DE2348090A1

DE2348090A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen ueberfuehrung von gaskomponenten zwischen gasen und fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2348090A1
Application number: DE19732348090
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Techn Schierjott
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-25
Filing date: 1973-09-25
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE2348090C2

Description

Dr. Günter Schier;)ott

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR KONTINUIERJ· HOHEN ÜBERFÜHRUNG VON GAS KOMPONENTEN ZV/ISCHEN GASEN UND FLÜSSIGKEITEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Überführung von in einer Flüssigkeit gelösten Gaskomponenten in ein Trägergas und zur kontinuierlichen Absorption von Komponenten eines Gases in einer Flüssigkeit, insbesondere für chemisch-analytische Untersuchungen.

Zur automatischen Überwachung der Konzentration von Inhaltsstoffen in Gasen und Flüssigkeiten werden immer häufiger kontinuierlich arbeitende chemisch-analytische Meßgeräte eingesetzt, in denen die zu untersuchende Probe einer für die jeweilige Messung notwendigen Behandlung unterworfen wird. Oft ist es dabei erforderlich, die Probe in der Weise einer Vorbehandlung zu unterziehen, daß zunächst entweder die zu bestimmenden Komponenten oder störende Komponenten von der**Probe abgetrennt werden.

Die kontinuierliche und sichere Abtrennung der jeweiligen Komponenten erfordert den Einsatz von sich in geeigneten Eigenschaften unterscheidenden Medien, vorzugsweise in den unterschiedlichen Aggregatzuständen flüssig und gasförmig, zwischen denen die Überführung der entsprechenden Komponenten stattfindet., Um eine effektive und schnelle .Überführung zwischen den flüssigen und gasförmigen Medien zu erreichen, ist es erforderlich, eine große Grenzfläche zwischen den beiden Medien während einer ausreichenden Kontaktzeit zu erzeugen.

Es ist bekannt, zur Abtrennung von Gaskomponenten aus einer Flüssigkeit durch diese ein Trägergas zu leiten, das die Gaskomponenten aufnimmt. Zur Beschleunigung.des Verfahrens wird die Flüssigkeit auch erhitzt und das Trägergas zur Erzeugung kleiner Gasblasen durch eine Fritte in die Flüssigkeit eingeführt. Bekannt ist auch die Anwendung des Destillationsverfahrens, bei dem eine

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größere Menge der Flüssigkeit auf den Siedepunkt erhitzt wird und die abzutrennenden Gaskomponenten mit Teilen der verdampften Flüssigkeit von .der Restflüssigteit abgetrennt werden.

Zur Absorption von Gaskomponenten aus einem Gas in einer Flüssigkeit wird in bekannter Weise das Gas in einem Reaktionsgefäß mit der absorbierenden Flüssigkeit zusammengebracht. Um bei einigen Gaskomponenten und bei geringen Konzentrationen einen verwertbaren Umsatz zu erhalten, wird das Reaktionsgefäß mit Füllkörpern angefüllt oder zur Verlängerung der Kontaktzeit das Reaktionsgefäß als Rohr von entsprechender Länge ausgeführt.

Zur Durchführung der genannten Überführungsvorgänge sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Vorrichtungen im Gebrauch, die häufig einen erheblichen technischen Aufwand und große Flüssigkeits- und Gasmengen erfordern. In vielen Fällen erfogt die Übertragung nur langsam, so daß ein großer Zeitbedarf zur ausreichenden Übertragung notwendig ist, auch eignen sich viele Vorrichtungen nicht zum kontinuierlichen Einsatz.

