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DE102013019697A1 - Apparatus and method for determining the level of nitrogen in a sample - Google Patents

Apparatus and method for determining the level of nitrogen in a sample Download PDF

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DE102013019697A1
DE102013019697A1 DE102013019697.3A DE102013019697A DE102013019697A1 DE 102013019697 A1 DE102013019697 A1 DE 102013019697A1 DE 102013019697 A DE102013019697 A DE 102013019697A DE 102013019697 A1 DE102013019697 A1 DE 102013019697A1
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DE
Germany
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zone
reduction
combustion
tube
copper
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DE102013019697.3A
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German (de)
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Hans-Peter Sieper
Lutz Lange
Danny Löser
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ELEMENTAR ANALYSENSYSTEME GmbH
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ELEMENTAR ANALYSENSYSTEME GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung des Gehalts an Stickstoff in einer Probe. Die Vorrichtung umfasst ein Verbrennungsrohr, das eine die Probe aufnehmende Verbrennungszone aufweist, der Kohlenstoffdioxid als Trägergas und Sauerstoff zur Verbrennung zugeführt werden, ein sich an die Verbrennungszone anschließendes Nachverbrennungsrohr und ein Reduktionsrohr. An das Nachverbrennungsrohr schließt sich eine Sauerstoff zu Kohlenstoffmonoxid umsetzende Zone an. Das Reduktionsrohr ist in mindestens zwei Zonen unterteilt, wobei sich, in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase gesehen, an mindestens eine Oxidationszone mindestens eine Reduktionszone anschließt.The invention relates to an apparatus and a method for determining the content of nitrogen in a sample. The apparatus comprises a combustion tube having a sample receiving combustion zone to which carbon dioxide is supplied as carrier gas and oxygen for combustion, an afterburner tube adjoining the combustion zone, and a reduction tube. The postcombustion tube is followed by an oxygen to carbon monoxide converting zone. The reduction tube is subdivided into at least two zones, wherein, viewed in the flow direction of the combustion gases, at least one oxidation zone is followed by at least one reduction zone.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Gehalts an Stickstoff in einer Probe mit einem Verbrennungsrohr, das eine die Probe aufnehmende Verbrennungszone aufweist, der Kohlenstoffdioxid (CO2) als Trägergas und Sauerstoff (O2) zur Verbrennung zugeführt werden, und mit einem sich an die Verbrennungszone anschließenden Nachverbrennungsrohr und einem Reduktionsrohr, das mindestens eine Reduktionszone aufweist.The present invention relates to a device for determining the content of nitrogen in a sample with a combustion tube having a sample receiving combustion zone to which carbon dioxide (CO 2 ) as a carrier gas and oxygen (O 2 ) are fed for combustion, and with a adjoining the combustion zone post-combustion tube and a reduction tube having at least one reduction zone.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.Furthermore, the invention relates to a corresponding method.

Vorrichtungen und Verfahren dieser Art zur Bestimmung des Gehalts an Stickstoff in einer Probe sind allgemein bekannt. Beispielsweise beschreibt das deutsche Gebrauchsmuster DE 297 03 604 U1 einen Analysator zur Stickstoffbestimmung bei der Elementaranalyse. Eine solche Vorrichtung weist ein Verbrennungsrohr auf, in das eine zu analysierende Probe eingegeben und verbrannt wird. Die Verbrennungsgase werden mit einem Trägergasstrom über Kupfer- oder Wolframgranulat geführt, wodurch die Stickoxide (NOx), die in dem Trägergasstrom enthalten sind, vollständig zu molekularem Stickstoff (N2) reduziert werden sowie überschüssiger Sauerstoff chemisch gebunden wird. Anschließend werden die Gase einer Trocknung unterzogen und der in dem Gasstrom verbleibende Stickstoff mit einer Wärmeleitfähigkeitszelle gemessen. Die Messsignale werden dann in einer Auswerteeinheit ausgewertet.Devices and methods of this kind for determining the content of nitrogen in a sample are well known. For example, the German utility model describes DE 297 03 604 U1 an analyzer for nitrogen determination in elemental analysis. Such a device comprises a combustion tube into which a sample to be analyzed is introduced and burned. The combustion gases are passed through a carrier gas stream over copper or tungsten granules, whereby the nitrogen oxides (NO x ) contained in the carrier gas stream are completely reduced to molecular nitrogen (N 2 ) and excess oxygen is chemically bonded. Subsequently, the gases are subjected to drying and the nitrogen remaining in the gas stream is measured with a thermal conductivity cell. The measuring signals are then evaluated in an evaluation unit.

