DE2260088A1

DE2260088A1 - Verfahren und anordnung zum kontinuierlichen phasenaustausch von in stroemenden fluessigkeiten geloesten gasen

Info

Publication number: DE2260088A1
Application number: DE19722260088
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Dr Fuhrmann
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1972-12-08
Filing date: 1972-12-08
Publication date: 1974-07-11
Also published as: DE2260088B2; DE2260088C3

Description

~Verfahren und Anordnung zum kontinuierlichen Phasenaustausch von in strömenden Flüssigkeiten gelösten Gasen" Die bekannten Phasenaustauscher beruhen vorwiegend auf dem Gegenstromprinzip, bei welchem das in der Flüssigkeit gelöste Gas - z.B. Sauerstoff in Wasser - mit einem Hilfsgasstrom in Berührung gebracht wird. Bei der Anordnung nach der deutschen Auslegeschrift 1.090.450 strömt die Flüssigkeit in einem senkrechten Rohr von oben nach unten und das zum Phasenaustausch benötigte Hilfsgas von unten nach oben. Mit Hilfe eines derartigen Phasenaustauschers können in einer strömenden Flüssigkeit gelöste Gase analysiert werden, wenn das aus dem Austauscher strömende Gas einem für die ausgetriebene Komponente selektiven Gasanalysator zugeführt wird. Das Hilfsgas muß, so beschaffen sein, daß es mit dem aus der Flüssigkeit ausgetriebenen Gas nicht chemisch reagiert. Zur Messung des Sauerstoffgehaltes in Wasser wird z.B. als Hilfsgas vorzugsweise Progangas verwendet. In diesem Fall kann z.B. ein magnetischer Sauerstoffanalysator verwendet werden, der nur auf den Sauerstoffgehalt des Gases anspricht.
Damit die Anzeige des Gasanalysegerätes der Konzentration des Meßgases in der Flüssigkeit entspricht, muß eine bestimmte Dosierung des Hilfsgases und der Flüssigkeit festgelegt und eingehalten werden, nur dann ist der Anteil an Meßgas im Hilfsgas ein eindeutiges Maß für den Gehalt des Meßgases in der Flüssigkeit. Diese Voraussetzung ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Bei den bekannten Phasenaustauschern sind außerdem größere Hilfsgasmengen mit einem entsprechenden Wartungsaufwand und Kosten erforderlich, da das Hilfsgas in die Atmosphäre abströmt.
Demgegenüber erzielt die Erfindung bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Phasenaustausch von in strömenden Flüssigkeiten gelösten Gasen unter Verwendung eines Hilfsgases als Austauschmittel einen erheblichen Fortschritt dadurch, daß erfindungsgemäß für das Hilfsgas ein geschlossener Kreislauf vorgesehen ist mit das Eindringen von Außenluft sperrendem Ein- und Ablauf für die strömende Flüssigkeit. In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der Gasumlauf durch Injektorwirkung der Flüssigkeit bewirkt. Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen Kreislauf des Hilfsgases auf eine Injektorvorrichtung für die Flüssigkeit eine Desorptionsspirale folgt, deren Ende in ein Uberlaufgefäß zur Phasentrennung Flüssigkeit - Gas taucht und :-ber einem Tropfenabscheider der Kreislauf des Gases sich schließt. Für gasanalytische Untersuchungen des in der Flüssigkeit gelösten Gases wird in den Kreislauf nach dem Tropfenabscheider ein für die zu messende Gaskomponente selektives Gasanalysegerät eine -schaltet. Die Einhaltung einer bestimmten Flussigkeitsströmung ist nicht erforderlich, da unabhängig von dieser, je nach dem Anteil des Meßgases in der Flüssigkeit das Hilfsgas eine entsprechende Anreicherung (Henry'sches Gesetz) erfährt. Das neue Verfahren eignet sich insbesondere für solche Meßaufgaben, bei denen es nicht auf hohe Anzeigegescliwindigkeit ankommt, beispielsweise für die Vberwachung des sich nur relativ langsam ändernden Sauerstoffgehaltes von Flußwasser.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Meßanordnung näher erläutert.
Eine in einer-leitung 1 strömende Flüssigkeit, in der ein Gas gelöst ist, dessen Lösungskonzentration gemessen werden soll, tritt aus einer Düse 2 in einen Leitungsabschnitt 3 aus. An den Leitungsabschnitt 3 schließt sich eine Desorptionsspirale 4 an, deren Ende 5 in ein Uberlaufgefäß 6 taucht. Vom Gasraum 7 des Uberlaufgefässes führt eine Leitung 8 zu einem Tropfenabscheider 9, auf den ein Gasanalysegerät 10 folgt, dessen Ausgang 11 zu dem Leitungsabschnitt 2 zurückführt. Durch die Injektorwirkung der Düse wird das im Kreislauf-vorhandene Gas in Umlauf versetzt. In der Desportionsspirale, in der eine ausreichende Berührung des Gases mit der Flüssigkeit erfolgt, tritt in der Flüssigke#it gelöstes Gas in das. umlaufende Hilfsgas über. Flüssigkeit und Gas trennen sich in dem Uberlaufgefäß.
Die überschüssige Flüssigkeit strömt durch die Ronrleita 2 ab, während das Gas durch den Tropfenabscheider dem Gasanalysegerät zuströmt. Der auf die Gaskomponente in der Flüssigkeit ansprechende Gasanalysator misst den Gehalt der Gaskomponente im zreislaufgas. Es findet eine dauernde Anpassung des Partialdruckes der Neßkomponente im Kreislaufgas an deren Partialdruck in der Flüssigkeit statt. Daher ist die Konzentration der Meßkomponente im Kreislaufgas proportional der Konzentration in der Flüssigphase.
Um einen Druckausgleich im Gaskreislauf zur Außenluft zu gewährleisten, ist eine Druckausgleichsvorrichtung 13, die mit öl gefüllt ist, an den Kreislauf angeschaltet. Mit 14 ist eine das Hilfsgas enthaltende Vorratsflasche bezeichnet, beispielsweise gefüllt mit Propan, wenn in Wasser gelöstes 02 zu bestimmen ist. Für Gasverluste im Hilfsgaskreislauf werden nur wenige Millileter pro Stunde benötigt, die über ein Druckreduzierventil 15 und die Druckausgleichsflasche in den Kreislauf dosiert werden.
Die Umwälzgeschwindigkeit des Hilfsgases hängt von der Durchflußmenge der Probeflüssigkeit ab. Das Volumen des Hilfsgases im Kreislauf soll möglichst klein sein, um eine möglichst gute und schnelle Austauschwirkung zu erzielen, beispielsweise weniger als 50 ml.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Phasenaustausch von in strömenden Flüssigkeiten gelösten Gasen unter Verwendung eines Hilfsgases als Austauschmittel, dadurch gekennzeichnet, daß für das Hilfsgas ein geschlossener Kreislauf vorgesehen ist mit das Eindringen von Außenluft sperrendem Ein- und Ablauf für die strömende Flüssigkeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit durch Injektorwirkung den Gasumlauf bewirkt.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen Kreislauf des Hilfsgases auf eine Inäektorvorrichtung für die Flüssigkeit eine Desorptionsspirale folgt, deren Ende in ein Uberlaufgefäß zur Phasentrennung Flüssigkeit - Gas taucht und über einem Tropfenabscheider der Gaskreislauf sich schließt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Analyse des-gelösten Gases in den Kreislauf nach dem Tropfenabscheider ein Gasanalysegerät eingeschaltet ist.

L e e r s e i t e