DE810323C

DE810323C - Verfahren zur selbsttaetigen Analyse von technischem Sauerstoff

Info

Publication number: DE810323C
Application number: DEP22953A
Authority: DE
Inventors: Alfons Hoelzl; Ernst Dr-Ing Karwat
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1948-11-28
Filing date: 1948-11-28
Publication date: 1951-08-09

Description

Verfahren zur selbsttätigen Analyse von technischem Sauerstoff Obwohl verschiedene Verfahren zur selbsttätigen und schreibenden Analyse von Gasgemischen bekannt sind, besteht immer noch ein Bedürfnis nach selbsttätigen bzw. schreibenden Geräten zur Anzeige der Reinheit technisch erzeugten Sauerstoffs. Die vorhandenen Geräte erfüllen die Forderung nicht, daß ein Unterschied in der Sauerstoffreinheit von 0,05 O/o bei Reinheitsgraden von 98,5 bis 99,8 0/, gut sichtbar angezeigt werden soll.
Das Verfahren zur selbsttätigen Analyse von technischern Sauerstoff oder zum fortlaufenden Aufschreiben der Reinheit technischen Sauerstoffs gemäß der Erfindung besteht darin, daß aus einem gleichbleibenden Strom des zu untersuchenden Gases der Sauerstoff mit einem flüssigen Absorptionsmittel entfernt wird und sodann der aus Argon und Stickstoff bestehende Gasrest einem gleichbleibenden, gemessenen Strom technischen Wasserstoffs beigefügt und die mit der Sauerstoffreinheit wechselnde Zunahme des Gehaltes an Argon und Stickstoff in dem beigefügten Wasserstoff als Unterschied physikalischer Eigenschaften der erzeugten Wasserstoff-Argon-Stickstoff-Mischung im Vergleich zu dem zum Zumischen benutzten technischen Wasserstoff in dem Meßgerät bestimmt wird.
Ein Fortschntt gegenüber den bekannten Analysengeräten für Sauerstoff, bei denen der Sauerstoff mit Wasserstoff verbrannt wird, besteht z. B. in der Verwendung eines (flüssigen) Absorptionsmittels für den Sauerstoff. Bei der bisher üblichen Verbrennung des Sauerstoffs mit Wasserstoff geht die Verunreinigung des Wasserstoffs in der gleichen Größenordnung wie die des Sauerstoffs in das Endresultat ein, was eine fortlaufende Überwachung der Wasserstoffreinheit nötig macht. Mißt man, um diese Schwierigkeit zu umgehen, die bei der Verbrennung entstehende Kontraktion, so ist es notwendig, das Volumen der dem Gerät zugeführten Mengen von Sauerstoff und Wasserstoff auf 1 °/oo genau festzulegen, damit die geforderte Schärfe des Endresultates, nämlich 0,05 0/0 Verunreinigungen im Sauerstoff, erreicht werden kann.

Claims

Weitere Vorteile des Meßverfahrens nach der Erfindung sind folgende: Das Meßergebnis ist unabhängig von der Reinheit des benutzten technischen Wasserstoffs, weil in diesem nur der zusätzliche Argon-und Stickstoffanteil, der den Rest des zur Untersuchung gelangendes Gases nach der Absorption des Sauerstoffs darstellt, gemessen wird. Diese Unabhängigkeit ist wichtig, weil der Stickstoffgehalt des technischen Wasserstoffs von ähnlicher Größenordnung ist wie der des Sauerstoffs. Ferner werden nur geringe, leicht zu erfüllende Ansprüche an die Genauigkeit der Messung der dem Gerät zugeführten Mengen an Sauerstoff und Wasserstoff gestellt. Es genügt eine Genauigkeit von einigen Prozent, wenn die Sauerstoffreinheit auf 0,05 0/o genau gemessen werden soll, denn die aus dem Sauerstoff entstehende Restgasmenge und ebenso die Konzentration des in den Wasserstoff eingespeisten Restgases in diesem ist den angewandten Mengen von Sauerstoff und Wasserstoff direkt proportional. Fehler in der Größenordnung von I °/o bei der Mengenmessung b'ewirken auch nur Fehler in der Größenordnung von I °/o bei der Angabe der Menge des Gasrestes. Hierdurch gelingt es, die sehr hohe Anforderung an das Analysengerät zu erfüllen, daß eine Änderung der Sauerstoffreinheit beispielsweise von 99,20 auf 99,15 0in mit Sicherheit angezeigt werden soll.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Abbildung erläutert.