Vorrichtungen, wie sie vorstehend beschrieben sind, haben sich im Einsatz bewährt. Allerdings zeigt sich, dass durch den Verbrauch an Reduktionsmetall (meist Kupfer oder Wolfram) die Analysekosten steigen. Weiterhin ist die Messung von langen Probenserien unter anderem durch die Wechselintervalle des Reduktionsmetalls eingeschränkt.Devices as described above have proven themselves in use. However, it turns out that the consumption of reducing metal (usually copper or tungsten) increases the cost of analysis. Furthermore, the measurement of long series of samples is limited, inter alia, by the change intervals of the reduction metal.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen die Wechselintervalle des Reduktionsmittels verlängert oder mechanisch vereinfacht werden sowie die Analysekosten gesenkt werden können.The present invention has for its object to provide an apparatus and a method by which the replacement intervals of the reducing agent can be extended or mechanically simplified and the analysis costs can be reduced.

Gelöst wird diese Aufgabe vorrichtungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und verfahrensgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.This object is achieved according to the device by a device having the features of claim 1 and according to the method by a method having the features of claim 8. Preferred embodiments will become apparent from the respective dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich an das Nachverbrennungsrohr, in Richtung der Strömung des Trägergases gesehen, eine Sauerstoff (O2) zu Kohlenstoffmonoxid (CO) umsetzende Zone anschließt; diese Umsetzung folgt der Reaktionsgleichung O2 + 2C → 2CO. Weiterhin ist das Reduktionsrohr in mindestens zwei Zonen unterteilt. Bei der ersten Zone, in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase gesehen, handelt es sich um eine Oxidationszone, die mit einem Oxidationskatalysator, beispielsweise Kupferoxid, das dort in Granulatform vorliegen kann, gefüllt ist; in dieser Oxidationszone reagieren Kupferoxid und Kohlenstoffmonoxid entsprechend der Reaktionsgleichung CuO + CO → Cu + CO2 zu Kupfer und Kohlenstoffdioxid. Dieser Oxidationszone folgt, wiederum in Strömungsrichtung des Trägergases gesehen, mindestens eine Reduktionszone, in der entsprechend der Reaktionsgleichung NOx + Cu → N2 + CuO die Stickoxide an Kupfer zu Stickstoff reduziert werden. Durch diese Maßnahmen, d. h. indem das Reduktionsrohr in mindestens zwei Zonen, eine Oxidationszone und eine dieser nachfolgenden Reduktionszone, unterteilt ist, wird erreicht, dass sich die Wartungsintervalle verlängern sowie die Analysekosten verringert werden.The device according to the invention is characterized in that, viewed in the direction of the flow of the carrier gas, an oxygen (O 2 ) to carbon monoxide (CO) converting zone connects to the post-combustion tube; this reaction follows the reaction equation O 2 + 2C → 2CO. Furthermore, the reduction tube is divided into at least two zones. The first zone, viewed in the direction of flow of the combustion gases, is an oxidation zone which is filled with an oxidation catalyst, for example copper oxide, which may be in granular form there; In this oxidation zone, copper oxide and carbon monoxide react according to the reaction equation CuO + CO → Cu + CO 2 to form copper and carbon dioxide. This oxidation zone follows, again in the flow direction of the carrier gas, at least one reduction zone in which the nitrogen oxides are reduced to copper in accordance with the reaction equation NO x + Cu → N 2 + CuO. By these measures, ie by the reduction tube is divided into at least two zones, an oxidation zone and a subsequent reduction zone, it is achieved that extend the maintenance intervals and the analysis costs are reduced.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung enthält die Sauerstoff (O2) zu Kohlenstoffmonoxid (CO) umsetzende Zone reinen Kohlenstoff (C). Dadurch wird erreicht, dass der zur Verbrennung zugegebene, teilweise überschüssige Sauerstoff in Kohlenstoffmonoxid (CO) überführt wird. Dieses Kohlenstoffmonoxid (CO) kann in der nachfolgenden Oxidationszone leicht zu CO2 umgesetzt werden. Der genutzte Wärmeleitfähigkeitsdetektor spricht aufgrund der Nutzung von CO2 als Trägergas auf dieses zusätzliche CO2 nicht an.In one embodiment of the device, the oxygen (O 2 ) to carbon monoxide (CO) converting zone contains pure carbon (C). This ensures that the added for combustion, partially excess oxygen in carbon monoxide (CO) is transferred. This carbon monoxide (CO) can easily be converted to CO 2 in the subsequent oxidation zone. The used thermal conductivity detector does not respond to this additional CO 2 due to the use of CO 2 as a carrier gas.

