DE2904872C2

DE2904872C2 - Verfahren zur Erzeugung eines NO/NO↓2↓-Prüfgasgemisches sowie Vorrichtung zu seiner Durchführung

Info

Publication number: DE2904872C2
Application number: DE2904872A
Authority: DE
Inventors: Hans Günther 6056 Heusenstamm Leuther
Original assignee: Upk Umwelt- und Prozesskontroll 6350 Bad Nauheim De GmbH
Current assignee: Upk Umwelt- und Prozesskontroll 6350 Bad Nauheim De GmbH
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1986-08-14
Also published as: ATA37780A; DE2904872A1; AT372191B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines NO/NO2-Prüfgasgemisches zur Funktionsprüfung und Kalibrierung von Stickoxid-Analysatoren, wobei das Stickstoffdioxid mittels eines Permeationsofens aus einem Permeationsröhrchen gewonnen wird. Desweiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Für die Funktionsprüfung und Kalibrierung von Stickoxid-Analysatoren ist es erforderlich, diesen ein Prüfgasgemisch zuzuführen, welches NO2 und NO in äußerst genau bestimmbaren Mengen und in sehr reinem Zustand enthält, so daß der Gasanalysator entsprechend kalibriert werden kann. Dieses Prüfgas wurde bislang zum Beispiel dadurch erzeugt, daß man in Permeationsofen NO2 aus Permeationsröhrchen emittieren ließ. Das notwendige Stickoxid ist bisher nur in KaIibriergasflaschen zu beziehen, welche üblicherweise einen Inhalt von zehn Liter haben und zur Zeit etwa DM 360,— kosten. Leider geht das Stickoxid in der Flasche Verbindungen mit anderen Elementen, insbesondere mit Sauerstoff und/oder anderen Verunreinigungen ein, so daß es schon nach einer Woche derart verunreinigt ist, daß es als Prüfgas nicht mehr verwendet werden kann. Das hat zur Folge, daß man in der Regel nach einmaliger Entnahme einer geringen NO-Menge aus der Flasche den Rest von oftmals 97% des Flascheninhaltes nicht mehr nutzen kann. Deshalb ist die Erzeugung eines Stickoxid enthaltenden Prüfgasgemisches mit den heute zur Verfügung stehenden Mitteln unverhältnismäßig teuer und umständlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem auf möglichst einfache und billige Weise ein NO₂ und NO enthaltendes Prüfgas hoher Reinheit und exakter Konzentration erzeugt werden kann. Desweiteren soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entwickelt werden.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stickoxid unmittelbar vor Verwendung des Prüfgases durch Reduktion von Stickstoffdioxid erzeugt wird. Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, das NO2-Gas des Permeationsröhrchens als Grundgas zur Erzeugung eines NO/NO2-Prüfgasgemisches zu benutzen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in erster Linie darin, daß einerseits NO2 aus Permeationsröhrchen preiswert und von hoher Reinheit erhältlich ist, andererseits ausgehend von diesem NO2 ebenfalls mit hoher Reinheit und konzentrationsmäßig exakt erfaßbar Stickoxid gewonnen werden kann. Weil die NO2-QuelIe sehr sauber ist und das Reduktionsverfahren exakt bestimmbar und ebenfalls sauber verläuft, erhält man durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenso sauberes Stickoxid in exakt bestimmbarer Menge. Da die Reduktion unmittelbar vor Verwendung des Prüfgases erfolgt, ist nicht zu befürchten, daß durch chemische Reaktionen des Stickoxids mit anderen Stoffen sich der Anteil des reinen Stickoxids im Prüfgas ändert, bevor dieses in den zu prüfenden oder zu kalibrierenden Gasanalysator gelangt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß aus dem vom Permeationsofen stammenden NO₂-Gasstrom ein Teilgasstrom abgezweigt und zur Erzeugung des NO über einen katalytischen Konverter geführt wird. Durch diese Maßnahme kann ausgehend von einem einzigen Permeationsröhrchen in einem einzigen Permeationsofen sowohl das Stickstoffdioxid als auch das Stickoxid gewonnen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen katalytischen Konverter aus, welcher dem Permeationsofen nachgeschaltet ist. Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß mit ihr ohne großen apparativen Aufwand und mit geringen Betriebskosten ein sehr sauberes und bezüglich der Konzentration exakt bestimmbares NO und NO2 enthaltendes Prüfgas erzeugt werden kann. Desweiteren bietet die Vorrichtung den Vorteil, daß sie eine verhältnismäßig lange Standzeit hat.

Vorteilhaft ist es, wenn der Konverter in einen vom Permeationsofen wegführenden Teilgasstrom geschaltet ist. Dies ermöglicht es, aus einem einzigen Permeationsröhrchen sowohl das Stickstoffdioxid für das Prüfgas als auch das Stickstoffdioxid zur Reduktion in Stickoxid zu gewinnen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der katalytische Konverter ein üblicher, mit Kohlenstoff oder einem anderen geeigneten Material arbeitender Konverter ist, der bei Stickoxid-Analysatoren, welche mit dem Chemiiumineszenzeffekt arbeiten, gebräuchlich ist. Solche

Konverter sind relativ billig zu beschaffen, da sie für Stickoxid-Analysatoren bereits hergestellt werden und dort zuverlässig arbeiten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt somit keine Einrichtungen, die noch entwickelt werden müssen und noch zu optimieren sind, sie kann sich vielmehr auf Bauelemente stützen, welche sich bei anderen Apparaturen bereits bewährt haben. Hervorzuheben ist auch, daß der Wirkungsgrad von kaialytischen Konvertern, wie sie bei Stickoxid-Analysatoren verwendet werden, auch über die Zeit weitgehend konstant ist. 5O daß sie eine Standzeit von mindestens einem halben Jahr haben.

