NL8004827A - Inrichting voor het continu meten van de koolwaterstofconcentratie in een aantal afzonderlijke proefstromen middels vlamioniseringsdetectoren. - Google Patents

Description

! r i -1- 21487/JF/jl

Aanvrager: Ratfisch Instruraente, München, Bondsrepubliek Duitsland.

Korte aanduiding: Inrichting voor het continu meten van dë koolwaterstof-concentratie in een aantal afzonderlijke proefstromen middels vlamioniseringsdetectoren.

5

De uitvinding.heeft betrekking op een inrichting voor het continu meten van de koolwaterstofconcentratie in een aantal afzonderlijke proefstromen middels vlamioniseringsdetectoren, in het bijzonder voor continue bewaking van de benedenexplosiegrens in belagingsinstallaties.

10 De tbepassing van vlamionisering en het gebruik van vlamioni seringsdetectoren voor de meting van de koolwaterstofconcentratie in gassen of lucht kljn bekend.

Een dergelijke detector bevat een door een brandgas gevoede vlam, welke of ïn lucht of in zuurstof brandt, ,en waarin een stroom van 15 de substantie wordt ingevoerd, waarvan het koolwaterstofgehalte gemeten dient te worden. Aan de elektroden van de detectoren wordt een gelijk- % spanning gelegd. Tussen de elektroden vloeit dan een stroom, welke een functie is van het stroomaandeel van koolwaterstoffen in het monster. Dit is bij benadering rechtevenredig met het aantal koolwaterstofatomen, welke 20 per tijdseenheid in de vlam worden ingebracht.

Vlamioniseringsdetectoren worden bijvoorbeeld bij de uitlaatgasmetingen van motorvoertuigen maar ook in de chemische en petrochemische >·.·:·* ' 'industrie ingezet: \

Een ander gebied van de techniek, waarin gassen of dampen ont-25 staan, welke explosief kunnen zijn en bewaakt dienen te worden, is het gebied van de belagingsinstallaties in de ruimste zin des woords.

In-de elektro-industrie bijvoorbeeld worden draden met isoleer-stoffen belaagd of ommanteld, in de meubelindustrie wordt spaanplaat met fineer belaagd en iets soortgelijks geldt voor de bouwindustrie, waarin 30 bouwplaten, dragers en dergelijke met kunststof lagen worden vervaardigd, ook voor de verpakkingsindustrie, waarbij de banen uit een dragermateriaal aan één zijde of aan beide zijden met kunststoflagen worden bekleed.

Gemeenschappelijk voor deze werkwijzen is dat de bèlaagde materialen of werkstukken door drooginrichtingen worden gevoerd, waarin de 35 bij het belagen toegepaste oplossingsmiddel tijdens het droogproce3 uit het drogende materiaal in dampvorm uittreedt en afgevoerd dient te worden.

Deze oplossingsmiddeldampen kunnen zeer explosief zijn en worden in de regel in een naverbrandingsinstallatie geleid en daar verbrand 8004827

*' V

« -2- 21487/JF/jl » of aan een oplossingsmiddelterugwininstallatie toegevoerd.

Daarbij is er op te letten, dat deze oplossingsmiddeldampen zichzelf niet ontsteken, hetgeen tot een ernstige explosie en verwoesting van de totale belagingsinstallatie kan voeren, maar dat daarentegen de 5 concentratie ervan voldoend ver van de zogenaamde benedenexplosie-grens ervan verwijderd ligt.

‘Een drooginstallatie, welke na een belagingsinstallatie van de bovengenoemde soort is geschakeld, omvat een aantal enkele droogkamers, waarin de oplosmiddeldampen met onderscheidenlijke concentratie ontstaan, 10 welke alle bewaakt dienen te worden.

Er werd dan ook reeds voorgesteld hierin de afzonderlijke droogkamers onstane gassen of dampen met behulp van processen voor warmteontwikkeling te bewaken.

Nadelig bij deze werkwijze is dat de katalysatoren relatief 15 traag reageren en de aanspreektijd ervan op veranderingen van de concentratie meerdere seconden bedraagt. Verder zijn ze voor 2eer geringe aandelen aan koolwaterstoffen in te meten gassen niet gevoelig genoeg. Bovendien worden de katalysatoren door stoffen vergiftigd, welke in lakgrond-stoffen zijn vervat, bijvoorbeeld zware metalen of zwavelverbindingen,waar-20 door de inzetfcijd tot enige uren wordt beperkt. Bovendien kunnen bij het aanwezig zijn van siliconen de katalysatoren, respectievelijk de drager-. . materialen ervan door de siliconen aan elkaar kleven.

