DE2164491C3 - Vorrichtung zur Bestimmung einer in einem Probengas enthaltenden Meßgasmenge - Google Patents

Description

Kohlendioxydsgehalts einer Brückenschaltung, während für die Bildung des den Sauerstoffgehalt wiedergebenden Signals eine den sogenannten magnetischen Wind ausnutzende thermomagnelische Meßanordnung mit einer zweiten Brückenschaltung vorgesehen ist. Bei 5 der Bestimmung des COrGehalts ergibt sich ein systematischer Fehler, der in einem linearen Zusammenhang mit dem prozentualen Sauerstoffgehal. steht. Um diesen Fehler zu eliminieren, werden die beiden gewonnenen Signale elektrisch voneinander mit Hilfe eines geeigneten Widerstandsnetzwerkes subtrahiert.

Bekannt ist schließlich aus der US-PS 35 45 929 die Messung von in Wasser zusammen mit leichten Kohlenwasserstoffen, eingeschlossen Methan, gelöstem, spurenförmigem Kohlenmonoxyd. Hierzu wird vor der Analyse mit Hilfe eines chromatografischcn Verfahrens Methan und Kohlenmonoxyd aus dem Probengas abgetrennt. Bei der verwendeten chrr-nalografischcn Säule unterscheidet sich die für das Ausspulen des Methans benotigte Zeit von der Zeit, die für das Ausspülen des Kohlcnmonoxyds erforderlich ist; daher passieren die beiden Meßgase einen Reaktor, in welchem Kohlenmonoxyd /u Methan umgewandelt wird, aufeinanderfolgend. In dieser zeitlichen Abfolge passiert dann das ursprüngliche Methan in dem Probengas und das zusätzliche, aus dem Kohlcnmou oxyd durch Umwandlung entstandene Methan einen Detektor, der beide Komponenten zu unterschiedlichen Zeiten feststellt. Aus dieser Patentschrift geht ;.uch die Verwendung von Elektrometern mit Verstärkern in Verbindung mit l-'lammenionisalionsdetektoren bei der Messung von Ciasproben als für sich gesehen bekannt hervor.

Eine mögliche Luftverschmutzung betreffende Messungen werden in stelig steigendem Ausmall an \ielcn verschiedenen Orten vorgenommen, um den kohlenmonoxyd· und Kohlenwassersloffgehali der Luft bestimmen zu können. Weiler vorn ist schon darauf hingewiesen worden, dall Meßinstrumente, die in der Lage sind, den gesamten Kohlcnwasscrstoffgehalt der Luft zu erfassen, bekannt sind, daß jedoch der Kohlenmonoxydgehalt nut solchen, beispielsweise als Flammenionisationsdetektor ausgebildeten Meßinstrumente nicht gemessen werden kann

Is im dalnM" Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie in einem weiten Meßbe reich kontinuierlich gleichzeitig der Anteil an Kohlen monoxyd und der gesamten Kohlenwasserstoffe einer CJasprobe gemessen und getrennt angezeigt weiden kann.

Diese Aufgabe wird crfindungsgemäß dadurch gelöst, daß /ur getrennten, jedoch gleichzeitigen Messung des Anteils von Kohlenmonoxyd als Meßgas und der gesamten Kohlenwasserstoffe in dem Probengas die Umwandlungsanordnung als Reaktor zur Umwandlung von Kohlenmonoxyd in Methan ausgebildet ist und beide Teilströmc gleichzeitig getrennten, jeweils ilen Kohlcnwasscrsloffgchalt des Teilstroms erfassenden Meßeinrichtungen zugeführt wird, mit nachfolgender Ciegeneinanderschaltungdcr Meßergebnisse. ho

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Frfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden anhand der Figuren \11lbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels dei Krim- b$ dung im einzelnen näher erläutert, dabei zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung den Aulbau eines eisten Ausführungsbeispiels and

F i g. 2 in einer ausschnittsweisen Darstellung ein teilweise abgeändertes Ausführungsbeispiel.

Gemäß F i g. 1 sind ein Paar Wasserstoff-Flammenionisationsdetektoren 1 und 2, wie sie bei der Wasserstoffilammenanalyse verwendet werden, vorgesehen. Jeder Detektor, wie er im folgenden lediglich noch genannt wird, weist einen Einlaß für den Wasserstoff auf, der über eine Leitung 3 mit einer geeigneten Wasserstoffquelle verbunden ist. In den beiden Leitungen können Ventile 4 vorgesehen sein. Verbrennungsluft für die Brenner oder Detektoren gelangt über ein Ventil 6 und eine Leitung 7 in den Basisteil der beiden Detektoren. Eine Probenleilung 8 für ein Gas führt eine Gasprobe durch einen Filter 9 und eine kapillare Verengung 10 und dann durch Verzweigungsleitungen 11 und 12. die jeweils zu dem Wasserstoffeinlaß jedes Detektors führen. Die Probenleitung 8 kann mit einem Rückdruckregler 13 ausgestattet sein.

