DE573826C

DE573826C - Verfahren zur Bestimmung von Kohlenoxyd bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasserstoff durch Verbrennung an Katalysatoren

Info

Publication number: DE573826C
Application number: DEK97836D
Authority: DE
Original assignee: SIDNEY HERSHBERG KATZ
Current assignee: SIDNEY HERSHBERG KATZ
Priority date: 1925-03-12
Filing date: 1926-02-14
Publication date: 1933-04-06
Also published as: US1578666A; GB249088A

Description

Die Bestimmung brennbarer Gase durch Messung der Temperaturerhöhung eines durch einen elektrischen Strom auf eine bestimmte Temperatur erhitzten Platindrahtes ist bekannt; eine fraktionierte Verbrennung von Kohlenoxyd und Wasserstoff ist jedoch hierbei nicht möglich.

Katalysatoren, wie z. B. Kupferoxyd, hat man auch schon zur fraktionierten Verbrennung beispielsweise von Methan und Wasserstoff sowie von Methan und Kohlenoxyd verwendet, doch eignen sich diese in der Gasanalyse bzw. bei der Verbrennung von Gasen gebräuchlichen Katalysatoren ebensowenig, wie Platin für die fraktionierte Verbrennung von Kohlenoxyd und Wasserstoff.

Es ist ferner bekannt, einen aus einem Gemisch im wesentlichen von Kupferoxyd und Mangandioxyd bestehenden Katalysator (Hopcalite) zur Verbrennung von Kohlenoxyd als solchen zu verwenden; dagegen wurde dieser Katalysator bisher noch nicht zur quantitativen Bestimmung von Kohlenoxyd auf thermischem Wege benutzt.

Es hat sich nun herausgestellt, daß es möglich ist, auf thermischem Wege mit dem an sich bekannten Hopcalite-Katalysator Kohlenoxyd auch in Gegenwart von Wasserstoff auf einfache Weise zu bestimmen.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der an sich bekannte, aus einem Gemisch im wesentlichen von Kupferoxyd und Mangandioxyd bestehende Katalysator bei einer konstant gehaltenen Temperatur von etwa 25⁰C benutzt wird, bei welcher Kohlenoxyd verbrennt und Wasserstoff praktisch noch nicht angegriffen wird.

Bei der Bestimmung z. B. von Methan in Gegenwart von Wasserstoff ist es bereits bekannt, zunächst den letzteren als leichter brennbares Gas bei einer niedrigen Temperatur ohne Bestimmung des Prozentgehaltes vollständig zu verbrennen und hierauf in dem Gasrest das Methan durch Verbrennung bei höherer Temperatur zu bestimmen. Es ist also bekannt, den Bestandteil eines Gasgemisches, der bei der Verbrennung des zu bestimmenden Bestandteiles mitverbrennen und so die Messung stören könnte, in einer vorgeschalteten Kammer vollständig zu verbrennen.

In entsprechender Weise wird in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung zwecks Bestimmung sowohl des Kohlenoxydes als auch des Wasserstoffs hinter die Meßkammer für das Kohlenoxyd, in weleher der Katalysator bei etwa 25⁰C zur Wirkung kommt, und vor die Meßkammer . für den Wasserstoff, in welcher der Katalysator bei etwa 100⁰C wirkt, eine besondere Verbrennungskammer geschaltet, in welcher

das Kohlenoxyd "vollständig verbrannt wird, damit es bei der thermischen Bestimmung des Wasserstoffs nicht stört.

Erfindungsgemäß wird ferner das Gasgemisch durch Vorschaltung einer inerten Masse auf die erforderliche Temperatur gebracht und die Temperaturerhöhung auf thermoelektrischem Wege in der Weise bestimmt, daß die kälteren Lötstellen der in ίο Reihe geschalteten Thermoelemente sich in dieser inerten Masse befinden und so durch Messung der Temperaturdifferenz zwischen dem mit der inerten Masse gefüllten Raum und dem eigentlichen Katalysatorraum der durch die Verbrennung erzielte Effekt direkt gemessen wird.