Verder werd voorgesteld van elke droogkamer een monster van de te meten gassen via een pijpleiding te onttrekken en middels overeenkomsti-25 ge stuurventielen elk van deze monsters na elkaar door een vlamioni-seringsdetector te leiden, waarbij het koolwaterstofaandeel van de afzonderlijke monstergashoeveelheden werd gemeten.

Nadelig hierbij is bovenal de bij dit systeem onvermijdelijke discontinue meting. Ook staat van de totale voor elke monstergas hoeveel-30 heid ter beschikking staande tijd slechts een breukdeel ervan voor de eigenlijke meting ter beschikking, aangezien voor het begin van de meting de resten van het voorgaande monster uit de leidingen en de brander van de detector uitgespoeld dienen te worden. Wanneer bijvoorbeeld elke tien seconden op een ander monster wordt overgeschakeld, dan zijn acht secon-35 den vereist om de resten van het vorige monster te verwijderen en slechts twee seconden staan ter beschikking voor de eigenlijke meting. Ook hier is het echter niet met de laatste zekerheid uit te sluiten dat in het meet-gas nog resten van het voorgaande monster aanwezig zijn. Tenslotte is het 8004827 e , i * -3- 21487/JF/jl monsteromschakelsysteem, dat wil zeggen een magneetventiel voor ellemon-sterleiding, alsmede een overeenkomstige elektrische of elektronische aansturing, relatief kostbaar en zijn meetwaardegeheugens noodzakelijk. om een kwasi-continue besturing, respectievelijk meting te verkrij- · 5 gen.

Een continue meting en bewaking van de gassen in alle droogka-mers was dan ook slechts bereikbaar,wanneer voor elke droogkamer een vlam-ioniseringsdetector met overeenkomstige toevoerleidingen werd toegepast.

Aan de uitvinding ligt dan ook de doelstelling ten grondslag, 10 een inrichting van een in de aanhef genoemde soort te verschaffen, welke het mogelijk maakt de koolwaterstofconcentratie van-.een aantal verschillende gasstrómen continu en op vergelijkbare wijze te meten, respectievelijk te bewaken.

i Volgens de uitvinding wordt dit verwezenlijkt, doordat aan elke 15 proefstroom een vlamioniseringsdetector is toegevoegd, waaraan de proef-stroom van het moment afzonderlijk toevoerbaar is. en dat alle vlamionise-ringsdetectoren in een gemeenschappelijke kamer zijn aangebracht, welke op een gegeven temperatuur wordt gehouden.

Deze maatregelen maken een continue bewaking van de gassen in 20 elke afzonderlijke droogkamer mogelijk, alsmed-e de onderlinge vergelijking ervan zonder storende invloeden op grond van onderscheidenlijke of wisselende temperaturen. .

Aangezien de vlamioniseringsdetectoren een responstijd hebben van beneden de één seconde, kunnen zonder vertragingen overeenkomstige 25 maatregelen worden getroffen, wanneer de samenstelling van een monstergas op een ongewenste wijze verandert, dat wil zeggen bijvoorbeeld te dicht naar de benedenexplosiegrens beweegt,.waarbij het echter gewenst is in de nabijheid, bijvoorbeeld bij 25* van de benedenexplosiegrens van de gassen'•of dampen te werken, om de voor de naverbranding vereiste 30 aanvullende energie zo gering mogelijk te houden.

Tenslotte kunnen gassen of dampen, waarvan de koolwaterstofconcentratie onder de voor de atmosfeer toelaatbare grens ligt, direct in de atmosfeer worden afgevoerd.

Doelmatigerwijze ligt de temperatuur in de kamer rond ongeveer 35 180 °C, dat wil zeggen boven het dauwpunt van de bewuste dampen of gas sen.

Bij voorkeur worden alle vlamioniseringsdetectoren door een gemeenschappelijke brandgastoevoer en een gemeenschappelijke brandlucht- 8004827 % -4- 21487/JF/jl «* ( • * * · ,. · £ ·α*2 toevoer gévoed en worden deze verder aan een gemeenschappelijke elektrische energiebron aangesloten.