Weiterhin wird durch die Reaktion CO + CuO → CO2 + Cu Kupferoxid zu Kupfer reduziert und steht wiederum zur Umsetzung von NOx zur Verfügung. Gebildetes Kupferoxid aus der Reaktion NOx + Cu → CuO + N2 steht wieder für CO als neues Oxidationsmittel zur Verfügung. Hiermit ist ein echter katalytischer Kreislauf im Prozess gewährleistet.Furthermore, the reaction CO + CuO → CO 2 + Cu reduces copper oxide to copper and in turn is available for the conversion of NO x available. Formed copper oxide from the reaction NO x + Cu → CuO + N 2 is again available for CO as a new oxidant. This ensures a true catalytic cycle in the process.

Um den Wartungsaufwand zu minimieren, sollte, in Strömungsrichtung des Trägergases gesehen, der mindestens einen Oxidationszone eine weitere Reduktionszone folgen. Diese zusätzliche, weitere Reduktionszone bietet den Vorteil, dass schnelles Wechseln einzelner Reduktionszonen ausgangsseitig ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass nach Verbrauch der Kohlenstoffschicht die Reduktion der Stickoxide an elementarem Kupfer erfolgen kann (NOx + Cu → CuO + N2). Der weiteren Reduktionszone kann dann eine weitere Oxidationszone folgen, so dass sich innerhalb des in diese Zonen unterteilten Reduktionsrohrs sowohl eingangsseitig, in Bezug auf die Strömung des Trägergases, als auch ausgangsseitig jeweils eine Oxidationszone befindet. Bevorzugt sollte sich eingangsseitig des Reduktionsrohrs eine Oxidationszone und ausgangsseitig eine Reduktionszone befinden.In order to minimize the maintenance effort, the at least one oxidation zone should follow a further reduction zone, as seen in the flow direction of the carrier gas. This additional, further reduction zone offers the advantage that rapid change of individual reduction zones is made possible on the output side. Another advantage results from the fact that after consumption of the carbon layer, the reduction of nitrogen oxides can be done on elemental copper (NO x + Cu → CuO + N 2 ). The further reduction zone can then be followed by a further oxidation zone, so that an oxidation zone is located within the reduction tube subdivided into these zones both on the input side, with respect to the flow of the carrier gas, and on the output side. Preferred should be On the input side of the reduction tube an oxidation zone and the output side are a reduction zone.

Während die Oxidationszone(n) mit CuO als Oxidationsmittel gefüllt ist (sind), um Kohlenstoffmonoxid (CO) zu Kohlenstoffdioxid CO2 umzusetzen (CuO + CO → Cu + CO2), ist die Reduktionszone mit Kupfer als Reduktionsmittel gefüllt, um die Stickoxide vollständig zu molekularem Stickstoff (N2) zu reduzieren (NOx + Cu → N2 + CuO).While the oxidation zone (s) are filled with CuO as the oxidant to convert carbon monoxide (CO) to carbon dioxide CO 2 (CuO + CO →Cu + CO 2 ), the reduction zone is filled with copper as the reductant to complete the nitrogen oxides to reduce molecular nitrogen (N 2 ) (NO x + Cu → N 2 + CuO).

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die weitere Reduktionszone dann, wenn sie, in Strömungsrichtung des Trägergases gesehen, die letzte ausgangsseitige Zone des Reduktionsrohrs ist, in zwei Zonenabschnitte unterteilt, so dass dann, wenn das Kupfer in der letzten ausgangsseitigen Zone verbraucht ist, dieses vollständig zu CuO umgesetzt ist. In der letzten, ausgangsseitigen Reduktionszone kann das verbrauchte Kupfer von dem Ende des Reduktionsrohrs aus nachgefüllt werden, ohne dass das gesamte Reduktionsrohr neu befüllt werden müsste. Hierdurch wird Verbrauchsmaterial eingespart; auch werden Stillstandszeiten des Analysengeräts verringert.In a particularly preferred embodiment, the further reduction zone, when viewed in the direction of flow of the carrier gas, is the last exit-side zone of the reduction tube, is subdivided into two zone sections, so that when the copper in the last exit-side zone has been consumed, it is complete converted to CuO. In the last exit-side reduction zone, the spent copper can be replenished from the end of the reduction tube without having to refill the entire reduction tube. This saves consumables; also downtimes of the analyzer are reduced.

