DE877506C

DE877506C - Verfahren zur Bestimmung von in Gasgemischen gasfoermig vorhandenen Sauerstoffverbindungen

Info

Publication number: DE877506C
Application number: DE1949P0038547
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Tramm
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1949-04-02
Filing date: 1949-04-02
Publication date: 1953-05-26

Description

Verfahren zur Bestimmung von in Gasgemischen gasförmig vorhandenen Sauerstoffverbindungen Zusatz zum Patent 838 069 In der Patentschrift 838 o6g wurde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Sauerstoffspuren, beschrieben, die in industriellen Gasen, beispielsweise in Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen, vorhanden sind. Bei diesem Verfahren wird nach sorgfältiger Trocknung des zu untersuchenden Gasgemisches der darin vorhandene Sauerstoff mit im Gemisch vorhandenem oder besonders zugesetztem Wasserstoff katalytisch in Wasserdampf übergeführt. Der den Katalysator verlassende Gasstrom wird sodann gegen einen Spiegel geblasen, der mit verdampfender flüssiger Luft oder auf andere Weise tiefgekühlt wird. Bei ausreichend tiefer Temperatur schlägt sich der aus den vorhandenen Stauerstoffspuren katalytisch entstandene Wasserdampf in Form eines Wasserfilms auf der Spiegeloberfläche nieder. Hierdurch wird der normale Weg eines Lichtstrahles unterbrochen, der von einer Lichtquelle zunächst auf den Spiegel und von dort auf eine Photozelle fällt. Sobald die Photozelle nicht mehr voll belichtet ist, betätigt sie eine Relaisschaltung, welche die weitere Kühlung des Spiegels unterbricht. Auf diese Weise wird die Spiegeltemperatur dauernd auf dem Taupunkt des Gasfeuchtigkeitsgehaltes gehalten. Aus dieser Temperatur läßt sich rechnerisch der jeweilige Feuchtigkeitsgehalt und damit der ursprüngliche Sauerstoffgehalt des untersuchten Gases ermitteln und ablesbar registrieren.
Diese Methode ist außerordentlich empfirrdlich, denn mit ihrer Hilfe kann ein Gehalt von O,OI bis 0,0005 0/o Sauerstoff noch mit befriedigender Genauigkeit ermittelt und fortlaufend aufgezeichnet werden. Auch Alarmvorrichtungen oder sonstige Regeleinrichtungen lassen sich auf diesem Wege steuern, die beim Überschreiten eines bestimmten Sauerstoffgehaltes in Tätigkeit treten.
Es wurde nun gefunden, daß man dieses Verfahren nicht nur zur dirmittlung von spurenweise vorhandenem freiem Sauerstoff, sondern auch zur Bestimmung von im Gasgemisch vorhandenen Sauerstoffverbindungen benutzen kann. Zu diesem Zweck werden die zu untersuchenden Gase nach sorgfältigster Trocknung zunächst über einen Katalysator geleitet, der mit Hilfe von im Gasgemisch vorhandenem Wasserstoff oder mit zugesetztem reinstem Wasserstoff die Sauerstoffverbindunigyen in Wasserdampf und sauerstofffreie Verbindungen überführt, worauf die Gase gegen einen Spiegel geblasen werden, der so weit gekühlt ist, daß an ihm die Wasserdampfkondensation beginnt, die Spiegeltemperatur also den Taupunkt des bei der katalytischen Gasbehandlung entstandenen Wassergehaltes angibt und dieser Taupunkt an einem zweckmäßig auf Prozente der gasförmigen Verunreinigung geeichten elektrischen Temperaturmeßgerät sichtbar gemacht wird.
Mit der erfindungsgemäßen Arbeitsweise kann man beispielsweise einen spurenweisen Gehalt von Kohlenoxyd, Kohlendioxyd; Kohlenoxydsulfid; Sehwefelsauerstoffverbindunigen und organischen Sauerstoffverbindungen bestimmen. Die zu unlersuchenden Gase müssen vorher in besonders sorgfältiger Weise, z. B. mit Phosphorpentoxyd getrocknet werden, bevor sie über den Umwandlungskontakt strömen. Die Rediuktion der -sauerstoffhaltigen Gasverunreinigunbaen erfolgt mit im Gas bereits vorhandenem oder mit zugesetztem Wasserstoff. Bei Verwendung von zugesetztem Wasserstoff ist sorgfältig darauf zu achten, daß dieser Wasserstoff völlig frei von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Verbindungen ist.
Der zur Anwendung kommende Katalysator richtat sich nach der Art der sauerstoffhaltigen Verunreimgaingen, die bestimmt werden sollen. Zur Ermittlung eines Gehaltes an Kohlenstoffoxyden können Kontakte verwendet werden, die das Wassergasgleichgewicht katalysieren und die Kohlenstoffoxyde in Methan und Wasserdampf überführen.
Mit ausreichendem Überschuß an Wasserstoff läßt sich dieses Gleichgewicht stets quantitativ auf der Wasserseite verwirklichlen.
Bei Schwefelsauerstoffverbindungen oder organischen 5 auerstoffverbindungen massen geignete Katalysatoren von Fall zu Fall znveckmlälßigy ausgewählt werden.
Die katalytisch behandelten Gase, die den Sau erstoffinhalt der zu ermittelnden Verunreinigungen in Form von Wasserdampf enthalten, werden nach dem Verfahren des Hauptpatentes nunmehr gegen einen tiefgekühlten Spiegel geblasen, der einen Lichtstrahl in eine Photozelle wirft. Beim Erreichen des Taupunktes beschlägt sich die Spiegeloberfläche mit einem Wasserfilm und unterbricht oder vermindert die der Photozelle zufließende Lichtmenge.
Hierdurch wird eine Relaisschaltung betätigt und die weitere Kühlung des Spiegels uuterbrochen. Aus der eingeregelten Spiegeltemperatur ergibt sich der Wasserdampfgehalt und daraus durch rechnerische Übertragung unmittelbar der Gehalt an den zu ermittelnden Verunreinigungen, z. B. an Kohlenstoffoxyden (CO + CO2).
Wenn das zu untersuchende Gasgemisch neben Sauerstoffverbindungen noch freien Sauerstoff enthält, dann muß eine zweistufige Untersuchung durchgeführt werden. Nach sorgfältigster Trocknung wird das Gasgemisch mit Hilfe des im Hauptpatent beschriebenen Verfahrens zunächst auf seinen Sauerstoffgehalt geprüft. Hierbei entsteht Wasserdampf, der an einem ersten Spiegel durch Tiefkühlung bestimmt wird. Das diese Spiegelkammer verlassende Gas wird sodann über einen zweiten Katalysator geleitet, der die Sauerstoffverbindungen mit vorhandenem oder zugesetztem Wasserstoff zu reduzieren vermag. Dieser katalytischen Behandlung ist ein zweiter, ebenfalls tiefgekühlter Spiegel nachgesohaltet. An diesem Spiegel fällt sich der insgesamt vorhandene Wasserdampf ermitteln. Durch Differenzbiidung der am ersten und zweiten Spiegel erhaltenen Analysenwerte läßt sich sodann auf rechnerischem Wege neben dem Gehalt an freiem Sauerstoff auch ein Gehalt an Sauerstoffverbindungen zahlenmäßig feststellen.
Wenn das zu prüfende Gasgemisch nicht völlig trocken ist, dann muß sein Feuchtigkeitsgehalt vorher in geeigneter Weise festgestellt werden.
Darauf wird das vorhandene Feucihtigkeitswasser mit Hilfe von Phosphorpentoxyd sorgfältig entfernt. Danach kann die erfindungsgemäile Bestimmung des freien Sauerstoffs und der Sauerstoffverbindungen erfolgen.
Man kann das Gas aber auch ohne zwischengeschaltete Trocknung über den zur Reduktion des freien Sauerstoffs bestimmten Katalysator und einen nachgeschalteten tiefgekühlten Spiegel leiten.
Sein Taupunkt liefert den gesamten Wasserdampfgelialt. Durch Differenzbildung mit dem am ersten Spiegel ermittelten Feuchtigkeitswert läßt sich hieraus der im Gas vorhandene Gehalt an freiem Sauerstoff feststellen. Zur Bestimmung etwa außerdem noch vorhandener 5 auerstoffverbindungen kann das Gas schließlich noch über einen weiteren Katalysator geleitet werden, der die Sauerstoffverbindungen katalytisch reduziert. Dann strömt das Gasgemisch gegen einen dritten tiefgekühlten Spiegel, dessen Taupunkt die entstandene Gesamtmenge an Wasserdampf ergibt. Durch rechnerische Methoden ergibt sich hieraus unter Differenzbildung der verschiedenen Werte neben dem Gehalt an Wasserdampf und freiem Sauerstoff auch noch der Gehalt an Sauerstoffverbindungen, der in dem zu untersuchenden Gasgemisch vorhanden ist.

