JPS626532Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、気体中のアンモニア濃度を測定する
アンモニア分析装置に関するものである。

近来、所謂公害問題に関連して、気体中のアン
モニア濃度の正確な測定が問題となつている。こ
こで問題とされるのは、ppm程度の微小濃度の
測定である。

従来、このような微小濃度のアンモニア分析に
は、赤外線吸収法、イオン電極法、溶液導電率法
などが採用されているが、いずれも原理的に、共
存成分ガスの影響が大きく且つ避けがたいという
欠点があつた。また、アンモニアが水に溶けやす
いということが、分析に誤差を生じさせる大きな
因子となつていた。

本考案の目的は、このような不都合を生ずるこ
となく、気体中のアンモニア濃度を正確に測定し
うるアンモニア分析装置を提供することである。

以下、図面を参照しながら実施例を以て、本考
案を説明する。

第１図は、本考案を実施したアンモニア分析装
置の一例を、その要部のみ略図的に示すものであ
る。即ち、第１図において、符号１はサンプリン
グ装置、符号２は第１のNO₂変換器、符号３はア
ンモニア酸化器、符号４は第２のNO₂変換器、符
号５は第１の除湿除塵器、符号６は第２の除湿除
塵器、符号７および８はポンプ、符号９はNO測
定器、符号１１は表示器、符号１４は加熱機構、
符号１５は切換弁をそれぞれ示している。

そのアンモニア含有量を測定すべき測定ガス
は、ポンプ７および８の一方を切換弁１５の切換
に連動的に作動させて、サンプリング装置１側の
流路に負圧を生ぜしめることにより、サンプリン
グ装置１の採取口から吸入される。サンプリング
装置１には、フイルターが内蔵されており、採取
された測定ガスは、上記フイルターにより比較的
大きい塵埃を除去されたのち、切換弁１５により
開かれた流路内に流入する。

一方の流路には、NO₂変換器２、除湿除塵器
５、ポンプ７が配設され、他方の流路には、アン
モニア酸化器３、NO₂変換器４、除湿除塵器６、
ポンプ８が配設されている。また、サンプリング
装置１から、両流路の第１および第２のNO₂変換
器２および４にいたる流通領域は、加熱機構１４
により加熱することができるようになつている。

さて、切換弁１５が、NO₂変換器２の配された
一方の流路側に開いていると、この流路に流入し
た測定ガスは、NO₂変換器２を流過する際、含有
する二酸化窒素NO₂が炭素を還元剤として次のよ
うに還元反応を生じ、一酸化窒素NOに変換され
る。

2NO₂＋Ｃ→2NO＋CO₂ (1) 次いで、一方の流路を流れるガスは除湿除塵器
５にいたり、これを流過する間に冷却により水分
を除去され、さらに目の細いフイルターによりこ
されて、微塵を除去される。このようにして除湿
除塵されたガスはポンプ７により、NO測定器９
へ送られ、NO測定器９よりNO濃度を測定されこ
のようにして測定されたNO濃度は表示器１１に
表示される。上記ガス中に含有される一酸化窒素
は、測定ガス中に当初から含有されていた一酸化
窒素および、NO₂変換器２により反応(1)により２
酸化窒素の還元されたものとの和であるから、こ
のとき表示器１１には、測定ガス中の窒素酸化物
NOの総量が表示される訳である。

NO測定器９としては、公知の任意のものを用
いてよいが、共存ガス成分の影響を受けにくい、
化学発光式のものは、特に有効なものである。

さて、切換弁１５を切換えて、ポンプ８を作動
させると、他方の流路に流入した測定ガスは、ま
ずアンモニア酸化器３を流過する間に、測定成分
たるアンモニアが次のように酸化され、一酸化窒
素に変換される。

4NH₃＋5O₂→4NO＋6H₂O (2) 反応(2)に対する十分な反応効率を得るために、
触媒として、ケイ藻土を担体とする酸化コバルト
が用いられ、アンモニア酸化器３の内部は600゜
乃至750゜の温度に保たれる。反応(2)により生成
される一酸化窒素NOのうちの数％は、次の反応
により二酸化窒素NO₂に変化する。

2NO＋O₂→2NO₂ (3) アンモニア酸化器３を流過したガスは次いで
NO₂変換器４へおくられ、前述した反応(1)により
含有する２酸化窒素NO₂が一酸化窒素NOに変換
される。NO₂変換器４で変換される二酸化窒素
NO₂は、測定ガス中に当初から含まれていた二酸
化窒素および反応(3)により生じた二酸化窒素NO₂
の総量である。この段階で、他方の流路中に流れ
る測定ガス中のアンモニアNH₃と二酸化窒素NO₂
が全て一酸化窒素NOに変換される。

さて、NO₂変換器４を流過したガスは、除湿除
塵器６により、すでに除湿除塵器５に関して説明
した如くして、除湿および微塵の除去がなされ、
その後、ポンプ８によりNO測定器９へ送られ
る。NO測定器９は、上記ガス中の一酸化窒素濃
度をこれに応じた電気信号に変換し、表示器１１
は、これを表示する。ところで、一方および他方
に流入する測定ガス中の窒素酸化物濃度は等しい
から、切換弁１５の切換によりNO測定器９で選
択的に検出される一酸化窒素濃度の差分は、アン
モニア酸化器３において、反応(2)によりアンモニ
アから生じた一酸化窒素量であり、従つて、表示
器１１に表示される両流路のNO測定量の差分が
測定ガス中のアンモニア濃度であることになる。
かくして、該装置により、測定ガス中のアンモニ
ア濃度が測定される。ここで、加熱機構１４の役
割を説明する。すでに述べたように、アンモニア
は水に溶けやすいのであるが、窒素酸化物のう
ち、二酸化窒素も水に溶けやすい。これに反して
一酸化窒素は容易に水にとけない。