Die Reduktionszone(n) und/oder die Oxidationszone(n) sollten in einem einzelnen Rohr angeordnet werden; allerdings wäre es auch möglich, dann, wenn eine Folge einer größeren Anzahl von Reduktionszonen und Oxidationszonen vorgesehen ist, diese in zwei Reduktionsrohren unterzubringen. Die einzelnen Zonen werden vorzugsweise jeweils durch ein inertes Material voneinander getrennt.The reduction zone (s) and / or the oxidation zone (s) should be arranged in a single tube; However, it would also be possible, if a sequence of a larger number of reduction zones and oxidation zones is provided to accommodate them in two reduction tubes. The individual zones are preferably separated from each other by an inert material.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung zur Bestimmung des Gehalts an Stickstoff in einer Probe wird eine Probe in einer Verbrennungszone eines Verbrennungsrohrs, dem Kohlenstoffdioxid (CO2) als Trägergas und Sauerstoff (O2) zugeführt werden, verbrannt. Die Verbrennungsgase werden über eine Nachverbrennungszone einer Reduktionszone zugeführt, in der Stickoxide an Kupfer zu molekularem Stickstoff reduziert werden. Die Verbrennungsgase werden dann nach der Nachverbrennungszone, in Richtung der Strömung des Trägergases gesehen, durch eine Sauerstoff (O2) zu Kohlenstoffmonoxid (CO) umsetzende Zone geführt (O2 + 2C → 2CO). Dieser Nachverbrennungszone folgen mindestens zwei Zonen, wobei, in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase gesehen, in mindestens einer Oxidationszone an Kupferoxid (CuO) Kohlenstoffmonoxid zu Kupfer und Kohlenstoffdioxid umgesetzt werden und in mindestens einer sich an diese Zone anschließenden Reduktionszone die Stickoxide mit Kupfer reagieren, so dass die Stickoxide zu Stickstoff (N2) und das Kupfer zu Kupferoxid (CuO) umgesetzt werden (NOx + Cu → N2 + CuO).According to the method of the invention for determining the content of nitrogen in a sample, a sample is burned in a combustion zone of a combustion tube supplied with carbon dioxide (CO 2 ) as a carrier gas and oxygen (O 2 ). The combustion gases are fed via a post-combustion zone of a reduction zone, are reduced in the nitrogen oxides of copper to molecular nitrogen. The combustion gases are then passed through an oxygen (O 2 ) to carbon monoxide (CO) converting zone after the post-combustion zone, viewed in the direction of the flow of the carrier gas (O 2 + 2C → 2CO). This Nachverbrennungszone follow at least two zones, seen in the flow direction of the combustion gases, in at least one oxidation zone of copper oxide (CuO) carbon monoxide are converted to copper and carbon dioxide and react in at least one adjoining this zone reduction zone, the nitrogen oxides with copper, so that the Nitrogen oxides are converted to nitrogen (N 2 ) and the copper to copper oxide (CuO) (NOx + Cu → N 2 + CuO).

Verfahrensgemäß erfolgt die Umsetzung von Sauerstoff (O2) zu Kohlenstoffmonoxid (CO) an reinem Kohlenstoff (C).According to the method, the reaction of oxygen (O 2 ) to carbon monoxide (CO) is carried out on pure carbon (C).

Wie bereits vorstehend erwähnt, werden die Verbrennungsgase nach der mindestens einen Reduktionszone, die der mindestens einen Oxidationszone folgt, durch eine weitere Oxidationszone geführt. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die Verbrennungsgase nach der weiteren Oxidationszone durch eine weitere Reduktionszone geführt.As already mentioned above, after the at least one reduction zone which follows the at least one oxidation zone, the combustion gases are passed through a further oxidation zone. In a further embodiment of the method, the combustion gases are passed to the further oxidation zone through a further reduction zone.

Verfahrensgemäß ist vorgesehen, verbrauchtes Kupfer in der Reduktionszone, die sich auf der Ausgangsseite des Reduktionsrohrs befindet, auszutauschen, wozu diese ausgangsseitige Reduktionszone in zwei Zonenabschnitte unterteilt ist. Wenn das Kupfer in der letzten Zone aufgebraucht ist, kann das Kupfer des Zonenabschnitts dieser Reduktionszone vom Ende des Reduktionsrohrs erneuert werden, so dass die Chemikalienfüllung der Zonen weiterhin genutzt werden kann.According to the method is provided to replace spent copper in the reduction zone, which is located on the output side of the reduction tube, to which this output-side reduction zone is divided into two zone sections. When the copper in the last zone has been used up, the copper of the zone section of this reduction zone can be renewed from the end of the reduction pipe, so that the chemical filling of the zones can continue to be used.