Der vorgeschlagenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die die kontinuierliche Überführung von Gaskomponenten zwischen Flüssigkeiten und Gasen mit einfachen Mitteln und hohem Überführungsgrad ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit und das Gas , zwischen denen Gaskomponenten übertragen werden sollen, im wesentlichen kontinuierlich in einen gemeinsam durchströmten Raum dosiert und gemeinsam durch eine Düse versprüht werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen neben den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten insbesondere darin, daß durch die gemeinsame Versprühung von Gas und Flüssigkeit eine große Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit erzeugt und damit eine schnelle Gasübertragung erreicht wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zur Erfassung von Gas spure::!, große Unterschiede zwischen den dosierten Gas- und Flüssigkeitsmengen möglich sind und durch den strcftnungstechnisch einfachen Aufbau auch bei geringen Flüssigkeitsmengen die Erfassung von kurzzeitigen Änderungen der Probenkonzentration erreicht wird.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abbildung 1 dargestellt und wird in folgendem .näher beschrieben:

Durch die Kanäle (1) und (2) werden die Flüssigkeit und das Gas in den gemeinsam durchströmten Raum (4) dosiert, durch den sie zur Düse (5) gelangen, durch die sie beim Passieren in den Raum (6) versprüht werden. Im Raum (6) wird das Gas von der Flüssigkeit, getrennt und die Flüssigkeit verläßt den Raum (6) durch die Leitung (7), während das Gas durch die Leitung (8) austritt.

Im folgenden werden einige Beispiele für die unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gegeben, es wird dem »Fachmann jedoch klar sein, daß sich die Erfindung nicht nur auf die in den Beispielen genannten Flüssigkeiten und Gase anwenden läßt, sondern für alle Fälle, in denen eine Überführung von Gaskomponente-n zwischen Flüssigkeiten und Gasen stattfinden soll, geeignet ist.

Beispiel 1 : Überführung einer Meßgaskomponente aus einer Flüssigkeit in ein Trägergas

Zur Cyanid-Bestimmung in wässrigen Proben wird wegen des störenden Einflusses anderer Inhaltstoffe das Gyanid gegebenenfalls durch Ansäuern in Blausäure überführt und die Probe durch einen der Kanäle (1),(2) in den Raum (4) dosiert, wo sie mit einem Trägergas, das durch den zweiten der Kanäle (1|,(2) dosiert wird, im wesentlichen kontinuierlich zusammengebracht wird. Probe und l'rägergas werden gemeinsam durch die Düse (5) versprüht, wobei die Blausäure von der Flüssigkeit in das Gas übertritt unu einer geeigneten Endbestimmung zugeführt wird.

Beispiel 2 : Absorption einer Meßß'xskomponente aus einem Gas in eine Flüssigkeit

Zur Spurenbestimmung von Blausäure in Gasen werden das Gas durch einen der Kanäle (1ß,(2) und eine geeignete Absorptionsflüssigkeit z.B. Natronlauge durch den zweiten der Kanäle (1),(2) im wesentlichen kontinuierlich in den Raum (4) dosiert und gemeinsam durch die Düse (5) versprüht, wobei die Blaus äureßpur en. in der Latronlaufre absorbiert werden und einer pceeimeten Endbestinn.iunr suge.-i'ührt werden.

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Beispiel 3 '- Absorption einer Störgaskomponente aus einem Gas in einer Flüssigkeit

Häufig;,stört die Anwesenheit von Chlorwasserstoff in einem Gas aufgrund seiner Reaktionsfähigkeit und seiner Korrosionseigenßchaft die Bestimmung anderer in diesen Gas enthaltener Komponenten. Zur Abtrennung der störenden Chlorwasserstoffbestandteile werden das Gas durch einen der Kanäle (10,(2) und eine geeignete Absorptionsflüssigkeit, die z.B. Quecksilbernitrat enthält, durch den zweiten der Kanäle (1),(2) im wesentlichen kontinuierlich in den Raum (4) dosiert und geneinsam durch die Düse (5) versprüht, wobei die Chlorwasserstoffbestandteile des Gases in der Flüssigkeit absorbiert werden.

