NL8300782A

NL8300782A - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van ureum in waterig milieu.

Info

Publication number: NL8300782A
Application number: NL8300782A
Authority: NL
Original assignee: Unie Van Kunstmestfab Bv
Priority date: 1983-03-03
Filing date: 1983-03-03
Publication date: 1984-10-01

Description

4 * ·'*·

. . I

. UNIE VAN KUNSTMESTFABRIEKEN B.V.

Uitvinder: Adolphe M. Douwes te Geleen 1 PN 3464

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET BEPALEN VAN UREUM IN WATERIG MILIEU

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van ureum in waterig milieu, in het bijzonder voor het bepalen van zeer kleine gehaltes, bij voorbeeld minder dan 30 mg per liter, ureum in water, waarbij in het water naast ureum een gering gehalte 5 aan ammoniak kan voorkomen.

Aan een dergelijke bepaling heeft men bijvoorbeeld behoefte, wanneer men een uit een industrieel proces verkregen stroom relatief zuiver water, dat echter met een klein gehalte ureum verontreinigd kan zijn, wenst te gebruiken voor een toepassing waarin de aanwezigheid 10 van ureum niet toelaatbaar is, zoals bij gebruik als ketelvoedingwater. Dergelijk water wordt bij voorbeeld verkregen als procescondensaat bij de fabricage van ureum. Het ureumgehalte van dit procescondensaat dient bovendien zo laag mogelijk te worden gehouden teneinde ureumverliezen te beperken en moet derhalve worden bewaakt.

15 De bekende werkwijzen om lage ureumgehaltes te bepalen zijn voor toepassing als procesmeting te omslachtig om effektieve besturing van de zuivering van de betrokken stroom mogelijk te maken. Doel van de uitvinding is een snelle, eenvoudige en betrouwbare werkwijze te verschaffen voor het genoemde doel die deze nadelen niet heeft.

20 De werkwijze volgens de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt, dat uit de te onderzoeken vloeistof een monsterstroom getrokken wordt, ,1 van deze monsterstroom een eerste deelstroom in een verhittingszone verhit wordt tot een eerste temperatuur waarbij het ureum nagenoeg volledig hydrolyseert tot ammoniak en koolzuur, bij een zodanige druk 25 dat de vloeistof niet kookt, de hete eerste deelstroom afgekoeld wordt tot een tweede temperatuur en aldus een stroom meetvloeistof verkregen wordt, van de monsterstroom een tweede deelstroom op deze tweede temperatuur gebracht wordt en aldus een stroom referentievloeistof verkregen wordt, het verschil bepaald wordt van de elektrische 30 geleidingsvermogens van de meetvloeistof en de referentievloeistof, en uit dit verschil het te bepalen ureumgehalte afgeleid wordt.

8300782 \ 2 «τ'*

De genoemde eerste temperatuur ligt bij voorkeur tussen 200 eC en 250 °C, in het bijzonder tussen 220 °C en 240 °C. Bij een temperatuur binnen dit voorkeursgebied is een druk van ca 3,5 MPa voldoende om met zekerheid koken van de vloeistof te voorkomen.

5 Het is gewenst, dat de looptijden van de meet- en de referen ties troom tijdens de bepaling bij benadering gelijk zijn; daartoe wordt de meting bij voorkeur aldus uitgevoerd, dat de genoemde eerste ' en tweede deelstromen in hoofdzaak gelijke volumestromen zijn en dat de tweede deelstroom door een compensatiezone gevoerd wordt waarin 10 deze tweede deelstroom in hoofdzaak de zelfde doorstroomtijd heeft als de eerste deelstroom in de genoemde verhittingszone.

Het geleidingsvermogen van de meet- en de referentievloeistof wordt sterk beïnvloed door de oorspronkelijk daarin aanwezige ammoniak. Het blijkt nu, dat door het variabele ammoniakgehalte van de 15 monstervloeistof het verband tussen ammoniumgehalte en geleidingsvermogen niet lineair is, waardoor ook het te bepalen verschil in geleidingsvermogen tussen de meet- en de referentievloeistof niet lineair verloopt met het ureumgehalte van de monstervloeistof, dat het verschil in ammoniumgehalte tussen de meet-en de referentiestrocm te 20 weeg brengt. Door volgens de uitvinding een vloeibaar hulpreagens, met name een ammoniumionen bevattend hulpreagens, aan de monstervloeistof toe te voegen kan men de meting verschuiven naar een geleidbaarheids-gebied waar de invloed van het variabele ammoniakgehalte van de monstervloeistof verwaarloosbaar is. De werkwijze volgens de uit-25 vinding wordt bij voorkeur aldus uitgevoerd, dat aan de monsterstroom, voordat daarvan de genoemde eerste en tweede deelstromen worden afgesplitst, een constante, relatief kleine volumestroom wordt toegevoegd van een .oplossing met een constante concentratie van een ammo- · niumzout van een sterk zuur in water. De genoemde oplossing kan tevens 30 een constante geringe overmaat ammoniak bevatten, waardoor men er van verzekerd is, dat de monstervloeistof steeds basisch is, hetgeen vereist Is. Het genoemde ammoniumzout kan bij voorbeeld het nitraat, sulfaat of chloride van ammonium zijn; ammoniumnitraat heeft de voorkeur, daar dit bij de aangegeven temperatuur tussen 200 en 250 °C 35 de minste corrosie in de meetapparatuur veroorzaakt.

