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Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von zu analysierenden Gasen
Gase der verschiedensten Art, wie Verbrennungsgase industrieller Feuerungen, Generatorgase
u. dgl., werden im modernen Fabrikbetriebe regelmäßig auf ihre Zusammensetzung untersucht.
Es wird dadurch eine zuverlässige Kontrolle darüber erreicht, ob die Brennstoffe
auch wirklich restlos ausgenutzt werden.
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Bei der Untersuchung dieser Gase in selbsttätigen Gasprüfern, insbesondere
Rauchgasprüfern, entsteht die Notwendigkeit, die in den Gasen enthaltenen Verunreinigungen,
wie Ruß, Flugasche, Staub, Teer u. dgl., vorher zu entfernen, da ihre Anwesenheit
das zuverlässige Arbeiten von Gasprüfern unmöglich machen würde.
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Zu dieser Vorreinigung der Gase wurde bisher bevorzugt konzentrierte
Schwefelsäure verwendet, die die Feuchtigkeit aus den Gasen entfernen sollte, nachdem
diese durch Durchleiten durch entsprechende Filter von den Verunreinigungen befreit
waren. Die Anwendung von Schwefelsäure hat verschiedene schwerwiegende Sachteile
im Gefolge. Sie zwingt zur Anwendung von säurefesten Gefäßen. Als Baustoff für diese
Gefälie kommt regelmäßig nur Glas in Frage, das wegen seiner großen Empfindlichkeit
unter den rauhen Betriebsverhältnissen im Kesselhaus u. dgl. oftmals zerstört wird.
Die Verwendung von Schwefelsäure macht auch die Andendung besonderer Dichtungsmittel
nötig, da Gutnmi durch diese Säure zerstört wird. Als Absperrmittel mußte Quecksilber
verwendet werden, wodurch wiederum wesentliche Nachteile bedingt wurden.
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Zur Reinigung von Generatorgas waren diese Einrichtungen überhaupt
nicht brauchbar, da die in diesen Gasen stets vorhandenen, wenn auch häufig recht
geringen Anteile von Teerprodukten durch die Schwefelsäure allein nicht genügend
zurückgehalten wurden. Für die Abtrennung dieser Teerkondensate wurde deshalb eine
weitere Vorrichtung erforderlich, die vor das eigentliche Filter geschaltet werden
mußte, so daß der Gasstrom im ganzen drei Reinigungsvorrichtungen durchlaufen mußte.
Die Bedienung und Überwachung dieser Vorrichtungen machte entsprechende Umstände
und Schwierigkeiten.
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Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren
und die zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung zum Reinigen von Gasen und Gasgemischen,
die bei Verbrennungsprozessen aller Art entstehen, anzugeben, durch die die erwähnten
CTbelstände vollkommen vermieden und trotzdem das Gas von allen festen und flüssigen
Verunreinigungen befreit wird, bevor es zu einem selbsttätigen Gasprüfer gelangt.
Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß als Reinigungsmittel für die Gase ausschließlich
Wasser angewendet wird und daß das gleiche Wasser zur Entfernung der abgeschiedenen
@"erunreinigungen aus den Reinigungsvorrichtungen
dient. Dadurch
entfallen alle Schwierigkeiten, die durch die Verwendung von Schwefelsäure und Quecksilber
bedingt «-erden, und es kann zur Anfertigung der Vorrichtung jeder Werkstoff verwendet
werden. Praktisch läuft dies darauf hinaus, daß die Reinigungsvorrichtung aus Eisenblech
geeigneter Art erzeugt werden kann. Dadurch erhält die Reinigungsvorrichtung eine
sehr große Lebensdauer. Aus praktischen Gründen wird Wert darauf gelegt, daß ihre
Einzelteile so ausgeführt und miteinander verbunden sind. daß sie leicht zusammengesetzt
und auseinandergenommen werden können, wodurch die völlige Entfernung der ausgeschiedenen
Verunreinigungen der Gase in bequemster Weise ermöglicht wird.