Beispiel 4 : Überführung einer Störkomponente aus einer flüssigkeit in ein Trägergas

Bei der Bestimmung des organischen Kohlenstoffs wässriger Proben muß zunächst der z.B. in Form von gelöstem Kohlendioxid vorliegende anorganische Kohlenstoff von der Probe abgetrennt werden. Nach Ansäuern der Probe werden diese durch einen der Kanäle (1), (-2) und ein Trägergas durch den zweiten der Kanäle (1),(2) im wesentlichen kontinuierlich in den Raum (4) dosiert und gemeinsam durch die Düse (5) Versprüht, wobei das Kohlendioxid von der Flüssigkeit in das Trägergas übertritt und der in der Flüssigkeit verbliebene organische Kohlenstoff einer geeigneten Bestimmung zugeführt werden kann.

Neben den oben genannten Beispielen ergeben sich weitere Anwendungen durch Kombination von mehreren erfindungsgemäßen iiinheiten. Es wird jedoch klar sein, daß sich die Kombinationsmöglichkeiten nicht auf die im nachfolgend beschriebenen Beispiel genannte Kombination und die genannten Flüssigkeiten und Gase beschränken, sondern daß die Erfindung auch in anderen Kombinationen aus mehr als einer erfindungsmäßigen Einheit und mit anderen Gasen und Flüssigkeiten sinnvoll eingesetzt werden kann.

In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird zusätzlich die Wärmetönung einer Reaktion angewandt, um den Gasaustausch zu unterstützen. Es wird dem Fachmann -jedoch klar sein, daß Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur z\B. durch Thermostatisiermng,eine

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Steigerung der Austauschrate auch in den Anwendungen nach den Beispielen 1 Ms 4 oder in Kombinationen aus diesen möglich ist."

Beisiel 5 :

Zur Beurteilung der organischen Belastung von Wasser und Abwasser wird der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) und der totale organische Kohlenstoff (TOC) bestimmt. Bei der kontinuierlichen, simultanen Bestimmung des CSB und des'TOC, wie z.B. in der österreichischen Patentanmeldung A 7987/71 beschrieben, verfälschen der mögliche Chloridgehalt und der anorganische Kohlenstoff der Probe' die Bestimmungen. Eine Anwendung der Erfindung auf diese Problemstellung ist im Prinzip in Abbildung 2 gezeigt und soll im folgenden näher beschrieben werden.'

