DE742015C

DE742015C - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffes in wasserstoffhaltigen Gasen

Info

Publication number: DE742015C
Application number: DEO25746D
Authority: DE
Inventors: Ludwig Ostermeier
Original assignee: LUDWIG OSTERMEIER
Current assignee: LUDWIG OSTERMEIER
Priority date: 1942-12-12
Filing date: 1942-12-12
Publication date: 1943-11-20

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffes in wasserstoffhaltigen Gasen Die Bestimmung kleiner Sauerstoftmengen in Stadt-, Kokerei-, Wasser-, Synthese-, Generatorgasen und ähnlichen wasserstoffhaltigen Gasen erfolgt in bekannter Weise durch katalytische Verbrennung gemäß der Formel O2 + 2 H2 = 2 H2 0. Der durch die Kondensation des Wassers auftretende Mengenschwund wird gemessen. Aus dem Unterschied zwischen angewandter und zurückerhaltener Gasmenge wird der Sauerstoffgehalt des untersuchten Gases ermittelt.
Trotzdem der Volumenschwund durch die Kondensation des gebildeten Wassers das Dreifache des Sauerstoffgehaltes ausmacht, ist die meßtechnisch zuverlässige Erfassung der bei Sauerstoffgehalten von unter I 01o kleinen Unterschiede, besonders wegen des Einflusses wechselnden Druckes und wechselnder Temperatur, sehr schwierig.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung trägt dem dadurch Rechnung, daß nicht der Volumenschwund des untersuchten Gases gegenüber dem angewandten Gas gemessen wird, sondern daß nach erfolgter katalytischer Verbrennung des Gases dieses mit Magnesiumnitrid bei erhöhter Temperatur umgesetzt nach der Formel Mg3N2 + 6H20 = 2NH3 + 3Mg (OH)2 und das gebildete Ammoniak in an sich bekannter Weise bestimmt wird. Freilich muß in diesem Falle vor der Verbrennung das Gas von flüchtigen sauren und alkalischen Stoffen sowie Wasser vollkommen befreit werden. Aber es ist hier der große Vorteil zu verzeichnen, daß wechselnder Druck und wechselnde Temperatur auf das erhaltene Ergebnis ohne Einfluß sind.
Wenn man nicht schon von vornherein von einer genau abgemessenen Menge des zu bestimmenden Gases ausgeht, so wird man beim Auffangen des gebildeten Ammoniaks auch die durchgehende Gasmenge bestimmen.
Will man die Schwankungen im Sauerstoffgehalt des zu untersuchenden Gases laufend erfassen und bzw. oder selbsttätig aufzeichnen, so sind die bekannten Verfahren der selbsttätigen Ammon iakbestimmung bzw. Aufzeichnung anwendbar, z. B. durch Rolorimetrie, durch Messung der Leitfähigkeit oder durch Messung der Ävasserstoffionenkonzentration.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Mehrzahl hintereinandergeschalteter, für den Durchtritt des Gases bestimmter Geräte, nämlich einem Gerät zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit, einer Waschflasche, einer Trockenvorrichtung, einem von außen heizbaren Rohr, welches die Verbrennung fördernde Katalysatoren enthält, einem Gasablaßhahn, einem Magnesiumnitrid enthaltenden, von außen heizbaren Rohr, wiederum einer Waschflasche und schließlich einem Gasmesser. Zum Zwecke der Trocknung können dabei zwei Geräte vorgesehen sein, die hintereinandergeschaltet sind, und zwar zunächst ein einen trocknenden Stoff, z. B. Chlorcalcium. Silikagel oder konzentrierte Schwefelsäure, enthaltender Turm und daran anschließend ein Phosphorpentoxyd enthaltendes Rohr. Am Schluß der Vorrichtung können zwei parallel geschaltete, wahlweise einschaltbare Nvaschflaschen angeordnet sein.