De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het bepalen van ureum In waterig milieu. De inrichting volgens de uitvin- 8300782 v> ' - + 3 ding wordt gekenmerkt door de volgende met elkaar samenwerkende delen: - een monsterpomp voor het trekken van een monsterstroom uit de te onderzoeken vloeistof en het onder druk brengen daarvan; - een op de monsterpomp via een eerste deelstroomleiding aangesloten 5 doorstroomverhitter voor het verhitten van een eerste deelstroom uit de monsterstroom tot een eerste temperatuur; - een op de doorstroomverhitter aangesloten koeler voor het koelen van de verhitte vloeistof tot een tweede temperatuur; - op de monsterpomp via een tweede deelstroomleiding aangesloten 10 middelen voor het op de genoemde tweede temperatuur brengen van een tweede deelstroom uit de monsterstroom; - geleidbaarheidsmeetcellen voor de bepaling van de geleidingsver-mogens van de op de tweede temperatuur gebrachte eerste en tweede deelstromen.

15 Bij voorkeur is de inrichting volgens de uitvinding voorzien | van middelen om de genoemde eerste en tweede deelstromen zodanig te regelen dat zij in hoofdzaak gelijk zijn en door een compen— satieleiding in de tweede deelstroomleiding waarvan het volume in j 20 hoofdzaak gelijk is aan dat van de genoemde doorstroomverhitter. !

De inrichting volgens de uitvinding kan voorzien zijn van middelen om aan de door de monsterpomp getrokken monsterstroom een constante, relatief kleine volumestroom van een vloeibaar hulpreagens toe te voegen.

25 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding schematisch is weergegeven bij wijze van niet-beperkend voorbeeld.

De verwijzingscijfers in de tekening geven het volgende aan: 30 1: monstertoevoerleiding; 2: filter; 3: plunjerpomp; 4: toevoerleiding voor vloeibaar hulpreagens; 5: vloeibaar hulpreagens; 35 6: drukvat voor het hulpreagens; 7: restrictie in leiding 4; 8300782 l > ) 1 4 8: dompelbuis in drukvat 6; 9: gascy Under; 10: drukregelaar; 11: eerste deelstroomleiding; 5 12: tweede deelstroomleiding; 13,13’ pulsatiedemper (windketel en leidingrestrictie); 14: spuileiding; 15: drukregelventiel; 16: elektrische doorstroomverhitter; 10 17: temperatuurregelaar van verhitter 16; 18: compensatieleiding; 19: koeler met twee koelspiralen; 20,21: naaldventielen; 22: dubbele geleidbaarheidsmeetcel; 15 23,24: flowmeters; 25: drukregelventiel; 26,27: geleidbaarheidsmeetelementen, aangesloten op de dubbele meet- cel 22; 28: verschilsignaalmeter, aangesloten op de geleid- 20 baarheidsmeetelementen 26 en 27.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt als volgt uitgevoerd.

Te onderzoeken vloeistof, bijvoorbeeld procescondensaat uit 25 een ureumfabriek met een ureumgehalte van ca 10 mg/1 of hoger, wordt met de monsterleiding 1 via het filter 2 toegevoerd aan de plunjerpomp 3. Via leiding 4 wordt aan de monstervloeistof het vloeibaar hulpreagens 5 gedoseerd vanuit het drukvat 6; de leiding 4 is aangesloten op de dompelbuis 8 in het vat 6. Met behulp van de gascy-30 Under 9, die bijvoorbeeld stikstof bevat, met drukregelaar 10, wordt op de in het vat 6 aanwezige vloeistof een instelbare constante druk uitgeoefend, die, met de restrictie 7, de gedoseerde hoeveelheid hulpreagens bepaalt. Als hulpreagens kan een oplossing van ammonium-nitraat en ammoniak in water worden toegepast met bijvoorbeeld 30 g/1 35 ammoniumnitraat en 4 g/1 ammoniak, die dan aan het te onderzoeken water wordt gedoseerd in een hoeveelheid van 1,0 ml per liter monster, zodat de ammoniumnitraatconcentratie in de monstervloeistof 30 mg/1 8300782 5 , 4 bedraagt en de toename van de ammoniakconcentratie 4 mg/1. De plunjer-pomp 3 voert de monstervloeistof toe aan de eerste deelstroomleiding 11 en de tweede deelstroomleiding 12. De pulsatiedemper die wordt gevormd door windketel 13 en restrictie 13r dempt de door de plunjer-5 pomp 3 in het systeem veroorzaakte drukpulsaties. Door de spuileiding 14 wordt continu een deel van de monstervloeistof gespuid via het drukregelventiel 15» dat de druk in het systeem bepaalt. De drukrege-laar 15 is bijvoorbeeld ingesteld op 3,5 MPa.