Aus der Rohrleitung 1 wird unter dem durch die Tauchung 2 bestimmten Druck stündlich ein Liter des zu prüfenden technischen Sauerstoffs mit Regulierventil 3 über die mit Druckabfallmesser 4 ausgestattete Meßdüse 5 einem von alkalischer Natriumhydrosulfitlösung durchflossenen Pettenkoferwäscher 6 zugeführt, in dem der Sauerstoff absorbiert wird. Der z. B. 0,5 O/o = 5 cm3 stündlich betragende Gasrest von Argon und Stickstoff wird im Mischraum 7 fortlaufend mit 500 cm3/h technischen Wasserstoffs von z. B. 99,9 0/o H2 und 0,I °/o Na-Gehalt gemischt. Die Zumischung des Wasserstoffs erfolgt aus Leitung 8 über Vordruckregler 9, Regulierventil 10 und Meßdüse II mit Druckabfallmesser 12. In den Mischraum 7 tritt der Wasserstoff durch die Leitung 13 und verläßt ihn zusammen mit dem Argon-Stickstoff-Rest des Sauerstoffs über Leitung 14. Im Meßgerät I5 durchströmen stündlich 499,5 cm3 H2 und 5,5 cm3 Ar + N2 die Meßkammer I6, also Wasserstoff von 98,9 0/o Reinheitsgrad. Der Vergleichsmeßkammer I7 wird durch Leitung8 Wasserstoff gleicher Reinheit wie aus Leitung 8, also mit 99,9 °/o H2 und 0,I O/, N2 zugeführt. Der Unterschied des Wasserstoffgehaltes bei den die Kammern I6 und 17 durchströmenden Gasen beträgt also 99,9 0/o bis 98,90/0 = 1,00/0. Bei gegebenem Verhältnis der durch die Düsen 5 und II strömenden Sauerstoff- und Wasserstoffmenge hängt der Unterschied nur von der Menge des Argon-Stickstoff-Restes aus dem untersuchten Sauerstoff ab. Der Unterschied kann durch Vergleich der Wärmeleitfähigkeit, des Brechungsvermögens, der Schallgeschwindigkeit oder anderer physikalischer Eigenschaften gemessen werden. Vorteilhaft ist es, den Unterschied durch Wärmeleitfähigkeitsmessung festzustellen, weil hierfür schreibende Geräte hoher Empfindlichkeit im Handel sind. Das schreibende Meßgerät 15 wird entsprechend der Sauerstoffreinheit nach Prozenten geeicht. Im Dauerbetrieb wird dem Niveaugefäß 19 kontinuierlich eine der verbrauchten Hydrosulfitlösung gleiche Menge frischer Lösung zugeführt und die verbrauchte Lösung am Überlaufbecher 20 abgeführt. Mit Niveaugefäß 19 und Überlaufrohr 20 werden auch Volumenänderungen der im Wäscher 6 befindlichen Flüssigkeit, die durch Änderungen der Temperatur oder der Dichte der Lösung eintreten können, abgeglichen. Der Mischraum 7 kann mit Hilfe der Verbindungsleitung 21 bei entsprechender Stellung der Dreiweghähne 22 und 23 überbrückt werden, so daß beide Meßkammern I6 und 17 zwecks Nullpunkteinstellung des Meßgerätes 15 mit dem gleichen Gas gespeist werden können.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird also im wesentlichen der Ar-N2-Rest des Sauerstoffs mit Wasserstoff gemischt, wobei seine Konzentration im Wasserstoff sich zu der im Sauerstoff wie die Sauerstoffmenge zur Wasserstoffmenge verhält.

Im Fall des Beispiels entspricht die Konzentration von 0,5 0!o Ar + N2 im Sauerstoff einer Zunahme der Konzentration an Ar + N2 im Wasserstoff um I °/0. Der Gehalt des Wasserstoffs in der Meßkammer 16 an Argon und Stickstoff und damit die Meßgenauigkeit läßt sich also steigern, indem man die Wasserstoffmenge klein gegenüber der Sauerstoffmenge macht. Das unterschiedliche physikalische Verhalten von Argon und Stickstoff spielt dabei so lange keine Rolle, als der Gesamtgehalt an diesen Gasen im Wasserstoff klein gegenüber dem Gehalt an Wasserstoff ist, dessen Dichte, Licht- und Brechungsvermögen, Wärmeleitfähigkeit oder Schallgeschwindigkeit stark von denen des Argons und des Stickstoffs abweichen.

PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur selbsttätigen Analyse von technischem Sauerstoff oder zum fortlaufenden Aufschreiben der Reinheit technischen Sauerstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem gleichbleibenden Strom des zu untersuchenden Gases der Sauerstoff mit einem flüssigen Absorptionsmittel entfernt wird und sodann der aus Argon und Stickstoff bestehende Gasrest einem gleichbleibenden, gemessenen Strom technischen Wasserstoffs beigefügt und die mit der Sauerstoffreinheit wechselnde Zunahme des Gehaltes an Argon und Stickstoff in dem beigefügten Wasserstoff als Unterschied physikalischer Eigenschaften der er- zeugten Wasserst off-Argon- Stickstoff-Mischung im Vergleich zu dem zum Zumischen benutzten technischen Wasserstoff in dem Meßgerät bestimmt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur selbsttätigen Analyse von technischem Sauerstoff nach Anspruch I, gekennzeichnet durch den Zusammenbau von an sich bekannten Einrichtungen zum Zumessen konstanter Mengen von Sauerstoff und Wasserstoff (Teile 4 5, II, 12 der Zeichnung), zum Absorbieren des Sauerstoffs durch eine Flüssigkeit (Absorber 6), zum Mischen des Argon-Stickstoff-Restes mit Wasserstoff (Mischkammer 7) mit einem Meßinstrument 15 für die registrierende Bestimmung der Zunahme des Argon-Stickstoff-Gehaltes im Vergleichswasserstoff.