Durch die Kanäle (1),(2),(3) werden ein Trägergas, konzentrierte Schwefelsäure und die Probe im wesentlichen kontinuierlich in den Raum (4) dosiert, in dem durch die Mischung der Probe mit der Schwefelsäure eine Wärmet önun.- auftritt und das Chlorid in Chlorwasserstoff überführt wird. Anschließend wird die Mischung mit dem Trägergas semeinsam durch die Düse (5) in d£n Raum (6) versprühet und das Chlorwasserstoffgas, und das Kohlendioxid in das Trägergas überführt. Sind in der Probe leicht^ flüchtige organische Substanzen vorhanden, können diese zum Teil mit in das Trägergaa übergehen. Das i'rägargas verläßt den laum (6) durch die Leitung (8), die in eine Absorptionsvorrichtung (9) mündet, die zur Absorption des Kohlendioxids und des Chlorwasserstoffs mit einem Absorbens z.B. I·: at ronkalk gefüllt ist. Die eventuell im Trägergas vorhandenen flüchtigen organischen Substanzen verlassen mit dem Tiägergas die Vorrichtung (9) durch die Leitung (10), die zu dem Raum (11) führt. Die Flüssigkeit verlaßt den Raum (6) durch die Leitung (7), welche ebenfalls zu dem Raum (11) führt. Im Raum (11) werden Gas und Flüssigkeit zusammengebracht und gemeinsam durch die. Düse, (12-) in den Raum (13) versprüht, Wobei die flüchtigen organischen Bestandteile, des Trägergases von der Flüssigkeit., die eine gegenüber dem .:aum (6) niedrigere L'er-i.Oeratur hat, absorbiert v/erden. Da3 Träger- -as verl-'-Pt üeri ;iaun (1;>) durch die Leitung (14), öle Flussigkeit wir.ι cairor. die Leitun/r (15) der v/eiteren behandlung zugeführt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Ί^Verfahren zur kontinuierlichen Überführung von in einer Flüssigkeit gelösten Gaskompone.nten -in ein Trägergas und zur kontinuier-. liehen. Absorption von Komponenten eines Gases .in einer ü'lüssig- ; keit, irisbesondere "für chemisch-analytische Untersuchungen, ciaduroh gekennzeichnet, daß die flüssigkeit und das Gas im wesentlichen kontinuierlich in einen gemeinsam durchströmten Raum dosiert; werden und gemeinsam durch eine Düse versprüht werden..
2)Verfahren nach Anspruch 1 zur Überführung von Gaskomponenten aus einer Flüssigkeit in ein Trägergas, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überführeiaden Gaskomponenten d.ie zu messenden Gaskomponenten sind.
■ 3)Verfahren nach Anspruch 1 zur Absorption von Komponenten eines Gases in einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die zu absorbierenden Gaskoponenten die zu messenden Gaskomponenten sind.
4)Verfahren nach Anspruch 1 zur Absorption von Komponenten eines Gases in einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die zu absorbierenden Gaekomponenten Störgaskomponenten sind.
5)Verfahren nach Anspruch 1 zur Überführung von Gaskomponenten aus einer Flüssigkeit in ein Trägergas, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überführenden Gaskopponenten Störgaskomponenten sind.
6) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zq überführende Gaskomponente Blausäure in wässriger Lösung ist.
7) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenneeichnet, daß die zu absorbierende Gaskomponente Blausäure ist und als Absorptionsflüssigkeit Natronlauge verwendet wird.
8)Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu absorbierende Gaskopponente Chlorwasserstoff ist und als Absorptionsflüssigkeit Quecksilbernitratlösung verwendet wird.
9) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die; zu überführende Gaskomponente Kohlendioxid ist.

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1O)Verfahren für ehemisch-anjtlytische Untersuchungen, dadurch, gekennzeichnet, daß mehr als eines der Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5 in Kombination miteinander eingesetzt werden.
11) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit oder das Gas oder Beide erwärmt werden.
12) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit oder das Gas oder beide abgekühlt werden.
13) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren nach Anspruch 3 den Verfahren nach Anspruch 5 nachgeschaltet ist. . -
14) Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 13* dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeit eine wässrige Lösung ist, der konzentrierte Schwefelsäure zugesetzt wird, die in der ersten Stufe in ein Trägergas überführten Gaskomponenten Kohlendioxid, Chlorwasserstoff und leichtflüchtige organische Verbindungen sind und die in der zweiten Stufe in der wässrigen Lösung, die zuvor abgekühlt wird, absorbierten Gaskomponenten die leicht flüchtigen organischen Verbindungen sind.
15) Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kanäle (1) und (2) in den Raum (4) münden, an dessen entgegengesetzten Ende sich die Düse (5) befindet, die den Raum (4) von dem Raum (6) trennt, der in zwei getrennten Leitungen (7) und (8) endet.
16) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nsch Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (1),(2),(3) in den Raum (4) mür.'Jon, an dessen entgegengesetzten Ende sich die Düse (5) befindet, die den Kaum (A) von dem laum (6) trennt, von dem Raum (6) eine Leiten}.; (8) EU der Absorptionskainner (9) führt, von der eine Leitung (1O) in den Raum (11 ) führt, und von dem Raum (6) eine .Leitung (7) in den itanw (11) führt, an dessen entgegengesetzten Ende sich die Jüse (12) ^ve~indet, Sie den Raum (11) von dem Raum (13) trennt, de" in :;wei etrennten Leitungen (14) und (15) endet. ·

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