De door de eerste deelstroomleiding 11 stromende vloeistof wordt in de 10 elektrische doorstroomverhitter 16 verhit, bijvoorbeeld op ca 230 °C; de temperatuur wordt ingesteld met de temperatuurregelaar 17. De doorstroomtijd van de vloeistof in de verhitter 16 is bijvoorbeeld ca 2 minuten. De door de tweede deelstroomleiding 12 stromende vloeistof wordt door de compensatieleiding 18 gevoerd, waarin de vloeistof 15 ongeveer de zelfde doorstroomtijd heeft als de deelstroom in de verhitter 16.

De beide vloeistofstromen worden in de koeler met twee koelspiralen 19 op de zelfde temperatuur gebracht, in de naaldven-tielen 20 en 21 ontspannen, bijvoorbeeld tot op een druk van ca 20 0,35 MPa en door de dubbele geleidbaarheidsmeetcel 22 en de flowmeters 23 en 24 gevoerd.

De op de twee compartimenten van de meetcel 22 aangesloten geleid-baarheidsmeetelementen 26 en 27 sturen een signaal evenredig met het geleidingsvermogen van, respectievelijk, de meetvloeistof en de 25 referentievloeistof, naar de verschilmeter 28, waarvan de aanwijzing evenredig is met het te bepalen ureumgehalte. De inrichting kan worden geijkt met een aantal ureumoplossingen van verschillende verdunning.

8300782

Claims

6 PN 3464
1. Werkwijze voor het bepalen van ureum in waterig milieu, met het ken-. merk, dat uit de te onderzoeken vloeistof een monsterstroom getrokken wordt, van deze monsterstroom een eerste deelstroom in een verhittingszone verhit wordt tot een eerste temperatuur waarbij het 5 ureum nagenoeg volledig hydrolyseert tot ammoniak en koolzuur, bij een zodanige druk dat de vloeistof niet kookt, de hete eerste deelstroom afgekoeld wordt tot een tweede temperatuur en aldus een stroom meetvloeistof verkregen wordt, van de monsterstroom een tweede deelstroom op deze tweede temperatuur gebracht wordt en aldus 10 een stroom referentievloeistof verkregen wordt, het verschil bepaald wordt van de elektrische geleidingsvermogens van de meetvloeistof en de referentievloeistof, en uit dit verschil het te bepalen ureumge-halte afgeleid wordt.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de genoemde 15 eerste temperatuur tussen 200 eC en 250 °C ligt.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de genoemde eerste temperatuur tussen 220 ®C en 240 °C ligt.
4. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de genoemde eerste en tweede deelstromen in hoofdzaak gelijke volu- 20 mestromen zijn en dat de tweede deelstroom door een compensatiezone gevoerd wordt waarin deze tweede deelstroom in hoofdzaak de zelfde doorstroomtijd heeft als de eerste deelstroom in de genoemde verhittingszone .
5. Werkwijze volgens een van de conclusie 1-4, met het kenmerk, dat aan 25 de monsterstroom, voordat daarvan de genoemde eerste en tweede deelstromen worden afgesplitst, een constante, relatief kleine volu-mestroom wordt toegevoegd van een oplossing met een constante concentratie van een ammoniumzout van een sterk zuur in water.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de genoemde 30 oplossing een constante geringe overmaat ammoniak bevat.
7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat het genoemde ammoniumzout ammoniumnitraat is.
8. Inrichting voor het bepalen van ureum in waterig milieu gekenmerkt 8 3 0 0 7 8 2 f door de volgende met elkaar samenwerkende delen: - een monsterpomp voor het trekken van een monsterstroom uit de te onderzoeken vloeistof en het onder druk brengen daarvan; - een op de monsterpomp via een eerste deelstroomleiding 5 aangesloten doorstroomverhitter voor het verhitten van een eerste deelstroom uit de monsterstroom tot een eerste temperatuur; - een op de doorstroomverhitter aangesloten koeler voor het koelen van de verhitte vloeistof tot een tweede temperatuur; 10. op de monsterpomp via een tweede deelstroomleiding aangesloten middelen voor het op de genoemde tweede temperatuur brengen van een tweede deelstroom uit de monsterstroom; - geleldbaarheidsmeetcellen voor de bepaling van de geleidings-vermogens van de op de tweede temperatuur gebrachte eerste en 15 tweede deelstromen. . 9. Inrichting volgens conclusie 8, gekenmerkt door middelen om de genoemde eerste en tweede deelstromen zodanig te regelen dat zij in hoofdzaak gelijk zijn en door een compensatieleiding in de tweede deelstroomleiding waarvan het volume in hoofdzaak gelijk is aan dat 20 van de genoemde doorstroomverhitter.
10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, gekenmerkt door middelen om aan de door de monsterpomp getrokken monsterstroom een constante, relatief kleine volumestroom van een vloeibaar hulpreagens toe te voegen. WR/FHJ 8300782