Gemäß einer anderen, günstigen Ausgestaltung der Erfindung können gut nachweisbare und reproduzierbare Teil- und Gesamtgasströme und Prüfgaskonzentrationen sichergestellt werden, indem in die Teilgasströme Mengenregeleinrichtungen geschaltet sind und zumindest ein Teilgasstrom ein Prüfventil zum Anschluß an ein Mengenmeßgerät hat. Bei den Mengenregeleinrichtungen kann es sich um Kapillaren, aber auch um kritische Düsen oder um Präzisionsnadelventile handeln.

Durch die im Anspruch 7 gekennzeichneten Maßnahmen ist allerdings auch eine stufenlose Mengen- und Konzentrationsregelung möglich, indem mittels eines Druckreglers der Vordruck des Permeationsofens stufenlos verändert wird. Einen solchen Druckregler hat die Nullgas-Beimischungseinrichtung ebenfalls, so daß auch die Nullgasmenge dynamisch beeinflußbar ist

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nunmehr anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schemas näher erläutert.

Von einer Nullgasquelle ί strömt Nullgas einerseits in eine übliche vierstufig schaltbare Nullgas-Beimischeinrichtung 2, andererseits über eine Leitung 3 und einem verstellbaren Druckregler 4 zu einem Permeationsofen 5. In ihm kann ein nicht dargestelltes Permeationsröhrchen eingesetzt werden, aus welchem NO2 entsprechend der Temperatur im Permeationsofen in genau festlegbaren Mengen emittiert.

Hinter dem Permeationsofen wird der Gasstrom in zwei Teilgasströme 6 und 7 aufgeteilt, wobei Kapillaren 8, 9 zur Konstanthaltung des Volumenstromes dienen. Diese Kapillaren können austauschbar angeordnet sein, damit eine Veränderung der Teilgasmengen in den Teilgasströmen 6, 7 möglich wird. Der Teilgasstrom 6 gelangt in einen üblichen katalytischen Konverter 10. In ihm können zum Beispiel zwei Katalysatorröhren vorgesehen sein, die mit extrem reinem Kohlenstoff gefüllt sind. Der Konverter 10 arbeitet üblicherweise mit Temperaturen von 285° C.

Hinter dem Konverter 10 werden die Teilströme 6 und 7 mittels eines Teflon T-Stückes 11 weniger vereinigt, so daß in dem Prüfgas nunmehr NO und NO2 vorhanden ist. Dieses Gasgemisch gelangt zur Nullgas-Beimischeinrichtung 2, so daß sich auf übliche Weise verschiedene Konzentrationen von NO und NO₂ im Nullgas einstellen lassen.

Anschließend strömt das Prüfgas durch eine Gasmischkammer 12 und eine Abblasvorrichtung 13 zum nicht dargestellten Gasanalysator. Die Abblasvorrichtung 13 hat dabei die Aufgabe, überschüssiges Prüfgasvolumen abströmen zu lassen.

Um den Teilgasstrom 7 mengenmäßig exakt bestimmen zu können, ist in ihm ein Prüfventil 14 zum Anschluß an ein Mengenmeßgeräl geschaltet. Die Teilgasmenge im Teilgasstrom 6 kann zum Beispiel durch Ermittlung der Gasmenge am Ausgang der Vorrichtung, also an der Abblasvorrichtung 13· bestimmt werden, wenn dabei das Prüfventi! 14 geöffnet wird, so daß dort die Teilgasmenge 7 frei ausströmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichiungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines NO/NO2 Prüfgasgemisches zur Funktionsprüfung und Kalibrierung von Stickoxid-Analysatoren, wobei das Stickstoffdioxid mittels eines Permeationsofens aus einem Permeationsröhrchen gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Stickoxid unmittelbar vor Verwendung des Prüfgases durch Reduktion von Stickstoffdioxid erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem vom Permeationsofen stammenden NO2-Gasstrom ein Teilgasstrom abgezweigt und zur Erzeugung des NO über einen kata-Iytischen Konverter geführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, welche einen Permeationsofen hat, gekennzeichnet durch einen kata'.ytischen Konverter (10), welcher dem Permeationsofen (5) nachgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (10) in einen vom Permeationsofen (5) wegführenden Teilgasstrom (6) geschaltet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der katalytische Konverter (10) ein üblicher, mit Kohlenstoff oder anderem geeigneten Material arbeitender Konverter ist, der bei Stickoxid-Analysatoren, welche mit dem Chemilumineszenzeffekt arbeiten, gebräuchlich ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Teilgasströme (6,7) Mengenregeleinrichtungen (Kapilare 8, 9) geschaltet sind und zumindest ein Teilgasstrom (7) ein Prüfventil (14) zum Anschluß an ein Mengenmeßgerät hat.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Permeationsofen (5) ein stufenlos einstellbarer Druckregler (4) vorgeschaltet ist und Mittel zur dynamischen Mengenregelung des Gesamtgasstromes und/ oder der Teilgasströme (6,7) vorgesehen sind.