DE4119453A1 - Prozessgaschromatograph - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Prozeßgaschromatograph, wie er beispielsweise für Erdgasanalysen benutzt wird. Aus den ermittelten Meßwerten lassen sich wichtige Stoffdaten wie Brennwert, Normdichte und K-Zahl errechnen. Zu diesem Zweck wird eine Gasprobe, d. h. ein Gemisch verschiedener Gase, mittels eines Heliumstroms durch ein System von Adsorptions-Desorptions-Säulen geführt. Aufgrund von Adsorptions- und Desorptionsvorgängen an den mit un­ terschiedlichen Materialien gefüllten Säulen bewegen sich die Gasbestandteile verschieden schnell durch die Säulen, treten daher zu verschiedenen Zeiten aus diesen aus und können somit einzeln untersucht werden. Zum Trennen der verschiedenen Bestandteile werden die mit unterschiedli­ chen Materialien gefüllten Säulen in unterschiedlichen Anordnungen hintereinander geschaltet, was sich mittels durch ein Zeitprogramm geschalteter Mehrwegeventile er­ reichen läßt. Beim Umschalten der Ventile treten jedoch schlagartige Druckänderungen auf.

Besonders heftige Druckstöße ergeben sich beim Umschalten in einer, den Adsorptions-Desorptions-Säulen vorgeschal­ teten Feuchtigkeitsabsorptionssäule. Deren Aufgabe be­ steht darin, vor Beginn der Gastrennung Feuchtigkeitsspu­ ren aus dem Gas-Helium-Strom zu entfernen und zurückzu­ halten.

Die Füllung der Feuchtigkeitsabsorptionssäulen besteht aus pulverförmigem Material mit einer Teilchengröße von etwa 0,1 mm. Sowohl die Adsorptions-Desorptionssäule als auch die Feuchtigkeitsabsorptionssäule werden je nach Ventilstellung in der einen oder der anderen Richtung durchströmt.

Beim Betrieb der Prozeßgaschromatographen treten nach ei­ niger Zeit Laufzeitverschiebungen bei den einzelnen Erd­ gaskomponenten auf, was zum Ausfall der Messung führt. Um den Prozeßgaschromatographen wieder einsatzfähig zu ma­ chen, müssen die Feuchtigkeitsabsorptionssäule und/oder die Adsorptions-Desorptions-Säulen nach einer Betriebs­ zeit von drei bis zehn Wochen ausgewechselt werden.

Da die Prozeßgaschromatographen im eichpflichtigen Ver­ kehr zu Abrechnungszwecken zugelassen sind und daher un­ ter amtlicher Verplombung betrieben werden, verursachen notwendig werdende Reparatur- und Wartungsarbeiten, wie das Auswechseln der Säulen, erhebliche Schwierigkeiten und Kosten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Pro­ zeßgaschromatographen so zu verbessern, daß sich die Be­ triebszeiten der Adsorptions-Desorptions-Säulen und der Feuchtigkeitsabsorptionssäule verlängern und dementspre­ chend das Auswechseln dieser Säulen erst zu einem ver­ gleichsweise späten Zeitpunkt erforderlich wird.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einem Pro­ zeßgaschromatographen der eingangs erwähnten Art vorge­ schlagen, daß der Feuchtigkeitsabsorptionssäule und/oder den Adsorptions-Desorptions-Säulen vor- und/oder erfin­ dungsgemäß mindestens ein Drosselelement nachgeschaltet ist.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die kurzen Betriebszeiten der Adsorptions-Desorptions-Säulen und/oder der Feuchtigkeitsabsorptionssäule nicht auf eine Verschmutzung durch das Erdgas, sondern auf eine Pulveri­ sierung der Säulenfüllungen infolge der systembedingten Druckstöße zurückzuführen sind, das dabei entstehende Feinmaterial in nachgeordnete Geräteteile vordringt und die festgestellten Schäden verursacht. Zwar lassen sich die systembedingten Druckstöße durch weitreichende Ande­ rungen am Gerät, wie Verwendung anderer Säulenarten, Ein­ bau von langsam schaltenden Ventilen und einen hohen Steuerungsaufwand umgehen, jedoch müßte dann die eichamt­ liche Zulassung des Prozeßgaschromatographen neu bean­ tragt werden, was zu einem aufwendigen behördlichen Ver­ fahren führen würde.

Der Einbau der erfindungsgemäßen kleinen Drosselelemente, die den Druckwechsel verlangsamen und die Druckstöße dämpfen, ist indessen unbedenklich. Als Drosselelemente kommen Nadelventile oder Rohrverengungen, beispielsweise in Form einer Kapillare, in Frage.