Es ist an sich bekannt, durch Vorschaltung einer inerten Masse ein Gasgemisch auf eine erforderliche Temperatur gleichmäßig vorzuwärmen. Weiter ist es an sich bekannt, ohne Vorwärmung durch eine inerte Masse ein Gasgemisch durch einen geteilten, zur Hälfte mit katalytisch wirksamer Masse und zur Hälfte mit inerter Masse gefüllten Raum zu führen und die Temperaturdifferenz zwischen beiden Räumen thermoelektrisch zu messen. Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Abb. ι ist ein senkrechter Schnitt durch die Kammer mit den Thermoelementen und dem Katalysator.

Abb. 2 und 3 sind eine Front- und eine Seitenansicht der Thermoelemente. Abb. 4 ist eine schematische Ansicht einer Abänderung,

Das zu untersuchende Gas wird, nachdem es auf Dampftemperatur erhitzt ist, durch eine Leitung 27 (Abb. 1) in eine Kammer 28 geführt, die einen Hopcalite-Katalysatqr und Thermoelemente zum Messen der entwickelten Wärme enthält.

Dieser Apparat besitzt einen inneren Raum 29 mit Öffnungen 30 oben und unten, die durch Siebe oder Schirme 31 abgedeckt sind. Seitenwände 32 im Raum 29 teilen einen Raum ab, der die Thermoelemente und den Katalysator enthält. Der untere Teil dieses Raumes ist mit kornförmigem Bimsstein 33, der obere Teil mit einem Hopcalite-Katalysator angefüllt, der aus einer besonders hergestellten Mischung von Mangandioxyd mit basischem kohlensaurem Kupfer besteht. Dieser Katalysator verursacht die Vereinigung des vorhandenen Kohlenoxyds mit dem Sauerstoff der Luft, wodurch eine Temperatursteigerung herbeigeführt wird, die das Maß für den an Kohlenoxyd vorhandenen Betrag bildet. Die Temperatursteigerung wird zweckmäßig dadurch gemessen, daß in dem Raum für den Katalysator mehrere j Thermoelemente in Reihe angeordnet sind. Wie in den Abb. 1 bis 3 dargestellt ist, sind Platten 35, die von Bimsstein und Hopcalite umgeben sind, lotrecht aufgestellt. Die Trennungslinie zwischen dem Bimsstein und dem Hopcalite ist in den Abb. 2 und 3 durch die strichpunktierte Linie angedeutet. Die kalten Lötstellen 36 liegen in dem Bimsstein, während die warmen Lötstellen 37 von dem Ka-! talysator umgeben sind. Die kalten Lötstellen 36 werden daher auf der Eintrittstemperatur des Gases gehalten, während die warmen Lötstellen eine höhere Temperatur annehmen, die bestimmt ist durch die bei der Berührung des Gasgemisches mit dem Katalysator entwickelte Wärme. Bleidrähte 38 verbinden, den Apparat mit einem beliebigen Anzeiger oder Registrierapparat.

Abb. 4 zeigt eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung desApparates für die Mengenbestimmung von Köhlenoxyd und Wasserstoff in einem Gemisch mit Luft oder Sauerstoff. Bei diesem Apparat wird das gewaschene und getrocknete Gas durch eine Leitung 23« und eine Schlange 24° in den Katalysatorraum 28° geführt. Diese Teile befinden sich in einem Behälter 25°, der irgendwelche Heizmittel 43 und Kontrollmittel für die Heizung besitzt. ·

Der Behälter 25° muß im wesentlichen auf einer Temperatur von 25⁰C gehalten werden. Bei dieser Temperatur erfolgt eine Oxydation des Kohlenoxyds, während die Oxydation von Wasserstoff noch nicht erfolgt. Das prozentuale Verhältnis des Kohlenoxyds, das in der Zelle 28^a oxydiert wird, ist im wesentlichen konstant bei einer bestimmten gegebenen Strömungsgeschwindigkeit, so daß die Temperaturerhöhung in dem Raum ein sicheres Maß für den Gehalt an Kohlenoxyd ist. Die Zelle ist mit einem nicht dargestellten Temperaturanzeiger versehen.