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Im Sinne des neuen Reinigungsverfahrens tritt das zu reinigende Gas
oder Gasgemisch durch ein Tauchrohr in eine in einem Gefäß enthaltene Wassermenge
ein, perlt durch diese nach oben, gibt dabei seine Verunreinigungen ab und wird
dann zum Gasprüfer geleitet. Die Verunreinigungen bleiben dabei im Wasser und an
den Gefäßwandungen haften. Die Förderung des Gasstromes wird durch einen Saugzug
hervorgerufen, der durch den Gasprüfer selbst oder, wo dies nicht ausreicht, durch
eine besondere Ansaugevorrichtung erzeugt wird.
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Damit keine Außenluft in die Zuleitung zum Gasprüfer eintreten kann,
wird ein Wasserverschluß gebildet, der den Gasbehälter luftdicht nach außen abschließt.
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Man braucht demnach nur eine einzige Flüssigkeit (Wasser), die gleichzeitig
die Reinigung der Gase. die Reinigung der Behälter und die notwendigen Flüssigkeitsverschlüsse
bewirkt.
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Im Schrifttum ist allgemein die Meinung vertreten, daß ein zu untersuchendes
Gas nicht durch Wasser hindurchgeleitet werden darf, weil sonst eine wesentliche
J@nderung der Gaszusammensetzung zu befürchten wäre.
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Diese Befürchtung ist insofern richtig, als beim Durchleiten von Rauchgasen
o. dgl. durch Wasser eine gewisse Absorption der Kohlensäure und damit eine Veränderung
der Gaszusammensetzung eintritt. Dies dauert jedoch nur ganz kurze Zeit, bis das
Wasser mit Kohlensäure gesättigt ist. Schon nach ganz wenigen Analysen ist der Sättigungszustand
erreicht, und die gefundenen Kohlensäurezahlen stimmen mit den tatsächlichen Werten
sehr gut überein. Es ist dabei zu beachten, daß es für die technische Gasanalyse,
um die es sich hier ausschließlich handelt, nicht darauf ankommt, die quantitative
Zusammensetzung der Gase mit absoluter Genauigkeit zu ermitteln, sondern daß die
Einzelbestandteile der Mischung, insbesondere die Kohlensäure, nur größenordnungsmäßig
zwecks Regelung des Verbrennungsvorganges bestimmt werden müssen.
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Soll aber in einem Sonderfall aus besonderen Gründen der mögliche
Fehler auf e,n nicht mehr feststellbares Mindestmaß herabgesetzt werden, so kann
dies mühelos dadurch erreicht werden, daß vor der Analyse kurze Zeit die Rauchgase
durch das Wasser geleitet werden.
| Wie rasch eine ausreichende Sättigung dcs |
| Wassers mit Kohlensäure eintritt, ergibt ich |
| aus den folgenden Zahlen: In Verbinn ung |
| mit dem Gaswascher wurde eine besot dere |
| Vorrichtung benutzt, die in jeder Minute |
| etwa 300 ccm Rauchgas ansaugt. Der F auch- |
| gasprüfer führte in einer Minute 4o Sel unden |
| eine Analyse aus. Während dieser Ze; wur- |
| den somit 144 X 300 = 5öö ccm Gas durch |
| das Wasser des Gaswaschers gesaug . Bei |
| einem festgestellten Kohlensäuregehalt von |
| 15 0%o vor dem Gaswascher wurden gefunden |
| bei der |
| i. Analyse 12 0%o Kohlensäure, ! |
| - - |
| 13,8 °jo |
| 3. - 14,1 0j0 |
| :1. - 14,60/" - |
| 5 - 14,7 04 - I |
| 1 |
| d. h. nach einer Zeit von 5 X 14/' oder an- |