Die Leitung 11 gehl direkt zum Detektor 1, die andere Leitung 12 enthält einen Reaktor, in welchem das in der Probe enthaltende Kohlenmonoxyd in Methan umgewandelt wird. Der Reaktor kann aus einem Gehäuse 15 bestehen, angefüllt mil einem geeigneten Kata!\sator 16, wie beispielsweise feinmaschiges Nickel, mit einer elektrischen Heizanordnung 17 in dem Nickelbett zur Beschleunigung der Reaktion. Die Reaktion kann auch mittels Wasserstoff beschleunigt werden, welcher von der Wasserstoffleitung über ein Ventil 18 in die Probenleilung 8 gelangt. Daher werden die gesamten in dcrGasprobc enthaltenden Kohlenwasserstoffe beiden Detektoren /iigelicfert, wobei jedoch /u einem der Detektoren die von dem Methan gelieferten kohlenwasserstoffe hm/ukonimen. Das ganze System muß so ausgelegt sein, daß der Gasprobenstrom aus der Leitung 8 sieh /u gleichen Teilen in die Leitungen Il und 12 aufteilt. Ist dies nicht der Fall, dann müssen Mittel vorgesehen scm. die eine Eichung und Einstellung erlauben, um so einen Ausgleich bei ungleichmäßigem Gasfluß in den beiden Leitungen zu erzielen.

Der Kollektor jedes Detektors ist elektrisch mit einer Leitung 20 mit dem positiven Eingangschluß eines Elektromotors verbunden, um die Kohlenwasser^'.olle in dem dem zugeordneten Brenner zugeliel'erien Probenteil zu messen. Detektor I ist daher auf diese Weise mit einem Elektromotor 21 und Detektor 2 mit einem Elektrometer 22 verbunden. Beide Elektrometer umfassen Widerstände üblicher Bereiche. Das von jedem Elektrometer als Folge einer Messung des elektrischen Potentials über der Flamme des zugeordneten Detektors erzeugte Analysensignal wird einem Verstärker zugeleitet. Daher ist das Elektrometer 21 über eine Verbindungsleitung 23 mn dem negativen Eingangsanschluß eines Verstärkers 24 und das andere Elektrometer über eine Verbindungsleitung 25 mit dem negativen Eingangsanschluß eines Verstärkers 26 verbunden. Eine weitere Vcrbindungsleiiung 27 verbindet die Leitung 23 mit dem positiven Anschluß des Verstärkers 26; dieser positive Anschluß ist darüber hinaus geerdet.

Die Ausgangssignale der Verstärker können über Meßanordnungen oiler nut Hilfe von Schreibern und ähnlichen Anordnungen registriert und lestgestellt werden. Dementsprechend ist der Ausgang des Verstärkers 24 über eine Leitung 30 mit einem Meßgerät 51 und der Ausgang des anderen Verstärkers über eine Leitung 32 mit einem /weiten Meßgerät 33 verbunden. Zu Ausgang und negativem Eingangsanschluß jedes Verstärkers ist ein Widerstand 34 zur

Erzielung einer Verstärkung = 1 parallel geschallet.

Der erste Verstärker 24 bewirkt, daß das Meßinstrument 31 die gesamten Kohlenwasserstoffe in der Gasprobe anzeigt. Dabei ist jedoch, wie erkennbar, die elektrische Schaltungsanordnung so getroffen, daß das Signal des ersten Elektrometers 21 von dem größeren Signal des zweiten Elektrometers abgezogen wird, so daß das an dem Verstärker 26 anstehende Ausgangssignal das Meßinstrument 33 lediglich zur Anzeige der auf Methan in der Probe zurückzuführenden Kohlenwasserstoffe veranlaßt. Da das Methan durch Umwandlung von Kohlenmonoxyd entstanden ist, kann auf diese Weise der Anteil von Kohlenmonoxyd in der Probe gezeigt werden, so daß das Meßinstrument auch auf Kohlenmonoxydanteile geeicht werden kann. Mit anderen Worten zeigt somit das erste Meßinstrument 31 die gesamten Kohlenwasserstoffe, das zweite Meßinstrument zeigt dagegen die gesamten Kohlenwasserstoffe zusätzlich den Kohlenwasserstoffen an, die auf das Methan zurückzuführen sind, abzüglich der gesamten Kohlenwasserstoffe, so daß lediglich die auf Methan zurückzuführenden Kohlenwasserstoffe registriert werden. Die mit den beiden Verstärkern verbundenen abzulesenden Instrumente /eigen daher gleichzeitig die gesamten Kohlenwasserstoffe und den Betrag an Kohlenmonoxyd in der Gasprobe an. unabhängig davon, ob es sich um eine kontinuierliche Gasprobe oder um chargenmäßige Messungen, d. h. um Einzelmessungen handelt.

