DE3036106A1

DE3036106A1 - Verfahren zur messung von gaskonzentrationen

Info

Publication number: DE3036106A1
Application number: DE19803036106
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr.-Ing. 6148 Heppenheim Stöldt; Udo Dr.rer.nat. 6472 Altenstadt Zentner
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1980-09-25
Publication date: 1982-04-29

Description

VERFAHREN ZUR MESSUNG VON GASKONZENTRATIONEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Konzentrationsänderung einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, das durch eine Reaktionszone geleitet wird.
Bereits bekannt ist die Messung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch. Kommerzielle Meßgeräte liefern ein der Konzentration der zu messenden-Gaskomponente proportionales elektrisches Gleichstromsignal. Solche Geräte werden z.B. von Hartmann & Braun AG, 6000 Frankfurt, unter der Bezeichnung "Uras" oder "Caldos" geliefert. Dabei muß allerdings in Kauf genommen werden, daß bei einem Gasgemisch mit mehreren Komponenten die Konzentrationsmessung einer Komponente in nicht immer unerheblichem Maß von den Konzentrationen der anderen Gaskomponenten beeinflußt wird.
Beim eingangs genannten Verfahren ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung, diese störenden Einflüsse bei der Messung nach Möglichkeit auszuschalten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mit den Konzentrationsmeßgeräten vor und nach der Reaktionszone voneinander unabhängige, der Konzentration der Gaskomponente proportionale elektrische Gleichstromsignale erzeugt und diese Signale auf ein gemeinsames Bezugspotential geschaltet werden. Über ein hochohmiges Spannungsmeßgerät wird die Differenzspannung vor Bereichswiderständen gemessen. Die Konzentrationsmeßgeräte müssen mit galvanisch getrennten Signalkreisen ausgerüstet sein oder das Bezugspotential muß Erdpotential sein.
Die so hergestellte Differenzsmessung ermöglicht die direkte Anzeige und Registrierung von Konzentrationsänderungen in einem Reaktor.
Bei den Gasgemischen, die der Konzentrationsmessung unterzogen werden sollen, handelt es sich bevorzugt um solche mit den Komponenten CO, CO2, CH4 und H2. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird insbes(ndere bei kleiner Differenzkonzentration vor und nach der Reaktionszone die Beeinflussung der Messung durch die anderen Gaskomponenten praktisch völlig eliminiert.
Vorteilhafterweise werden die eingeprägten Gleichstromsignale durch jeweils paarweise gleiche Präzisionswiderstände geleitet, die zu einem Meßbereichsumschalter gehören.
Der an den Widerständen auftretende Spannungsabfall ist der jeweiligen Meßgröße proportional, so daß bei paarweise gleichen Widerständen die Spannungsdifferenz proportional der Differenz der Meßgröße'ist. Dadurch lassen sich auch geringe Konzentrationsänderungen einer Gaskomponente, die im Gasgemisch in hoher Konzentration vorliegt, in einen günstigen Anzeigenbereich des Meßgerätes bringen.
Die Zeichnung zeigt eine mögliche Schaltung für das Verfahren. Die beiden KonzentrationsIIeßgeräte K1 und K2 messen die Absolutkonzentration einer bestimmten Gaskomponente in einem Gasgemisch vor bzw. nach der nicht dargestellten Reaktionszone. Beide Geräte K1 und K2 liefern einen der Konzentration der Gaskomponente proportionalen eingeprägten Gleichstrom. Über die Meßwiderstände R1 bzw. R1 werden die Konzentrationen mit Hilfe der Meßschreiber S1 bzw. S2 festgehalten.
Ein hochohmiges Spannungsmeßgerät, z. B. ein Kompensationsschreiber S3, ist durch die Leitungen L1 bzw. L2 mit den beiden Signalkreisen Ki und K2 verbunden (Differenzschaltung).
Zur Signalglättung sind in bekannter Weise zwei antiparallel geschaltete Kondensatoren von z.B. 2 x 500 MF vorhanden.
Zur Meßbereichs-Umschaltung dienen wahlweise zuschaltbare Präzisionswiderstande R3, R4 und R5.
Wenn man für die Konzentrationsmeßgeräte K1 und K2 Uras-Geräte verwendet, haben sich Widerstände in folgender Größe als zweckmäßig erwiesen: R1 = R2 = R3 = 62,5 Ohm, R4 = 187,5 Ohm und R5 = 3)5 Ohm.
Zum Meßprinzip und der Arbeitsweise der bekannten Konzentrationsmeßgeräte Ki und K2 wird folgendes erläutert: Als Meßeffekt wird. die Strahlungsabsorption mehratomiger nichtelementarer Gase im Infrarotbereich (ca. 2,5 - 12 P m) genutzt. Die Absorption wird in einer Zweistrahl-Photometeranordnung durch einen selektiv wirkenden gasgefüllten Strahlungsempfänger gemessen. Das Meßgas wird durch eine im ersten Strahlengans des Gerätes liegende Küvette geleitet. In einem zweiten Strahlengang befindet sich ein Vergleichgas, das keinc Strahlung absorbiert. Beide Strahlengänge treffen auf jeweils eine Kammer ines Doppelkammer-Membranenernpfängers, der mit dem Meßgas gefüllt ist. Die unterschiedliche Strahlungsintensität, die in die beiden Kammern einfällt, bewirkt eine unterschiedliche Erwärmung der dort befindlichen Gase und damit einen unterschiedlichen Druckanstieg.
Der I,ruckansteg führt zur Verschiebung einer Membran, die Bestandteil eines Membrankondensators ist. Dieser wandelt die Druckdifferenz in ein elektrisches Signal um, das anschließend übcr eint übliche elektronische Schaltung verstärkt und gleichgericht,et wird. Der Gleichrichtung und Hauptverstärkung ist ein Trennübertrager vorgeschaltet.
Der llauptverstärker besitzt einen Multidioden-Linearisierer und liefert im Ausgang einen eingeprägten Gleìchstrom-von z.B. O - 20 mA.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 5) Verfahren-zur Messung der Konzentrationsänderung einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, das durch eine Reaktionszone geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor und nach der Reaktionszone voneinander unathängige, der Konzentration der Gaskompotente proportionale elektrische Gleichstromsignale erzeugt und diese Signale über ein hochohmiges Spannungsmeßgerät gegeneinander geschaltet werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromsignale durch jeweils gleiche Präzisionswiderstände geleitet werden.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Präzisionswiderstände veränderbarist.