| nähernd 8 Minuten zwar das AnalyseneiFebnis |
| praktisch einwandfrei. |
| Der beschriebene Versuch wurde ini11 Was- |
| ser von i i ° C vorgenommen. Mit stei: ender |
| Temperatur sinkt die Aufnahmefähigk(it des |
| Wassers für Kohlensäure. Bei einer Tein- |
| peratur von 4o° im Gaswascher ergaben sich |
| folgende Zahlen: |
| i. Analyse: 12,3 01, Kohlensäure < nstatt |
| 15 0j0 Kohlensäure, |
| 2. Analyse: 4,0 0j0 Kohlensäure anstatt |
| 15 °%o Kohlensäure, |
| 3. Analyse: 14,4 0(0 Kohlensäure znstatt |
| 15 0j0 Kohlensäure, |
| a. Analyse: 14.,7 0@0 Kohlensäure #- nstatt |
| 15 0j0 Kohlensäure, |
| 5. Analyse: 1.1,8 °j0 Kohlensäure r nstatt |
| 15 0,l" Kohlensäure. |
| Hier ist also nach der dritten Analy e die |
| Abweichung so gering, daß sie praktisc i ver- |
| nachlässigt werden kann. |
| Man kann somit die großen Vorteil , die |
| sich durch die Verwendung einer eit zigen |
| Flüssigkeit für die Reinigung der Gase Rei- |
| nigung der Behälter und die Flüssigkei sver- |
| schlüsse erzielen lassen, ausnutzen, ohn daß |
| die Genauigkeit der Untersuchung in , inein |
| für die Praxis störendem Ausmaße beei flußt |
| wird. |
| Auf beiliegender Zeichnung ist eine bei- |
spielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt
dargestellt.
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Die Vorrichtung besteht aus einem becherförinigen Waschgefäß i, das
in einem Ablaufbecken 2 steht. Das Ablaufbecken 2 besitzt einen größeren Durchmesser
als das Waschgefäß i, so daß es dieses ringartig umgibt. Das Waschgefäß i ist über
seine Oberkante hinaus von einem unten offenen zylindrischen Gasbehälter 3 allseitig
umschlossen, der mit seinem unteren Ende in das Ablaufbecken 2 ragt. Dieses ist
in den Gasbehälter 3 so eingehängt, daß es jederzeit leicht herausgenominen werden
kann.
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Von der oberen Abschlußwand..I des Gasbehälters 3 ist ein Tauchrohr
5 nach unten in das Waschgefäß i geführt; das Tauchrohr ist an einen Rohrstrang
6, 6' angeschlossen, der das Prüfgas von der Entnahmestelle 7 bzw. dem Fuchs ;'
zur Vorrichtung leitet. Ferner besitzt die Abschlußwand .I einen Kanal 8, durch
den das Gas aus dem Behälter 3 in ein Kreuzstück 9 strömen kann, von dem aus zwei
Röhren io und ii senkrecht nach oben bzw. unten führen. Das nach unten gerichtete
Rohr i i endigt in dem Ablaufbecken 2, während das nach oben führende Rohr io über
ein Kreuzstück 12 den Anschluß zum Gasprüfer selbst (hier nicht gezeichnet) herstellt.
Falls bei langen Rohrleitungen der Saugzug aus dem Gasprüfer nicht kräftig genug
ist, um das Prüfgas zu fördern, kann zur Verstärkung ain Kreuzstück 12 noch ein
weiterer Gassauger (hier nicht gezeichnet) angeschlossen «-erden. In der Abschlußwand
4. befindet sich schließlich noch der Einlaß für das Reinigungswasser, der durch
einen Kanal 13 erfolgt. Sein Zufluß aus dem Rohr 14 wird durch ein normales Durchgangsventil
16 geregelt.
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Der Abfluß des Wassers aus der Vorrichtung erfolgt durch ein in das
Ablaufbecken 2 -ragendes L'berlaufrohr 15, das unmittelbar über einer trichterartigen
Erweiterung i; endigt, die zu dem das Abwasser führenden Rohrstrang i8 gehört.
