DE4119453C2 - Process gas chromatograph - Google Patents
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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. Ein derartiges System von Adsorptions- Desorptions-Säulen ist in "Patents Abstracts of Japan P- 432, 28. Februar 1986, Vol. 10/No. 52, Japanische Offenlegungsschrift 60-195 451 beschrieben. Ein ähnliches System ergibt sich auch aus "Prozeß-Chromatographie", Akademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt/Main, 1973, S. 148-155, woraus sich zusätzlich in einer Leitung angeordnete Drosseln ergeben, die das Druckniveau der Adsorptions-Desorptions-Säulen bestimmen, so daß ein Druckausgleich nicht abgewartet zu werden braucht.The invention relates to a process gas chromatograph, such as it is used, for example, for natural gas analysis. Out Important substance data can be obtained from the determined measured values how to calculate calorific value, standard density and K number. To this Purpose is a gas sample, i.e. H. a mixture of different Gases, by means of a stream of helium through a system of adsorption-desorption columns guided. Due to adsorption and desorption processes on the with un Pillars filled with different materials move the gas components through the columns at different speeds, therefore leave these at different times and can therefore be examined individually. To separate the different components are those with differ columns filled with different materials Arrangements connected in series, which can be done by means of through a time program switched multi-way valves enough. Such a system of adsorption Desorption columns is in "Patents Abstracts of Japan P- 432, February 28, 1986, vol. 10 / no. 52, Japanese Patent Application Laid-Open 60-195 451. A similar system also results from "process chromatography", Academic Publishing Company, Frankfurt / Main, 1973, Pp. 148-155, which also results in one line arranged throttles result in the pressure level of the Determine adsorption-desorption columns so that a There is no need to wait for pressure equalization.
Beim Umschalten der Ventile treten jedoch schlagartige Druckänderungen auf. When switching the valves, however, occur suddenly Pressure changes on.
Besonders heftige Druckstöße ergeben sich beim Umschalten in einer, den Adsorptions-Desorptions-Säulen vorgeschal teten Feuchtigkeitsabsorptionssäule, wie sie in "Journal of HCR & CC", Bd. 10, Oktober 1987, S. 573-575 beschrieben ist. Deren Aufgabe besteht darin, vor Beginn der Gastrennung Feuchtigkeitsspuren aus dem Gas-Helium-Strom zu entfernen und zurückzuhalten.There are particularly violent pressure surges when switching over in one, upstream of the adsorption-desorption columns moisture absorption column as described in "Journal of HCR & CC ", Vol. 10, October 1987, pp. 573-575 is. Their job is to start gas separation Remove traces of moisture from the gas-helium stream and hold back.
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.The moisture absorption columns are filled made of powdery material with a particle size of about 0.1 mm. Both the adsorption and desorption column also the moisture absorption column will vary depending Valve position in one direction or the other flows through.
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.When operating the process gas chromatograph occur after ei less time delay in the individual earth gas components, which leads to failure of the measurement. Around the process gas chromatograph ready for use again Chen, the moisture absorption column and / or the adsorption-desorption columns after an operation period of three to ten weeks.
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.Since the process gas chromatograph in Ver are permitted for billing purposes and therefore un operated under official sealing necessary repair and maintenance work, such as changing the columns, considerable difficulties and costs.
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. The invention is therefore based on the object zeßgaschromatographen so that the loading operating times of the adsorption-desorption columns and Extend and absorb the moisture absorption column replacing these columns to one equally late.
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einem Pro zeßgaschromatographen der eingangs erwähnten Art vorge schlagen, daß Drosselelemente, der mindestens einen Feuchtigkeitsabsorptionssäule und/oder den Adsorptions- Desorptions-Säulen vor- und/oder nachgeschaltet sind, um durch das Umschalten der Umschaltventile entstehende Druckstöße zu dämpfen.Based on this task, a pro zeßgaschromatographen of the type mentioned suggest throttle elements that have at least one Moisture absorption column and / or the adsorption Desorption columns are connected upstream and / or downstream arising from the changeover of the changeover valves Dampen pressure surges.