Das Drosselelement kann aus einem Drosselfilter bestehen, da sich auf diese Weise nicht nur eine Drosselung errei­ chen, sondern auch ein Austragen ggf. entstehender Fein­ stäube verzögern läßt. Der Drosselfilter kann aus einem mit Filtermaterial, insbesondere Glaswatte, gefüllten Rohrstück bestehen, dessen Länge, Durchmesser und Füllung sich den jeweiligen Erfordernissen anpassen läßt.

Die erfindungsgemäßen Drosselfilter sind kostengünstig und lassen sich auf einfache Weise in einen Prozeßgas­ chromatographen einbauen. Nach einem achtzehnmonatigen Versuchbetrieb mit erfindungsgemäßen Drosselfiltern wur­ den keine Anzeichen für eine Verschlechterung der Meßer­ gebnisse festgestellt, so daß die Länge eines Wartungsin­ tervalles bei mehr als einem Jahr entsprechend mehr als 36 000 Analysenzyklen liegt. Mit dem erfindungsgemäßen Drosselfilter ist somit eine erhebliche Kostenersparnis verbunden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren er­ läutert.

Ein nur schematisch dargestellter Gaschromatograph be­ steht aus einer Feuchtigkeitsabsorptionssäule 1 und Ad­ sorptions-Desorptions-Säulen 2 bis 7, in deren Ein- und Ausgängen Umschaltventile 8 angeordnet sind, mittels de­ rer sich die Reihenfolge der nacheinander durchströmten Adsorptions-Desorptions-Säulen 2 bis 7 und die Strömungs­ richtung in der Feuchtigkeitsabsorptionssäule 1 wahlweise umschalten läßt. In den Zu- und Ableitungen der Feuchtig­ keitsabsorptionssäule 1 sowie der Adsorptions-Desorpti­ onssäule 2 sind Drosselelemente 9 in Form von mit Glas­ watte gefüllten Rohrstücken angeordnet. Derartige Dros­ selfilter können auch in den Zu- und Ableitungen der Ad­ sorptions-Desorptions-Säulen 3 bis 7 angeordnet sein.

Die durch das Umschalten der Ventile 8 entstehenden Druckstöße werden durch die Drosselfilter 9 so gedämpft, daß es nicht zu Auswirkungen auf die Füllungen der Säu­ len 1 bis 7 kommt und sich dementsprechend keine oder nur noch äußerst langsam ablaufende Veränderungen der Wir­ kungsweise der Säulengruppen 1 bis 7 eintreten.

Dem Prozeßgaschromatographen wird ein Gemisch aus Erdgas und Helium zugeleitet. Dieses Gemisch durchströmt die Säulengruppen 1 bis 7 und tritt alsdann in eine Meßvor­ richtung 10 ein, die die einzelnen Gasbestandteile auf­ grund ihrer unterschiedlichen Laufzeiten durch die Säu­ lengruppen 1 bis 7 analysiert und registriert.

Eine Zeitprogrammsteuerung dient dazu, die Umschaltven­ tile 8 in der gewünschten Reihenfolge zu betätigen.

Statt eines Drosselfilters lassen sich auch Nadelventile, Rohrverengungen, insbesondere in Form von Kapillaren ver­ wenden. In diesem Fall können, falls erforderlich, zu­ sätzliche Filter, die keine oder nur eine geringfügige Drosselwirkung besitzen, in den Zu- und/oder Ableitungen der Säulen angeordnet sein.

Claims (6)

1. Prozeßgaschromatograph mit

• - mehreren unterschiedlich gefüllten Adsorptions- Desorptions-Säulen (2 bis 7)
• - in den Zu- und Ableitungen der Säulen angeordne­ ten Umschaltventilen (8) zum wahlweisen Einstel­ len der Reihenfolge der nacheinander durchström­ ten Adsorptions-Desorptions-Säulen,
• - mindestents einer vorgeschalteten Feuchtigkeits­ absorptionssäule (1) und
• - mindestens einem der Feuchtigkeitsabsorptions­ säule und/oder den Adsorptions-Desorptions-Säulen vor- und/oder nachgeschalteten Drosselelement (9).

2. Prozeßgaschromatograph nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Drosselelement (9) aus einem Nadelventil besteht.

3. Prozeßgaschromatograph nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Drosselelement (9) aus einer Rohrverengung besteht.

4. Prozeßgaschromatograph nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Drosselelement (9) aus einem Drosselfilter besteht.

5. Prozeßgaschromatograph nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Drosselfilter aus einem mit Filtermaterial gefüllten Rohrstück besteht.

6. Prozeßgaschromatograph nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Filtermaterial aus Glaswatte besteht.