Het brandgas, de brandlucht en het proef- of monstergas kunnen hierbij via cappilairen aan de detectoren worden toegevoerd.

5 In een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding worden bij voorkeur ook hulpaggregaten, zoals drukregelaars en toevoerleidingen voor brandgas, brandlucht en monstergas, alsmede pompen voor de afzonderlijke monstergassen in de gemeenschappelijke kamer ondergebracht.

Op deze wijze worden voor de hulpaggregaten en in het bijzonder 10 voor de toevoerleidingen, gelijke en constante temperatuurverhoudingen geschapen.

Een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zal nu als , voorbeeld aan de hand van de tekening worden verklaard, in welke tekening: fig. 1 schematisch een bekende vlamioniseringsdetector voor- 15 stelt; en fig. 2 schematisch twee vlamioniseringsdetectoren toont, welke samen met de hulpaggregaten in een gemeenschappelijke kamer,zijn onderge-bracht. en welke op een gegeven temperatuur wordt gehouden.

Fig. 1 toont een vlamioniseringsdetector 10 met een behuizing, 20 waarin een brander 12 is aangebracht. In de behuizing zijn verder in het bereik van de brander vlamelektroden,respectievelijk een ringelektrode 14 en een staafelektrode 16 aangebracht, welke middels leidingen 18, 20 ·''·'· ' met'eèn niet-getoonde elektrische energiebron zijn verbonden.

De brander 12 wordt middels een leiding 22 voorzien van een 25 oxyderingsmiddel, bijvoorbeeld synthetische lucht, middels leiding 24 van een brandgas, bijvoorbeeld waterstof, en middels een leiding 26 van het te onderzoeken monstergas. Aan de elektroden 14 en 16 ligt een gelijkspanning en vanwege ioniserlng in het bereik van de vlam van de brander, vloeit daartussen een stroom, welke een functie is van het stroomaandeel 30 aan koolwaterstoffen in het te onderzoeken gas.

Branders van deze soort, maken het mogelijk concentraties van enige ppm tot in het hoge procentbereik lineair te meten. De responsie-tijd liggen beneden de één seconde en de tussen de elektroden vloeiende stroom is bij benadering rechtevenredig met het aantal koolwaterstofato-35 men, welke per tijdseenheid in de vlam worden ingebracht en daarmee de benedenexplosiegrens van de onderschèidenlijke,koolwaterstoffen.

De detector 10 in fig. 1 is verder van een uitvoer 28 voor de afvoer van de verbrandingsgassen voorzien.

8004827 η * -5- 21487/JF/jl

De inrichting volgens de uitvinding,getoond in fig. 2,omvat een kamer 30, welke verhit wordt en middels een niet-getoonde tem-peratuurregelaar op een in hoofdzaak constante temperatuur, bijvoorbeeld op 180 °C wordt gehouden, 5 In de kamer 30 zijn twee vlamioniseringsdetectoren 32, 34,in het hiernavolgende afgekort FID genoemd, ondergebracht, waarbij echter wordt benadrukt, dat ook een groter aantal FID’s in de kamer 30 aangebracht kan worden en in de praktijk ook wordt* aangebracht.

Beide FID’s wórden middels een gemeenschappelijke leiding 36 10 voorzien van brandlucht, waarvan de druk middels een drukregelaarventiel 38 wordt ingesteld en door een manometer 40 wordt aangegeven. Middels * een gemeenschappelijke leiding 42 worden de beide FID's van brandgas, bijvoorbeeld waterstof voorzien, waarvan de druk door een drukregëlven-tiel 44 wordt ingesteld en door een manometer 46 wordt getoond.

15 *- De FID'32, verkrijgt middels een leiding 50 en een pomp 52 een monstergas toegevoerd, welk bijvoorbeeld uit een droogkamer van een be-lagingsinrichting wordt afgenomen, zoals hierboven toegelicht. Middels een drükregelventiel 58 wordt de tegendruk in een lijn 50 ingesteld en door een manometer 60 aangeduid.

20 De FID 34 wordt middels een leiding 54 en een pomp 56 van een ander monstergas voorzien, dat bijvoorbeeld uit een andere droogkamer van de hiervoor genoemde belagingsinriehting stamt. De druk in de leiding ' ' ' 54 wordt door een drükregelventiel 62 ingesteld en door een manometer 64 weergegeven.