Sowohl zwischen dem Nachverbrennungsrohr und dem Reduktionsrohr als auch zwischen dem Reduktionsrohr und einer Detektionseinrichtung sollte eine Trocknung der Gase erfolgen.Drying of the gases should take place both between the afterburning tube and the reduction tube and between the reduction tube and a detection device.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Die einzige 1 der Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.Further details and features of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawing. The only 1 The drawing shows the schematic structure of a device according to the invention.

Die Vorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist, dient zur Bestimmung des Gehalts an Stickstoff in einer Probe. Sie umfasst ein Verbrennungsrohr 1, das über eine Heizwicklung 2 von außen beheizbar ist. Am oberen Ende dieses vertikalen Verbrennungsrohrs 1 befinden sich ein Sauerstoffzuführrohr 3 und ein Trägergaszuführrohr 4, über das ein inertes Trägergas, beispielsweise CO2 oder Helium oder Argon, zugeführt wird. Eine zu analysierende Probe wird im Bereich einer Verbrennungszone 5 in einen Tiegel 6 eingegeben und unter einer dosierten Sauerstoffzuführung über das Sauerstoffzuführrohr 3 verbrannt. Die Verbrennungsgase werden durch das Trägergas über einen Katalysator 7 in einer Katalysatorzone 8, die ebenfalls durch die Heizwicklung 2 beheizt wird, geführt, um die Probe vollständig zu verbrennen.The device, as in 1 is used to determine the content of nitrogen in a sample. It includes a combustion tube 1 that has a heating coil 2 is heated from the outside. At the top of this vertical combustion tube 1 There are an oxygen supply tube 3 and a carrier gas supply pipe 4 , via which an inert carrier gas, for example CO 2 or helium or argon, is supplied. A sample to be analyzed becomes in the area of a combustion zone 5 in a crucible 6 entered and under a metered oxygen supply via the Sauerstoffzuführrohr 3 burned. The combustion gases are passed through the carrier gas via a catalyst 7 in a catalyst zone 8th which also passes through the heating coil 2 is heated, led to completely burn the sample.

Anschließend wird der Trägergasstrom in ein Nachverbrennungsrohr 9 überführt, das durch eine Heizwicklung 10 von außen beheizbar ist. Im unteren Bereich 11 des vertikal ausgerichteten Nachverbrennungsrohrs 9 befindet sich eine Füllung aus Kupferoxid und Platin auf inertem Trägermaterial. Durch diesen Katalysator wird der in der Probe enthaltene Kohlenstoff vollständig in CO2 überführt. Im oberen Bereich 12 des Nachverbrennungsrohrs 9 ist, durch eine Zwischenschicht 13 aus Quarzwolle getrennt, eine Sauerstoff zu CO umsetzende Schicht, in der vorliegenden Ausführungsform reiner Kohlenstoff, eingefüllt. In diesem oberen Bereich 12 wird der in dem Trägergasstrom enthaltene Sauerstoff (O2) vollständig zu Kohlenstoffmonoxid (CO) entsprechend der Reaktionsgleichung O2 + 2C → 2CO umgesetzt.Subsequently, the carrier gas stream in a Nachverbrennungsrohr 9 transferred by a heating coil 10 is heated from the outside. In the area below 11 of the vertically oriented post combustion tube 9 There is a filling of copper oxide and platinum on inert carrier material. By this catalyst is contained in the sample Carbon completely converted to CO 2 . In the upper area 12 of the post combustion tube 9 is, through an intermediate layer 13 separated from quartz wool, an oxygen to CO-converting layer, in the present embodiment, pure carbon, filled. In this upper area 12 For example, the oxygen (O 2 ) contained in the carrier gas stream is completely converted to carbon monoxide (CO) according to the reaction equation O 2 + 2C → 2CO.

Der sauerstofffreie Trägergasstrom wird dann durch ein Trocknungsrohr 14 geführt, um Feuchtigkeit zu entfernen, bevor er anschließend einem beheizten Reduktionsrohr 15 (Heizung 27) zugeführt wird. Dieses Reduktionsrohr 15 umfasst, obwohl es in dieser Beschreibung nur als Reduktionsrohr 15 bezeichnet wird, mehrere Reduktionszonen und mehrere Oxidationszonen.The oxygen-free carrier gas stream is then passed through a drying tube 14 led to remove moisture, before then a heated reducing tube 15 (Heater 27 ) is supplied. This reduction tube 15 although it is used in this description only as a reduction tube 15 is designated, several reduction zones and multiple oxidation zones.

