DE2626905C2 - Anordnung zur Messung des methanfreien Anteils an Kohlenwasserstoffen in einem Gasgemisch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung des methanfreien Anteiles an Kohlenwasserstoffen in einem Gasgemisch, mit einer Flammenionisations-Meßeinrichtung, der zwei Probengasströme aufgegeben sind, von denen einer alle Kohlenwasserstoffe des Gases und der andere das Methan enthält und eine Differenzbildung der den Kohlenwasserstoffanteilen dieser Probengasströme entsprechenden Meßwerte erfolgt.

Die Verwendung von Flammenionisations-Detektoren, im folgenden kurz FID genannt, als Meßgeräte für den gesamten Gehalt an Kohlenwasserstoffen eines Gases ist seit langem bekannt Bei der Immissionsmessung im Rahmen des Umweltschutzes hat sich gezeigt daß durch den natürlich vorhandenen Anteil an Methan die Angabe der Gesamtmenge an Kohlenwasserstoffen nur geringe Aussagekraft hat, da Methan, das zu einem erheblichen Teil am Gesamtgehalt beteiligt ist, zur Umweltbelastung nicht beiträgt. Auch bei der Emissionsmessung, insbesondere an Verbrennungsmotoren, zeigt sich, daß je nach Art des Motors, des Treibstoffes, dem Betriebszustand oder der nachgeschalteten Vorrichtungen zur Beseitigung von Schadstoffen, das emittierte Gas eine mehr oder weniger große Menge die Umwelt nicht belastendes Methan enthält. Es wurde festgestellt, daß der Methangehalt des Abgases bis zu 45% ansteigen kann. Für die Herstellung von Verbrennungsmotoren ist es daher von großer Wichtigkeit, diesen Anteil, bzw. den methanfreien Anteil zu ermitteln.

In dem DE-GM 74 03 841 z. B. ist eine Vorrichtung zur methanfreien Messung der Kohlenwasserstoffkonzentration eines Gases mittels zweier FlD nach dem eingangs erwähnten Prinzip beschrieben, bei der dem ersten FlD eine Verzögerungskammer und dem zweiten FlD eine Katalysatorkammer vorgeschaltet ist in der alle höheren Kohlenwasserstoffe der zugeführten Gasprobe außer Methan verbrannt werden. Als Oxydationsmittel dient der Sauerstoffanteil im Probengas. Das Kaialysatormaterial ist eine Kupferoxidverbindung. Bei dieser Vorrichtung bestehen Schwierigkeiten bezügiich des Trenn Vermögens des Katalysators in bezug auf Methan und die anderen Kohlenwasserstoffe. Außerdem wird der Katalysator im Laufe der Zeit unbrauchbar

ίο und das Methanrohr mit dem Katalysator muß ausgewechselt werden.

Durch die DE-AS 24 22 270 ist eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung von Spuren von organischen Lösungsmitteldämpfen unter Verwendung eines nichtspezifischen Gasdetektors, insbesondere eines Gas-Halbleiters bekannt. Es erfolgt mehrmals täglich eine Nullpunkt- und Kalibrierkontrolle, wobei dem Detektor wechselweise von der Meßkomponente befreites Prüfgas als »Nullpunktgas« sowie ein Kalibriergas zugeführt wird, das durch Beimischung einer definierten Menge Lösemitteldampf zum Nullpunktgas hergestellt wird. Der Kalibrierwert wird von der an den Detektor angeschlossenen Registriereinrichtung mit aufgezeichnet Eine Abwanderung des Kalibrierwertes, d. h. eine Veränderung des Detektors gibt Anlaß korrigierend einzugreifen und eine Nachregelung auf den richtigen Wert vorzunehmen. Die Abwicklung der einzelnen Verfahrensschritte erfolgt durch ein Programmschaltwerk.
In der AS wird zwar eine Vorrichtung beschrieben, die nur mit einem Gasdetektor ausgerüstet ist; dieser Gasdetektor dient jedoch nicht der Messung von Kohlenwasserstoffen, die Bestandteil eines Gases sind. Es wird daher in der AS weder der Hinweis darauf gegeben, daß ein FID angewendet werden soll, noch daß die durchzuführende Analyse voraussetzt daß eine Komponente der Kohlenwasserstoffe zum Zwecke einer Differenzbildung eliminiert werden soll. In der AS wird somit eine Vorrichtung beschrieben, deren Aufgabe sich wesentlich von der durch die Erfindung zu lösende Aufgäbe unterscheidet.