Von wesentlicher Bedeutung ist die Umwandlung von Kohlenmonoxyd in Methan zu sehen, so daß die eine Leitung mehr Kohlenwasserstoffe als die andere führt; es versteht sich, daß auch dann gearbeitet werden kann, wenn für die Feststellung des Kohlenwasserstoffs andere Detektoranordnungen als die erwähnten Kohlcnwasserstoff-Flammendetektoren verwendet werden.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Alisführungsbeispiel

sind die Verstärker weggelassen. Ein Widerstand 40 ist mit einem Meßinstrument 41 in Reihe an den Ausgang eines Elektromotors 42 angeschlossen, welches mit dem Wasserstoffflammendetektor verbunden ist. dem der Gasprobenteil zugeführt ist, in welchem Kohlenmonoxyd nicht in Methan umgewandelt ist. Der Ausgang des anderen Elektrometers 43 ist über eine Anschlußleiuing 44 mit einem Widerstand 45 verbunden. Die Widerstandswerte der beiden Widerstände sind gleich: sie sind über eine gemeinsame Verbindungsleitung 46 mit einem weiteren Meßinstrument 47 oder einer ähnlichen Anordnung verbunden.

Auch hier zeigt das erste Meßinstrument 41 die gesamten Kohlenwasserstoffe in der Probe an. Das andere Meßinstrument zeigt lediglich die Kohlenwasserstoffe, die von der Umwandlung von Kohlenmonoxyd in Methan herrühren. Dies ist darauf zurückzuführen, weil der durch den Widerstand 40 fließende Stromanteil aufhebt, so daß lediglich der Strom übrigbleibt, der ein Maß für die auf Methan zurückzuführenden Kohlenwasserstoffe ist, d. h., daß der verbleibende Strom das Meßinstrument 47 insofern beaufschlagt, daß dieses den Anteil von Kohlenmonoxyd in der Meßprobe anzeigt.

Hierzu 1 Blrtt Zeichnungen

Claims (5)

2i 64491 Auswerteanordnung. Patentansoröche- Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der US-PS ratentansprucne. ^ ^ ^ ^^ bekannte Vorrichtung hat die Aufgabe

1. Vorrichtung zur Bestimmung einer in einem bei einem Gas, nämlich bei Auspuffgasen odei Probengas enthaltenden Meßgasmenge, wobei das 5 Verbrennungsabgasen. die Konzentration des in diesem Probengas in zwei Teilströme aufgeteilt und in dem noch vorhandenen brennbaren Materials festzustellen. Leitungszweig für einen der Teilströme e.ne das Zu diesem Zweck wird die einer Messung zu Meßgas umwandelnde Anordnung enthalten ist, mit unterwerfende Gasprobe m.t Luft gemischt, um für eine einer nachgeschalteten, eine Differenzbildung der nachfolgende Verbrennung ausreichend Sauerstoff Teilstrommeßergebnisse vornehmenden Auswer- io zuzuführen; anschheßend erfolgt eine Aufteilung des teanordnung, dadurch gekennzeichnet, Probengases in zwe. Te.lstrome, wöbe, eine in dem daß zur getrennten, jedoch gleichzeitigen Messung einen Teilzwe.g angeordnete Urnwandlungse.nnchtung des Anteils von Kohlenmonoxyd als Meßgas und der als Verbrennungskammer ausgebildet ist, m welcher die gesamten Kohlenwasserstoffe in dem Probengas die brennbaren Gasbestandte.le entfernt bzw. _in nicht Umwandlungsanordnung als Reaktor (15) zur 15 brennbare Bestandteile umgewandelt werden. Nach Umwandiung von Kohlenmonoxyd in Methan Kühlung beider Gasstrome auf gleiche Temperatur wird ausgebildet ist und beide Teilströme gleichzeitig der Gehalt an brennbaren Bestandteilen im Probengas getrennten, jeweils den KohJenwasserstoffgehalt dann dadurch bestimmt, daß die beiden Teilgasströme des Teilstroms erfassenden Meßeinrichtungen (1, 2) durch getrennte Meßküvetten einer Bruckenschaltung zugeführt sind, mit nachfolgender Gegeneinander- 20 geführt werden, wobei sich in jeder Meßkuvette ein schaltung der Meßergebnisse. geheizter, gleichzeitig einen Teilwzeig der Brücke

2. Vorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekenn- bildender Widerstandsdraht befindet. Nunmehr verzeichnet, daß der Reaktor (15) ein katalytisches Bett brennen auch die in dem anderen Teilstrom enthalten-(16), eine Anordnung (17) zur Heizung des Bettes den brennbaren Bestandteile, die Temperatur des sowie Mittel zur Versorgung des Bettes mit 25 betreffenden Widerstandsdrahtes» wird entsprechend Wasserstoff aufweist. der Menge des brennbaren Materials verändert, es