Das Gas verläßt die Zelle 28° durch eine Leitung 44 und strömt in eine Schlange 24^s und eine Zelle 28*, die in dem Behälter 25^s enthalten und mit einem Temperaturregler 43^s versehen ist. Die Zelle 28⁶ wird zweckmäßig auf derselben Temperatur wie die Zelle 28^s gehalten. Sie besitzt keinen Temperatur- no anzeiger, da sie lediglich dazu dient, das Kohlenoxyd zu oxydieren, das noch in dem Gas zurückgeblieben sein könnte, nachdem es durch die Zelle 28^a hindurchgegangen ist, und das bei der Oxydation des Wasserstoffs mitverbrennen und so die Bestimmung desselben fälschen würde.

Die Zelle 28* soll einen verhältnismäßig großen Umfang haben, um tatsächlich das zurückgebliebene Kohlenoxyd zu entfernen.

Aus der Zelle 28* geht das Gas durch eine Leitung 45 und eine Schlange 24^C in eine

Zelle 28^C, die in einem Behälter 25* untergebracht ist. Dieser ist mit einem Temperaturregler 43^C versehen und wird so eingestellt, daß eine Temperatur aufrechterhalten wird, die die Oxydation des Wasserstoffs herbeiführt. Eine Temperatur von etwa ioo° genügt und kann leicht durch ein Dampfbad erreicht werden.

Der dargestellte Apparat kann benutzt werden, um den Gehalt an Kohlenoxyd zu bestimmen, der in Luft oder Sauerstoff vorhanden ist, ganz gleich, ob Wasserstoff anwesend ist oder nicht. Er kann ferner benutzt werden, um den Betrag von Wasserstoff in der Luft festzustellen, gleichgültig, ob Kohlenoxyd anwesend ist oder nicht. Mit dem Apparat nach der Abb. 4 kann der Betrag jedes der beiden Gase festgestellt werden.·

Die Empfindlichkeit des Apparates kann durch die Zahl der verwendeten Thermoelemente geregelt werden, und es ist zweckmäßig, diese in großer Zahl zu benutzen. Bei Anwendung zahlreicher Thermoelemente und bei Einstellung des Apparates auf die günstigste Strömungsgeschwindigkeit des Gases können Beträge bis zu einem Millionstel gemessen und registriert werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Bestimmung von Kohlenoxyd bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasserstoff durch Verbrennung an Katalysatoren und Messung der dabei entstehenden Temperaturerhöhung, da- ' durch gekennzeichnet, daß der an sich bekannte, aus einem Gemisch im wesentlichen von Kupferoxyd und Mangandioxyd bestehende Katalysator bei einer konstant gehaltenen Temperatur von etwa 25⁰C benutzt wird, bei welcher Kohlenoxyd verbrennt und Wasserstoff praktisch noch nicht angegriffen wird.
2. Verfahren zur Bestimmung von Kohlenoxyd und Wasserstoff nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bestimmung des Kohlenoxyds und nach der Verbrennungsvollendung, desselben in einer Zwischenkammer das Gasgemisch durch eine weitere Verbrennungskammer geleitet wird, in welcher der Wasserstoff an einem dem ersten gleichen Katalysator bei einer höheren, konstant gehaltenen Temperatur von etwa ioo° C verbrannt und sein Prozentgehalt wieder durch Messung der Temperaturerhöhung bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch durch Vorschaltung einer inerten Masse auf die erforderliche Temperatur gebracht wird und die Temperaturerhöhung auf thermoelektrischem Wege in der Weise bestimmt wird, daß die kälteren 65 Lötstellen der in Reihe geschalteten Thermoelemente sich in dieser inerten Masse befinden.

Hierzu 1" Blatt Zeichnungen