Der Trägergasstrom führt an dem eingangsseitigen Ende 16 zunächst durch eine Oxidationszone 17, die mit Kupferoxid (CuO) gefüllt ist. In dieser Zone wird in dem Trägergasstrom enthaltenes Kohlenstoffmonoxid unter Aufnahme von Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid entsprechend der Gleichung CuO + CO → Cu + CO2 umgesetzt, so dass das in dieser Zone enthaltene Kupferoxid zu Kupfer wird. Dieser Oxidationszone 17 folgt eine Reduktionszone 18, die von der Oxidationszone 17 durch eine Schicht 19 aus Quarzwolle getrennt ist. Diese Reduktionszone 18 ist mit reinem Kupfer, beispielsweise in Granulatform, gefüllt. In dieser Zone 18 werden die in dem Trägergasstrom enthaltenen Stickoxide an dem Kupfer zu molekularem Stickstoff reduziert.The carrier gas flow leads at the input end 16 first through an oxidation zone 17 which is filled with copper oxide (CuO). In this zone, contained carbon monoxide under absorption of oxygen to carbon dioxide according to the equation CO + CuO → Cu + CO 2 is converted into the carrier gas stream, so that the copper contained in this zone to copper. This oxidation zone 17 follows a reduction zone 18 coming from the oxidation zone 17 through a layer 19 is separated from quartz wool. This reduction zone 18 is filled with pure copper, for example in granular form. In this zone 18 For example, the nitrogen oxides contained in the carrier gas stream are reduced at the copper to molecular nitrogen.

Der Reduktionszone 18 folgt eine weitere Oxidationszone 20, von der Reduktionszone 18 wiederum durch eine Schicht 19 aus Quarzwolle getrennt, die Kupferoxid als Oxidationsmittel enthält. In dieser weiteren Oxidationszone 20 wird erneut Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid entsprechend der obigen Gleichung umgesetzt. Diese weitere Oxidationszone 20, zusätzlich zu der eingangsseitigen Oxidationszone 17, hat den Vorteil, dass längere Wechselintervalle der Chemikalien und damit geringere Analysekosten erreicht werden können.The reduction zone 18 follows another oxidation zone 20 , from the reduction zone 18 again through a layer 19 separated from quartz wool containing copper oxide as an oxidizing agent. In this further oxidation zone 20 Again, carbon monoxide is converted to carbon dioxide according to the above equation. This further oxidation zone 20 , in addition to the entrance-side oxidation zone 17 , has the advantage that longer change intervals of the chemicals and thus lower analysis costs can be achieved.

An die Oxidationszone 20 schließt sich eine weitere Reduktionszone 21 an, die allerdings in zwei einzelne Zonenabschnitte 22 und 23 unterteilt ist. Diese Zonenabschnitte sind, wie alle anderen Zonen dieses Reduktionsrohrs 15, durch Quarzwolle 19 voneinander getrennt.To the oxidation zone 20 closes another reduction zone 21 which, however, in two individual zone sections 22 and 23 is divided. These zone sections are, like all other zones of this reduction tube 15 , by quartz wool 19 separated from each other.

Die beiden Zonenabschnitte 22 und 23 sind mit reinem Kupfer gefüllt, so dass die noch in dem Trägergasstrom, der zuvor die Oxidationszone 20 durchströmt hat, enthaltenen Stickoxide an dem Kupfer zu molekularem Stickstoff reduziert werden. Von diesen beiden Zonenabschnitten 22 und 23 dient der in Strömungsrichtung gesehen letzte Zonenabschnitt 23 als Puffer für den Fall, dass das Kupfer in dem Zonenabschnitt 22 verbraucht ist, da dann das Kupfer in dem zweiten Zonenabschnitt 23 die Aufgabe der Reduktionszone übernimmt. Wenn daher festgestellt wird, dass das Kupfer in der Zone 23 verbraucht ist, wird das gebildete Kupferoxid in den in Strömungsrichtung des Trägergasstroms gesehenen Zonen 22 und 23 gegen neues Kupferoxid ausgetauscht. Somit stellt die Unterteilung der Reduktionszone 21 in die zwei Zonenabschnitte 22, 23 unter anderem eine Sicherheitsmaßnahme dar, um zu verhindern, dass Fehlmessungen durch nicht zu N2 umgesetzte Stickoxide auftreten.The two zone sections 22 and 23 are filled with pure copper, so that still in the carrier gas stream, previously the oxidation zone 20 has passed through nitrogen oxides contained in the copper to be reduced to molecular nitrogen. From these two zone sections 22 and 23 serves the last zone section seen in the direction of flow 23 as a buffer in the event that the copper in the zone section 22 is consumed because then the copper in the second zone section 23 the task of the reduction zone takes over. Therefore, if it is found that the copper in the zone 23 is consumed, the copper oxide formed is in the seen in the flow direction of the carrier gas stream zones 22 and 23 exchanged for new copper oxide. Thus, the subdivision of the reduction zone 21 in the two zone sections 22 . 23 inter alia, a safety measure to prevent erroneous measurements by non-converted to N 2 nitrogen oxides occur.