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ändert sich hierdurch auch sein Widerstand und die gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen (1,2) zur Brückenschaltung gerät in dem Maße ins Ungleichge-Messung von Kohlenwasserstoff in an sich bekann- wicht, wie in dem einen Teilstrom brennbare Gase ler Weise aus Wasserstoff-FIammenionisationsde- 30 enthalten sind. Ein im Diagonalzweig der Brücke tektoren bestehen. angeordnetes Meßinstrument zeigt das sich proportio-

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, nal zur Menge der brennbaren Bestandteile im dadurch gekennzeichnet, daß den Meßeinrichtungen Probengas ändernde Brückenungleichgewicht an.
(1,2) Meßanordnungen (21,24, 31; 42,41; 22,26, 33; Nachteilig ist, daß eine solche Vorrichtung nur zur 43,47) einmal zur Anzeige des gesamten ursprüngli- 35 Ermittlung von Verbrennungsgasen in Gasgemischen chen Kohlenwasserstoffgehalt·; in einem Teilstrom geeignet ist. außerdem ist eine getrennte Anzeige und und zum anderen infolge der Differenzbildung der damii auch eine mögliche getrennte Auswertung der Meßergebnisse lediglich des auf die Kohlenmon- Teilgasströme nicht möglich. Der Teilgasstrom, aus dem oxydumwandlung zurückzuführenden Kohlenwas- schon weiter vorn die brennbaren Bestandteile entfernt serstoffgehalts im anderen Teilstrom nachgeschaltet 40 wurden, dient lediglich als Bezugsgröße in einer sind. Bruckenschaltung, um das tatsächlich gewünschte

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Meßergebnis überhaupt ermitteln zu können,
zeichnet, daß den als Flammenionisationsdetektorcn Bekannt ist weiterhin aus der DT-OS 19 47 844 eine ausgebildeten Meßeinrichtungen (1, 2) jeweils ein V01 richtung zur gleichzeitigen Messung und gemeinsa-Elektrometer 1, (21, 22) unc diesen jeweils ein 45 men Anzeige von Kohlenmonoxyd und/oder Kohlen-Verstärker (26, 24) nachgeschaltet ist, wobei der Wasserstoffen, beispielsweise in Auspuffgasen. Gemes-Ausgangsanschluß des die gesamten ursprünglichen sen wird bei dieser bekannten Vorrichtung die Summe Kohlenwasserstoffe messenden Elektrometers des Kohlenwasserstoffgehalts und des Kohlenmon-(21) zusätzlich mit dem nichtinvertierenden oxydgehalts, indem einer geeigneten Detektoreinheit Eingang des Verstärkers (26) verbunden ist, 50 ein Meßinstrument nachgeschaltet ist. Der Detektor bedesscn invertierender Eingang mit dem Aus- findet sich zusammen mit einem Referenzfühler in einer gang des die gesamten ur: prünglichen Koh- Wheatstoneschen Brückenschaltung, deren Ungleichgelenwasserstoffe und des durch die Kohlenmon- wicht ein Maß für den jeweiligen Meßgasgehalt ist. Soll oxydumwandlung entstandenen Methans messenden lediglich Kohlenmonoxyd gemessen werden, dann Elektrometers (22) verounden ist, derart, daß an 55 können durch ein vorgeschaltetes Filter die Kohlenwasdiesem Verstärker (26) lediglich der Kohlenmon- serstoffe aus dem Probengas weggefiltert werden. Das oxydgehalt der Gasprobe angezeigt ist. bedeutet, daß die selektive, jedoch gleichzeitige

Erfassung der Kohlenwassersloffanteile und der Koh-

lennionoxydanteile nicht möglich ist; es bedarf zusätzli-

60 eher Filter und zusätzlicher Handhabungen, um das Filter zur Vornahme einer selektiven Messung des

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestim- Kohlendioxyds in der Gasströmung allein zu bringen,
mung einer in einem Probengas enthaltenden Meßgas- Dem CH-PS 4 65 274 läßt sich eine Vorrichtung zur

menge, wobei das Probengas in zwei Teilströme Überwachung der Atmosphäre in Obstlagerräumen als aufgeteilt und in dem L.eitungszweig für einen der 65 bekannt entnehmen, wobei hauptsächlich auf den Teilströme eine das Meßgas umwandelnde Anordnung Kohlendioxydgehalt und den Sauerstoffgehalt abgeenthalten ist, mit einer nachgeschalteten, eine Differenz- stellt wird. Zur Messung beider Gasanteile bedient man bildung der Teilstrommeßergebnisse vornehmenden sich bekannter Verfahren, nämlich zur Messung des