein Stau auftritt. Der an der Flüssigkeit, tseinlaßöf fnung des Meßtanks angeordnete Diffusor gewährleistet somit einen gleichförmigen und konstanten Fluß der einströmenden Flüssigkeit, so daß immer der Elementgehalt an frischer Flüssigkeit gemessen wird. Bei den Elementen handelt es sich in erster Linie um Schwefel, es können aber auch z.B. Chlor, Nickel und Blei erfaßt werden. Der Diffusor gewährleistet, daß über dem Fenster 64 des Detektors 8o stets eine zeitlich gleichmäßige Verteilung des zu bestimmenden Elementes gewährleistet ist.

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AO

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.)Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines in einer Kohlenwasserstoffprobe enthaltenen Elementes mit einem größeren Massenabsorptionskoeffizienten als dem von Kohlenstoff und Wasserstoff durch Messung der Absorption einer Strahlung durch die Probe,

mit einer Strahlungsquelle auf einer Seite eines mit einem Einlaß und einem Auslaß versehenen Meßtanks für die Probe und mit einem Detektor zur Erfassung der durch die Probe hindurchgetretenen Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens während der fortlaufenden Bestimmung der Konzentration des Elementes in der Kohlenwasserstoffprobe, die durch den Meßtank (5o) strömt dem sich zum Inneren (57) des Meßtanks (5o) hin öffnenden Ende des Einlasses (55) ein Diffusor (56) angeordnet ist, der den Kohlenwasserstoffstrom derart in den durch den Meßtank (5o) fließenden Teilströme (Fig. 6) unterteilt,

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daß sich im Meßtank keine Bereiche ruhender Flüssigkeit aufbauen können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (56) eine Vielzähl von Auslaßöffnungen (564,565,566) aufweist, die miteinander jeweils vorgegebene Winkel einschließen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (56) eine Vielzahl von Auslaßöffnungen (564, 565,566) unterschiedlicher Weite aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere (57) des Meßtanks (5o) von einer zylindrischen Bohrung (5 2) bestimmt ist und daß Einlaß (55) und Auslaß (58) auf der Mantelfläche der Bohrung (52) einander diametral gegenüberliegend ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (56) einen in eine Bohrung der Meßtankwandung (4i) einschiebbaren hohlzylindrischen Schaft (561) aufweist und die Auslaßöffnungen im Bereich des Bodens (562) des Hohlschaftes (561) und injdem in das Innere (57) des Meßtanks (5o) hineinragenden Schaftabschnitt ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der 3oden (56 2) als Bodenplatte mit einer von dem Innenraum (57) des Heßtanks (5o) abgewandten Ausnehmung (56 3) und einer sich in Axialrichtung des Schaftes erstreckenden Durchlaßöffnung (564) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden als eine sich zur Wandung der Bohrung 2)hin öffnende hohle Halbkugel mit einer sich in Achsenrichtung des Schaftes (561) erstreckenden Durchlaßbohrung ausgebildet ist.

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