Durch die Unterteilung des Reduktionsrohrs 15 in mehrere Oxidationszonen 17 und 20 sowie in mehrere Reduktionszonen 18 und 21, die sich in dem Reduktionsrohr 15 abwechseln, wird erreicht, dass auch nach vollständiger Umsetzung des Cu zu CuO ausschließlich die Zonen 22 und 23 zu erneuern sind. Die restliche Rohrfüllung kann weiter verwendet werden und erneuert sich während weiterer Analysen von selbst.By dividing the reduction tube 15 in several oxidation zones 17 and 20 as well as in several reduction zones 18 and 21 located in the reduction tube 15 alternating, it is achieved that even after complete conversion of the Cu to CuO only the zones 22 and 23 to be renewed. The remaining tube filling can continue to be used and renews itself during further analysis.

Am Strömungsausgang des Reduktionsrohrs 15 befindet sich ein Bereich 24, der mit einem Halogenabsorber gefüllt ist, der dazu dient, Halogene zu absorbieren, die in dem Trägergasstrom verblieben sind. Diese Maßnahme ist dann zu empfehlen wenn Proben mit besonders hohem Halogengehalt analysiert werden sollen. Folglich kann diese Zone auch entfallen.At the flow outlet of the reduction tube 15 there is an area 24 filled with a halogen absorber serving to absorb halogens remaining in the carrier gas stream. This measure is recommended if samples with a particularly high halogen content are to be analyzed. Consequently, this zone can also be omitted.

Schließlich wird der Trägergasstrom, der das Reduktionsrohr 15 verlässt, über ein weiteres Trocknungsrohr 25 geführt, um dann in einer Detektionseinrichtung 26 den Gehalt des in dem Trägergasstrom verbliebenen Stickstoffs zu bestimmen.Finally, the carrier gas stream, which is the reduction tube 15 leaves, via another drying tube 25 passed, then in a detection device 26 to determine the content of nitrogen remaining in the carrier gas stream.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 29703604 U1 [0003] DE 29703604 U1 [0003]

Claims (11)