D.ie beiliegende Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das zu untersuchende Gas wird mittels des Gerätes a zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit auf die vorgeschriebene Durchgangsgeschwindigkeit eingestellt. In der angeschlossenen Waschflasche b wird das Gas von störenden, flüchtigen sauren oder alkalischen Verbindungen befreit. Die Entfernung des mitgeführten Wasserdampfes erfolgt zweistufig, und zwar zunächst die Hauptmenge im Trockenturm c, der Silikagel, Chlorcalcium oder konzentrierte Schwefelsäure enthält, und daran anschließend in dem Rohr d, in dem sich Phosphorpentoxyd befindet. Das so vorbehandelte Gas wird zur Verbrennung des Sauerstoffes in ein Rohr e geleitet, das Palladiumasbest als Katalysator enthält. Das Rohr e befindet sich in einem Heizofen f, der mit Brenner und Thermometer zur Erreichung und Einhaltung der erforderlichen Temperatur versehen ist. Die Temperatur ist I50 bis 3000 C.
Im weiteren Verlauf des Gasweges folgt ein Karlsruher Hahn g, der es ermöglidit, das Gas entweder in die Atmosphäre abzulassen oder in das Reaktionsrohr Ii einzuleiten. Das Gas wird während des Aufheizens des Ofens f in die Atmosphäre abgelassen; nach erfolgtem Aufheizen erfolgt das Umstellen des Hahnes.
Das Reaktionsrohr h ist mit Magnesiumnitrid gefüllt und befindet sich in einem mittels Brenners heizbaren Ölbad.
Es ist wesentlich, daß die Umsetzung des Gases bzw. des in diesem enthaltenen Wassers mit Magnesiumnitrid bei erhöhter Temperatur erfolgt, da nur in diesem Falle die Umsetzung kleiner Wasserdampfmengen quantitativ verläuft. Die Umsetzung erfolgt nach der Formel Mg3N2+6H2O=2XH3+3Mg(OH)2. An das Rohr lt schließt sich wiederum ein Karlsruher Hahn k an, der es ermöglicht, das Gas in eine der beiden Waschflaschen i wahlweise einzuleiten. In diesen Waschflaschen ist eine eingestellte Säure enthalten, die nach Beendigung der Bestimmung zurücl;titriert wird, um so das aufgefangene Ammoniak zu bestimmen. Die beiden Waschflaschen i sind wiederum an einen Karlsruhe Hahn I angeschlossen, von dem eine Leitung zu einem Gasmesser mit hinter diesem liegender Saugpumpe oder zu einem Aspirator zum gleichzeitigen Durchführen und Messern des Gases fiihrt.
An Hand der bestimmten Ammoniakmenge und an Hand der durchgesaugten Gasmenge läßt sich der Gehalt an Sauerstoff in dem untersuchten Gas bestimmen.
Wie erwiilmt, kann der Gehalt des gebildeten Ammolliaks fortlaufend bestimmt werden, z. B. durch Leitfähigkeitsmessung.
Die Umsetzung von Wasser mit NIagnesiumnitrid zum Zwecke der Wasserbestimmung ist zwar bereits belçannt; nicht bekannt ist dagegen die Anwendung von Magnesiumnitrid zur Bestimmung des Sauerstoffs in Gasen und insbesondere nicht die Anlvendung höherer Temperaturen bei der Umsetzung mit Magnesiumnitrid.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffes in wasserstoffhaltigen Gasen durch katal!! tische Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas vor der Verbrennung von flüchtigen sauren und alkalischen Stoffen sowie Wasser befreit. nach der Verbrennung mit AIagnesiumnitrid bei erhöhter Temperatur umsetzt und das gebildete Ammoniak in an sich bekannter Weise bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Auffangen des gebildeten Ammoniaks die durch gehende Gasmenge bestimmt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daii man den Gehalt an gebildeteln ~3mmoniak in bekannter Weise. z. B. durch Leitfähigkeitsmessung, laufend bestimmt. gegebenenfalis aufzeichnet.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch nachstehend aufgeführte, für den Durchtritt des Gases hintereinandergeschaltete Geräte: Gerät zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit (£z), Waschflasche (b) ,Trockenvorrichtung (c, d), von außen heizbares Rohr (e), welches die Verbrennung fördernde Katalysatoren enthält, Gasablaßhahn (g), Magnesiumnitrid enthaltendes, von außen heizbares Rohr (h), Waschflasche (i), Gasmesser.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Entgegenhaltungen in Betracht gezogen worden.