25 De brandlucht, het brandgas en het monstergas worden aan beide detectoren middels cappilairen 48 toegevoerd en het overschot afgevoerd, respectievelijk eventueel in de kringloop van dat moment teruggevoerd, zoals dat door pijl 82 is aangegeven.

De FID 34 heeft een staafelektrode 70 en een ringelektrode 80 30 en de FID 32 heeft een staafelektrode 68 en een ringelektrode 78. De beide staafelektroden 68 en 7Q zijn middels een gemeenschappelijke elektrische leiding 66 aan een elektrische spanningsbron 72 van bijvoorbeeld 200 V aangesloten. De beide ringelektroden 78 en 80 zijn met afzonderlijke versterkers verbonden, welke een gemeenschappelijke spanningsvoeding 74 35 van bijvoorbeeld + 15V hebben.

In plaats van een staaf-en een ringelektrode kunnen ook twee halve ringelektroden worden toegepast, waèrvan elk in de vorm van een halve ring met een omtrekshoek van bijvoorbeeld 180° is uitgevoerd, 8004827 * v * -6- 21487/JF/jl

Zoals uit fig. 2 blijkt, zijn tezamen met beide FID’s de toe-voerleidingen ervan en de hulpaggregaten in de gemeenschappelijke kamer 30 aangébracht, zodat de FID’s, de toevoerleidingen,. de cappilairen en de hulpaggregaten alle op dezelfde temperatuur worden gehouden, waardoor 5 onjuiste meetwaarden ten gevolge van de onderscheidenlijke temperaturen zijn uitgeschakeld. Alle FIDrs hebben een gemeenschappelijke luchtvoeding en gemeenschappelijke brandgasvoeding en de elektroden ervan liggen aan dezelfde spanningsbronnen.

De afzonderlijke monstergassen, die bijvoorbeeld uit verschil-10 lende droogkamers van de belagingsinrichting stammen, worden echter aan afzondelrijke FID’s toegevoerd, waarbij telkens één FID telkens één mon- * stergas ontvangt, respectievelijk telkens met één droogkamer is verbonden.

De inMchting volgens de onderhavige uitvinding maakt het daarmee mogelijk meerdere meetplaatsen continu onder handhaving van zeer 15 korte responstijden te bewaken en daardoor onjuiste meetwaarden ten gevolge van verschillende temperaturen uit te schakelen.

-CONCLUSIES- 8004827

Claims (6)

1. Inrichting voor het continu meten van.de koolwaterstofcon-centratie in een aantal afzonderlijke proefstromen middels vlamionise- 5 ringsdetectoren, in het bijzonder voor continue bewaking van de beneden-explosiegrens in belagingsinstallaties, met het kenmerk, dat aan elke - proefstroom een vlamioniseringsdetector (32, 34) is toegevoegd, waaraan dé proefstroom van het moment afzonderlijk toevoerbaar is en dat alle vlamioniseringsdetectoren in een gemeenschappelijke kamer (30) zijn aan- 10 gebracht, welke op een gegeven temperatuur wordt gehouden.

2. Inrichting volgens concusie 1, met het kenmerk, dat de temperatuur in hoofdzaak 180 °C bedraagt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat alle vlamioniseringsdetectoren (32» 34) door een gemeenschappelijke brand- 15 gastoevoer (42) en door een gemeenschappelijke brandluchttoevoer (36) worden gevoed.

4. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat alle vlammenioniseringsdetectoren (32, 34) aan een gemeenschappelijke energiebron (72, 74) zijn aangesloten.

5. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het brandgas, de brandlucht en het proefgas middels capillairen (48) aan de vlamioniseringsdetectoren (32, 34) toevoerbaar 'l'’ ' ·" zijn. ' ^ - ...

6. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, 25 met het kenmerk, dat in de gemeenschappelijke kamer (30) ook hulpaggre-gaten, zoals drukregelaars (38, 44, 58, 62) en toevoerleidingen (36, 42, 50, 54) voor brandgas, brandlucht en proefgas, alsmede pompen (52, 56) voor de afzonderlijke proefgassen zijn ondergebracht. Eindhoven, augustus 1980. 8004827