そこでもし、サンプリング装置１から、両流路
のNO₂変換器２，４にいたる流通領域で、測定ガ
ス中の水蒸気が凝縮するようなことがあると、測
定ガス中のアンモニアや二酸化窒素は露結した水
滴中に溶解し、測定には大きな誤差が生ずる。従
つて上記流通領域において水蒸気が凝縮しないよ
うに、上記流通領域を加熱機構１４により加熱す
るのである。また、他方の流路を流通する測定ガ
ス中のアンモニアから硫安が生成された場合にも
同様に測定誤差が生ずる。従つて、サンプリング
装置１から少くともアンモニア酸化器３にいたる
流通領域は硫安生成が生じないような温度に加熱
しなければならない。このような加熱をも加熱機
構１４により行なうのである。硫安が生成され
ず、且、水蒸気の凝縮も防ぎうるような温度領域
は、上記流通領域におけるガスの圧力が大気圧程
度であれば略350℃以上である。このようにし
て、NO₂変換器２，４により、NO₂をNOに変換
されたのちは、冷却により除湿をしても一酸化窒
素NOは水にとけにくいので、分析精度の低下を
きたすことはない。

第２図は、本考案を実施した他のアンモニア分
析装置の他の例をその要部のみ略図的に示すもの
である。混同の恐れはないと思われるので、同様
の機能を有するものについては、第１図における
と同じ符号を用いた。

該装置の特徴とするところは以下にのべる点に
存する。

即ち、サンプリング装置１とアンモニア酸化装
置３とを一体化し、サンプリング装置１に採取さ
れた測定ガスを、その一部をNO₂変換器２の側へ
分流したのち直ちにアンモニア酸化装置３に流通
させるようにした点である。このようにすること
により、第１図に示す如き装置の場合に、サンプ
リング装置１からこれと別体のアンモニア酸化装
置３にいたる高温に加熱された流路中で起るかも
しれないアンモニアの化学変化に対する考慮を全
く度外視することができる。また、第２図に示す
装置例では、サンプリング装置１からNO₂変換器
２および４にいたる流通領域では、硫安生成は問
題とならないから、加熱機構１４は、上記流通領
域内で、水蒸気の凝縮を防止しうる程度に上記流
通領域を加熱すればよく、その温度は上記した
350℃より低くて良いので、加熱機構１４におけ
るエネルギー消費を第１図に示す装置に比して減
少させることができる。

ところで、本考案の主たる特徴は、一方の流路
と他方の流路を、測定ガスの流れに関し、ポンプ
７および８の下流で合流させ、合流部に切換弁１
５を設け、両流路を流れ除湿除塵されたガスの任
意の一方を選択的に、同一のNO測定器９に送り
うるようにした点に在る。このようにして、一度
に一定量づつ、両流路に得られた濃度の異なる一
酸化窒素を含むガスを交互にNO測定器９に送る
ことにより、表示器１１に生ずる表示値の周期的
変化から、測定ガス中のアンモニア濃度と、
NOxの総量とを検知することができ、NO測定
器、表示器ともに各１個で足りる。

以上、本考案によれば、気体中のアンモニア濃
度を精度よく連続測定でき、共存ガス成分の影響
を受けにくく、かつ簡単な構造のアンモニア分析
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の１実施例をその要部のみ略
図的に示す図、第２図は本考案の他の実施例を、
その要部のみ略図的に示す図である。 １……サンプリング装置、２……第１のNO₂変
換器、３……アンモニア酸化器、４……第２の
NO₂変換器、５……第１の除湿除塵器、６……第
２の除湿除塵器、７，８……ポンプ、９……NO
測定器、１１……表示器、１４……加熱機構、１
５……切換弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. サンプリング装置１と、このサンプリング装置
   により採取される測定ガスを、独立した２流路に
   分流する手段と、一方の流路中に設けられ測定ガ
   ス中の二酸化窒素を一酸化窒素に還元する第１の
   NO₂変換器２と、上記一方の流路中に、上記測定
   ガスの流れに関して上記第１のNO₂変換器より下
   流に設けられ、流通するガス中の水分および微塵
   を除去する第１の除湿除塵器５と、他方の流路中
   に設けられて測定ガス中のアンモニアを一酸化窒
   素に酸化するアンモニア酸化器３と、上記他方の
   流路中に、上記測定ガスの流れに関して上記アン
   モニア酸化器より下流に設けられる第２のNO₂変
   換器４と、上記他方の流路中に上記第２のNO₂変
   換器よりさらに下流に設けられる第２の除湿除塵
   器６と、両流路に得られる除湿除塵されたガス中
   の一酸化窒素の濃度を定量するNO測定器９と、
   上記サンプリング装置から、上記両流路中の両
   NO₂変換器までの流通領域を、流通するガス中の
   水蒸気の凝縮を防ぎ、硫安の生成を防止しうるよ
   うな温度に加熱する加熱手段と、両流路の合流部
   に配設され、両流路中に得られる除湿除塵された
   ガスを選択的に、同一のNO測定器に送りうる切
   換弁１５とを有する、アンモニア分析装置。