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Die Einrichtung wirkt wie folgt: -Nach Öffnen des Ventil, 16 wird
in den Gasbehälter 3 Reinigungswasser eingelassen, und zwar so weit, daß das Waschgefäß
i bis zu seiner Oberkante mit Wasser gefüllt ist, während der Wasserstand im Ablaufbecken
2 durch die Höhe des Rohres i j bestimmt wird. Ist die Vorrichtung gefüllt, was
an dem fortgesetzten Ablaufen von Wasser aus der Leitung 15 zu erkennen ist,
so wird das Ventil 16 geschlossen, und der Reinigungsprozeß kann vor sich gehen.
Durch-das in dem Gasprüfer oder in einem gesonderten Gassauger erzeugte Vakuum tritt
das von der Entnahmestelle ; kommende Gas durch das Tauchrohr 5 in das Waschgefäß
i ein und perlt durch das Reinigungswasser nach oben. Hierbei werden ihm sämtliche
Staub-, Ruß- oder Schmutzteile entzogen, die sich an den Wandungen des Gefäßes i
niederschlagen oder auf seinem Boden absetzen. Das Gas verläßt den Behälter 3 durch
den Kanal 8 und kann durch das Kreuzstück 9, Rohr io, Kreuzstück 12 usw. in den
Gasprüfer gelangen.
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Gegen den unerwünschten Zutritt von Außenluft ist das Gefäß und die
Leitung durch die im Ablaufbecken 2 befindliche Wassermenge gesichert, die eine
Sperrschicht von genügender Dichtigkeit darstellt.
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Erfahrungsgemäß bildet sich in dem kurzen Durchlaß 8 unmittelbar hinter
dem Gasbehälter noch ein Kondensat, das zurückfließen und Verstopfungen verursachen
könnte. Zu seiner Entfernung ist das Rohr i i vorgesehen, das den Abfluß dieses
Kondensats in das Ablaufbecken 2 bewirkt.
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Verstopfungen können erfahrungsgemäß auch in der Entnahmeleitung,
d. h. vor dem Gasreiniger selbst, eintreten, besonders bei der Reinigung von Generatorgasen.
In diesem Fall kann die Verstopfung des Querschnitts soweit gehen, daß kein Gas
mehr in den Gasreiniger gelangt. Es besteht dann die Gefahr, daß statt dessen das
Reinigungswasser aus dem ringförmigen Raum zwischen dem Gefäß i und dem Behälter
3 in die zu dein Gasprüfer führenden Leitungen angesaugt wird. Um diesen Übelstand
zu vermeiden, ist es nur nötig, dem nach oben führenden Rohrsystem io eine Höhe
von mindestens 2 m in senkrechter Richtung zu geben. Die Saugfähigkeit des Gasprüfers
genügt dann nicht mehr, um die Gegenkraft der 2 m hohen Wassersäule zu überwinden.
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Der Wasservorrat in der Vorrichtung ist so reichlich bemessen, daß
er für eine 24stündige Betriebsdauer ausreicht. Nach dieser Frist wird durch Offnen
des Ventils 16 neues Wasser eingelassen und das verbrauchte damit ausgespült, die
ganze Vorrichtung gereinigt und der Flüssigkeitsv erschluß im Ablaufbecken erneuert.
Die ganze Vorrichtung ist somit in denkbar einfachster Weise in Betrieb zu halten.
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Eine gründliche Reinigung der Vorrichtung von fremden Bestandteilen,
die sich an ihren Wandungen niedergesetzt haben, ist ohne jede Mühe _jederzeit durchführbar.
Zu diesem Zwecke wird das Ablaufbecken 2 zusammen mit dem Waschgefäß i ausgehängt,
so daß alle inneren Wandungsflächen des Gasbehälters 3 leicht von unten her zugänglich
sind. Auch kann das Tauchrohr 5 erforderlichenfalls dann von unten her durchstoßen
werden, um alle Abscheidungen aus ihm herauszuholen.