In der DE-OS 24 07 940 wird eine Vorrichtung zum Bestimmen des Kohlenwasserstoffgehaltes eines Gases beschrieben, durch die gleichzeitig der Anteil der Kohlenwasserstoff-Fraktion mit niedrigem Siedepunkt und der Anteil der restlichen Kohlenwasserstoffe gemessen werden soll. Die Messung der Kohlenwasserstoffanteile im Sinne einer Differenzbildung erfolgt mittels zweier FID.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung zur Messung des methanfreien Anteils an Kohlenwasserstoffen in einem Gasgemisch, der sowohl ein alle Kohlenwasserstoffe enthaltender Gasstrom als auch ein zweiter das Methan enthaltender Gasstrom zugeführt wird, und die nur einen einzigen FID enthält. Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Meßanordnung ist insofern vorteilhaft als nur ein einziger FID benötigt wird. Sie ist weiterhin insofern vorteilhaft als das Prinzip der Adsorption benutzt wird und nicht das Prinzip der Oxydation; hierdurch ist eine exaktere Aussonderung des Methans gewährleistet.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert.

Die Gasprobe strömt über Magnetventile 17, 18 zu einem Adsorptionsrohr 13 dem eine Heizeinrichtung 15

zugeordnet ist und von dort über Magnetventile 19, 20 zur Bestimmung des Methangehaltes zu einem FID 21.

Der elektrische Ausgang des FlD ist mit Einern Schalter 22 verbunden, der das Methansignal zu einem Spitzenverstärker 23 und einem Speicher 24. leitet Zur Messung des Gesamtkohlenwasserstoffes schaltet eine Programmsteuereinheit 25 die Magnetventile 17,20 um, so daß das Probengas unter Umgehung des Adsorpticiisrohres 13 zum FID strömt. Außerdem wird durch den gleichzeitig betätigten Schalter 22 eine Verbindung des FID mit dem Verstärker 26 hergestellt In einem Differenzverstärker 27 wird das gespeicherte Signal aus dem Speicher 24 vom anliegenden Signal des Verstärkers 26 nach Abgabe eines über eine Signalleitung 28 laufenden Steuersignales der Programmsteuereinheit abgezogen. Als Differenz ergibt sich der Meßwert für die Kohlenwa^serstoffkonzentration des Probengases ohne Methananteil im Registriergerät 29. Die Methin- und die Gesamtkohlenwasserstoffkonzentration kann nach Bedarf mit zusätzlichen Meßinstrumenten 30,31 bzw. dem Registriergerät 29 angezeigt bzw. registriert werden.

Außerdem schaltet die Programmsteuereinheit nach einer vorgegebenen Zeit oder auf Knopfdruck die beiden Magnetventile 18,19 so um, daß bei der methanfreien'Messung das Adsorptionsrohr 13 aus dem Gasweg herausgenommen und ein Adsorptionsrohr 14 mit Heizeinrichtung 16 eingeschaltet wird. Das abgetrennte Rohr wird durch einen Schaltbefehl der Programmsteuereinrichtung mit Hilfe der Heizeinrichtung 15 ausgeheizt und mit einem kohlenwasserstofffreien Gas durchgespült. Die Umschaltung der Adsorptionsrohre, ihre Aufheizung und die Durchspülung des jeweils von der Probengasleitung abgetrennten Adsorptionsrohres erfolgt periodisch durch die Programmsteuereinheit in solchen Zeitabständen, daß die Rohre jederzeit voll funktionsfähig sind.

Durch die Verwendung von Adsorptionsvorrichtungen mit dem Adsorbens Aktivkohle läßt sich eine praktisch vollkommene Abtrennung des Methananteils und damit in Verbindung mit der periodischen Umschaltung und automatischen Regenerierung eine hohe Meßgenauigkeit bei geringem Wartungsaufwand erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Messung des methanfreien Anteiles an Kohlenwasserstoffen in einem Gasgemisch mit einer Flammenionisations-Meßeinrichtung, der zwei Probengasströme aufgegeben sind, von denen einer alle Kohlenwasserstoffe des Gases und der andere das Methan enthält und eine Differenzbildung der den Kohlenwasserstoffanteilen dieser Probengasströme entsprechenden Meßwerte erfolgt d a durch gekennzeichnet, daß eine Programmsteuereinrichtung (25) die beiden Probengasströme durch Steuerung von Magnetventilen abwechselnd einem Flammenionisationsdetektor (21) zuführt, daß zur Erzeugung des nur Methan enthaltenden Probengasstromes eine Adsorptionsvorrichtung (13) vorgesehen ist, die alle Kohlenwasserstoffe des Probengases mit Ausnahme des Methans adsorbiert, daß eine zweite Adsorptionsvorrichtung (14) parallel zur ersten angeordnet ist, daß den Adsorptionsvorrichtungen Heizeinrichtungen (15,16) zugeordnet sind und daß die Programmsteuereinrichtung außerdem abwechselnd die Einschaltung einer der Adsorptionsvorrichtungen in den Probengasweg sowie die Ausheizung und Durchspülung mit Neutralgas der jeweils nicht eingeschalteten Adsorptionsvorrichtung bewirkt

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Adsorptionsvorrichtungen als Adsorbens Aktivkohle enthalten.