Claims

PATENTANSPRÜCH: I. Verfahren zur Bestimmung von Sauerstoff in Gasgemischen nach Patent 838 o69, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung von ge- bundenem Sauerstoff die zu untersuchenden Gase nach sorgfältiger Trocknung zunächst über einen Katalysator geleitet werden, der mit vorhandenem oder zugesetztem reinstem Wasserstoff die 'Sauerstoffverbindungen katalytisch in Wasserdampf und sauerstofffreie Verbindungen überführt, worauf die Gase gegen einen Spiegel geblasen werden, der so weit gekühlt wird, daß an ihm die Wasserdampfkondensation beginnt, die Spiegeltemperatur also den Taupunkt des bei der katalytischen Gasbehandlung entstandenen Wassergehaltes angibt und dieser Taupunkt an einem zweckmlätßig auf Prozente der gasförmigen Verunreinigungen geeichten elektrischen Temperaturmeßgerät sichtbar gemacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem gleichzeitig vorhandenen Gehalt an freiem Sauerstoff zweistufig derart gearbeitet wird, Idaß in der ersten Stufe gemäß Patent 838 o69 zunächst der freie Sauerstoff und danach durch Differenzbildung der Gehalt an Sauerstoffverbindungen ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch nach der Feststellung seines Feuchtigkeitsgehaltes einerseits über Katalysatoren geleitet wird, die eine Sauerstoffhydrierung bewirken, und/oder andererseits über Katalysatoren geführt wird, die eine Reduktion von 5 auerstoffverbindunigen bewirken, worauf das Gas nach jedem Katalysator gegen einen tiefgekühlten Spiegel geblasen wird, aus deren Wasserdampfkondensationstemperaturen Wassergehalte bestimmt werden, die durch Differenzbildung mit dem vorher bestimmten Wassergehalt und einem gegebenenfalls bestimmten Gehalt an freiem Sauerstoff den Gehalt an Sauerstoff und/oder Sauerstoffverbindungen angeben.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 470 873, 510 953.