Vorrichtung zur Bestimmung des Gehalts an Stickstoff in einer Probe mit einem Verbrennungsrohr (3), das eine die Probe aufnehmende Verbrennungszone aufweist, der Kohlenstoffdioxid (CO2) als Trägergas und Sauerstoff (O2) zur Verbrennung zugeführt werden, und mit einem sich an die Verbrennungszone anschließenden Nachverbrennungsrohr (5) und einem Reduktionsrohr (8), das mindestens eine Reduktionszone aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das Nachverbrennungsrohr (5), in Richtung der Strömung des Trägergases gesehen, eine Sauerstoff (O2) zu Kohlenstoffmonoxid (CO) umsetzende Zone (12) anschließt, und dass das Reduktionsrohr (15) in mindestens zwei Zonen unterteilt ist, wobei sich, in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase gesehen, an mindestens eine Oxidationszone (17), die mit einem Oxidationskatalysator gefüllt ist, mindestens eine Reduktionszone (18) anschließt.Device for determining the content of nitrogen in a sample with a combustion tube ( 3 ) having a sample-receiving combustion zone to which carbon dioxide (CO 2 ) as the carrier gas and oxygen (O 2 ) are fed for combustion, and with a post-combustion tube (FIG. 5 ) and a reduction tube ( 8th ) having at least one reduction zone, characterized in that to the post-combustion tube ( 5 ), seen in the direction of the flow of the carrier gas, an oxygen (O 2 ) to carbon monoxide (CO) converting zone ( 12 ) and that the reduction tube ( 15 ) is divided into at least two zones, wherein, seen in the flow direction of the combustion gases, at least one oxidation zone ( 17 ), which is filled with an oxidation catalyst, at least one reduction zone ( 18 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoff (O2) zu Kohlenstoffmonoxid (CO) umsetzende Zone (12) reinen Kohlenstoff (C) enthält.Apparatus according to claim 1, characterized in that the oxygen (O 2 ) to carbon monoxide (CO) converting zone ( 12 ) contains pure carbon (C). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens einen Reduktionszone (18) eine weitere Oxidationszone (20) folgt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one reduction zone ( 18 ) a further oxidation zone ( 20 ) follows. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der weiteren Oxidationszone (20) eine weitere Reduktionszone (21) folgt.Apparatus according to claim 3, characterized in that the further oxidation zone ( 20 ) a further reduction zone ( 21 ) follows. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Reduktionszone (21) in zwei Zonenabschnitte (22, 23) unterteilt ist.Apparatus according to claim 4, characterized in that the further reduction zone ( 21 ) into two zone sections ( 22 . 23 ) is divided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen des Reduktionsrohrs (15) durch inertes Material voneinander getrennt sind.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the zones of the reduction tube ( 15 ) are separated by inert material. Verfahren zur Bestimmung des Gehalts an Stickstoff in einer Probe, bei dem in einer Verbrennungszone eines Verbrennungsrohrs dem Kohlenstoffdioxid (CO2) als Trägergas und Sauerstoff (O2) zugeführt werden, eine Probe verbrannt wird, die Verbrennungsgase über eine Nachverbrennungszone einer Reduktionszone zugeführt werden, in der Stickoxide an Kupfer zu molekularem Stickstoff reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsgase nach der Nachverbrennungszone, in Richtung der Strömung des Trägergases gesehen, durch eine Sauerstoff (O2) zu Kohlenstoffmonoxid (CO) umsetzende Zone geführt werden und dass die Verbrennungsgase durch mindestens zwei Zonen geführt werden, wobei, in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase gesehen, in mindestens einer Oxidationszone an Kupferoxid (CuO) Kohlenstoffmonoxid zu Kupfer und Kohlenstoffdioxid umgesetzt werden und in mindestens einer sich an diese Zone anschließenden Reduktionszone die Stickoxide mit Kupfer reagieren, so dass die Stickoxide zu Stickstoff (N2) und das Kupfer zu Kupferoxid (CuO) umgesetzt werden.Method for determining the content of nitrogen in a sample, in which in a combustion zone of a combustion tube to which carbon dioxide (CO 2 ) as carrier gas and oxygen (O 2 ) are supplied, a sample is burned, which combustion gases are fed via a post-combustion zone of a reduction zone, in the nitrogen oxides are reduced to copper to molecular nitrogen, characterized in that the combustion gases are after the post-combustion zone, in the direction of the flow of the carrier gas, passed through an oxygen (O 2 ) to carbon monoxide (CO) converting zone and that the combustion gases At least two zones are shown, wherein seen in the flow direction of the combustion gases, in at least one oxidation zone of copper oxide (CuO) carbon monoxide are converted to copper and carbon dioxide and react in at least one adjoining this zone reduction zone, the nitrogen oxides with copper, so that the nitrogen oxides are converted to nitrogen (N 2 ) and the copper to copper oxide (CuO). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung von Sauerstoff (O2) zu Kohlenstoffmonoxid (CO) an reinem Kohlenstoff (C) erfolgt.A method according to claim 7, characterized in that the conversion of oxygen (O 2 ) to carbon monoxide (CO) is carried out on pure carbon (C). Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsgase nach der mindestens einen Reduktionszone durch eine weitere Oxidationszone geführt werden.A method according to claim 7 or 8, characterized in that the combustion gases are passed to the at least one reduction zone through a further oxidation zone. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsgase nach der weiteren Oxidationszone durch eine weitere Reduktionszone geführt werden.A method according to claim 9, characterized in that the combustion gases are passed to the further oxidation zone through a further reduction zone. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsgase in der weiteren Reduktionszone durch zwei Zonenabschnitte dieser Reduktionszone geführt werden.A method according to claim 10, characterized in that the combustion gases are passed in the further reduction zone through two zone sections of this reduction zone.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019215021A3 (en) * 2018-05-08 2020-01-23 GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel Device for treating samples for a quantitative elementary analysis with respect to c, n and/or s, and supply device, use, system and method
CN111122650A (en) * 2019-12-27 2020-05-08 济南海能仪器股份有限公司 Nitrogen element measuring method and application thereof and sample combustion reaction device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29703604U1 (en) 1997-02-28 1997-04-30 Elementar Analysensysteme GmbH, 63452 Hanau Reduction tube for nitrogen determination in elemental analysis

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51134189A (en) 1975-05-15 1976-11-20 Sumitomo Chem Co Ltd Measuring method of the total carbon volume

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29703604U1 (en) 1997-02-28 1997-04-30 Elementar Analysensysteme GmbH, 63452 Hanau Reduction tube for nitrogen determination in elemental analysis

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019215021A3 (en) * 2018-05-08 2020-01-23 GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel Device for treating samples for a quantitative elementary analysis with respect to c, n and/or s, and supply device, use, system and method
CN111122650A (en) * 2019-12-27 2020-05-08 济南海能仪器股份有限公司 Nitrogen element measuring method and application thereof and sample combustion reaction device

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