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.The invention is based on the consideration that the short Operating times of the adsorption-desorption columns and / or the moisture absorption column not to one Pollution from natural gas, but on a powder sation of the column fillings due to the system-related Pressure surges are to be attributed, the resultant Fine material penetrates into downstream device parts and caused the damage found. Although can be the system-related pressure surges through far-reaching changes device, such as using other types of columns, on construction of slow-switching valves and a high one Bypass control effort, but then the calibration office would have to new approval of the process gas chromatograph be carried, which leads to a complex administrative Ver driving would lead.
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.The installation of the small throttle elements according to the invention, which slow down the pressure change and the pressure surges steaming is, however, harmless. As throttle elements come needle valves or pipe constrictions, for example in the form of a capillary, in question.
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.The throttle element can consist of a throttle filter, because not only throttling is achieved in this way Chen, but also a discharge of any fine that may arise dusts can be delayed. The throttle filter can be made from one filled with filter material, especially glass wool Pipe section consist of its length, diameter and filling can be adapted to the respective requirements.
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.The throttle filter according to the invention are inexpensive and can be easily in a process gas Install the chromatograph. After an eighteen month Trial operation with throttle filters according to the invention was no signs of deterioration of the knives Results determined so that the length of a maintenance tervalles for more than a year correspondingly more than 36,000 analysis cycles. With the invention Throttle filter is therefore a significant cost saving connected.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren er läutert.The invention is based on a in the drawing tion shown embodiment of the closer he purifies.
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.A gas chromatograph, which is only shown schematically, consists of a moisture absorption column 1 and adsorption-desorption columns 2 to 7 , in the inputs and outputs of which switching valves 8 are arranged, by means of which the sequence of the adsorption-desorption columns 2 through 7 through which flow flows one after the other and the flow direction in the moisture absorption column 1 can optionally switch. In the feed and discharge lines of the moisture absorption column 1 and the adsorption-desorption column 2 , throttle elements 9 are arranged in the form of tube pieces filled with glass of cotton wool. Such Dros selfilter can also be arranged in the inlets and outlets of the adsorption-desorption columns 3 to 7 .
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.The pressure surges caused by the switching of the valves 8 are damped by the throttle filter 9 so that there are no effects on the fillings of the columns 1 to 7 and accordingly there are no or only extremely slow changes in the effect of the column groups 1 to 7 occur.
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.A mixture of natural gas and helium is fed to the process gas chromatograph. This mixture flows through the column groups 1 to 7 and then enters a measuring device 10 which analyzes and registers the individual gas components due to their different running times through the column groups 1 to 7 .
Eine Zeitprogrammsteuerung dient dazu, die Umschaltven tile 8 in der gewünschten Reihenfolge zu betätigen. A time program control serves to actuate the Umschaltven tile 8 in the desired order.
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.Instead of a throttle filter, needle valves, Pipe constrictions, especially in the form of capillaries turn. In this case, if necessary, too additional filters that have no or only a minor one Have throttling effect in the supply and / or discharge lines of the columns.
Claims (6)
- - 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,
- - mindestens einer vorgeschalteten Feuchtigkeits absorptionssäule (1) und
- - Drosselelementen (9), die der mindestens einen Feuchtigkeitsabsorptionssäule und/oder den Adsorptions-Desorptions-Säulen vor- und/oder nachgeschaltet sind, um durch das Umschalten der Umschaltventile (8) entstehende Druckstöße zu dämpfen.
- - several differently filled adsorption-desorption columns ( 2 to 7 )
- - In the inlets and outlets of the columns arranged th switching valves ( 8 ) for optional adjustment of the sequence of the successively flowed through adsorption-desorption columns,
- - At least one upstream moisture absorption column ( 1 ) and
- - Throttle elements ( 9 ) which are connected upstream and / or downstream of the at least one moisture absorption column and / or the adsorption-desorption columns, in order to dampen pressure surges caused by the changeover of the changeover valves ( 8 ).
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