DE3721671C1

DE3721671C1 - Method of performance testing and calibration of carbon monoxide (CO) analysers

Info

Publication number: DE3721671C1
Application number: DE3721671A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Heidrich
Original assignee: Johnson & Co A GmbH
Current assignee: HEIDRICH, KARL, DR., 4300 ESSEN, DE
Priority date: 1987-07-01
Filing date: 1987-07-01
Publication date: 1988-07-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung und Kalibrierung von Kohlenmonoxid (CO)-Analysatoren, bei dem ein Prüfgasgemisch mit einer passend vorgegebenen Konzentration von Kohlenmonoxid (CO) durch den Analysator gelei tet wird.

Zur Bestimmung des Gehalts an Kohlenmonoxid (CO) in der Umgebungsatmosphäre sind verschiedene Arten von Analysatoren bekannt (vgl. "Römpps Chemie-Lexikon" 8. Auflage 1983, Band 3, Seite 2152, rechte Spalte). Für die Funktionsprüfung und Kalibrierung dieser Kohlenmonoxid (CO)-Analysatoren ist es erforderlich, diesen von Zeit zu Zeit ein Prüfgasgemisch zuzuführen, in dem die Konzentra tion von Kohlenmonoxid (CO) genau vorgegeben ist, und zwar in genau dem Kon zentrationsbereich, der für den Einsatzzweck des jeweiligen Analysators inte ressant ist. Dabei wird mit CO-Konzentrationen bis zu ca. 500 ppm im Prüfgas gemisch gearbeitet.

Das erforderliche Prüfgasgemisch mit der entsprechenden Kohlenmonoxid (CO)-Kon zentration ist bislang nur in Prüfgasflaschen erhältlich. Grundsätzlich ist es auch möglich, mit konzentriertem, gasförmigem Kohlenmonoxid (CO) in einer Gas flasche zu arbeiten und dieses in einer Mischstrecke mit einem Nullgasstrom, beispielsweise mit synthetischer Luft, die ebenfalls aus einer Gasflasche kommt, auf die passende Konzentration zu mischen.

Die voranstehenden Ausführungen machen deutlich, daß das bislang praktizierte Verfahren zwingend die Verwendung von CO-Gasflaschen erfordert. Das ist eine ziemlich teure Angelegenheit, der Verbrauch an Kohlenmonoxid (CO) ist hoch, aber auch die erforderliche Bevorratung von entsprechenden CO-Gasflaschen und deren Transport ist aufwendig.

Folglich liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur Funktionsprüfung und Kalibrierung von Kohlenmonoxid (CO)-Analysatoren anzugeben, bei dem auf die kostenaufwendige, handhabungs- und lagerungstechnisch schwierige Verwendung von CO-Gasflaschen verzichtet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der Funktionsprüfung und Kalibrierung des Analysators Kohlenmonoxid (CO) bzw. ein Kohlenmonoxid (CO) enthaltendes Gas erzeugt wird, daß ein Inertgas, insbesondere molekularer Stickstoff, oder ein Gasgemisch mit molekularem Stickstoff und Sauerstoff, insbesondere synthetische Luft, durch eine Mischstrecke geleitet und das so eben erzeugte Kohlenmonoxid (CO) bzw. das Kohlenmonoxid (CO) enthaltende Gas in der Mischstrecke in genau bestimmter Menge in das Gasgemisch eindosiert wird und daß das aus der Mischstrecke austretende Gasgemisch in den Analysator als Prüfgasgemisch eingeleitet wird. Erfindungsgemäß wird das zur Funktionsprüfung und Kalibrierung erforderliche Kohlenmonoxid (CO) erst und nur unmittelbar vor der Funktionsprüfung und Kalibrierung des Analysators erzeugt und in den dem Analysator zugeleiteten Prüfgasstrom eingeleitet. Das hat den großen Vorteil, daß immer nur dann und genau so viel Kohlenmonoxid erzeugt wird, wie gerade für die Funktionsprüfung und Kalibrierung eines Analysators erforderlich ist. Die erforderlichen Einrichtungen lassen sich ohne weiteres in einem kompakten, transportablen Prüfgasgenerator verwirklichen.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren ver fahrenstechnisch zu konkretisieren. Von ganz besonderem Vorteil ist zunächst eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeich net ist, daß das Kohlenmonoxid (CO) durch Photolyse von CO-Verbindungen er zeugt wird, vorzugsweise durch Photolyse von Formaldehyd (CH₂O), insbeson dere von Paraformaldehyd (HO(CH₂O)_nH). Diese auf der Nutzung von Lichtener gie beruhende Verfahrenstechnik zur Erzeugung von Kohlenmonoxid in den ge wünschten Konzentrationen hat den Vorteil, daß sie in besonders zweckmäßiger Weise in einen kompakten Prüfgasgenerator zu integrieren ist und daß die er zielte Ausbeute an Kohlenmonoxid in besonders genauer Weise steuerbar ist. Da bei ist zu berücksichtigen, daß es für das erfindungsgemäße Verfahren ja nicht auf eine besonders hohe prozentuale Ausbeute von Kohlenmonoxid (CO) ankommt, sondern daß es lediglich darauf ankommt, eine eventuell auch recht geringe Ausbeute mit hoher Genauigkeit einhalten zu können. Beispielsweise bei der Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) durch Photolyse von Paraformaldehyd (HO(CH₂O)_nH) empfiehlt es sich, bei einer konstanten Temperatur, insbesondere einer Tempe ratur zwischen 30° und 55°C, zu arbeiten. Dabei bildet sich über dem feinkristal linen Festkörper des Paraformaldehyds ein definierter Dampfdruck. Durch Photo lyse wird das über dem Festkörper befindliche Gas im erforderlichen Maße zer setzt. Der Zersetzungsgrad kann durch Wahl von Frequenz und Strahlungsdichte beeinflußt werden. In besonders feiner Weise läßt sich die Konzentration von Kohlenmonoxid (CO) im Gasraum über dem Festkörper allerdings durch die Tem peratur steuern. Für einen in der Immissionsmessung relevanten Meßbereich von 0 bis 10 ppm (ein anderer Meßbereich für die Immissionsmessung ist der Meßbe reich 0 bis 50 ppm) dürften sich Eichkonzentrationen im oberen Drittel des Meßbereichs dadurch besonders konstant erzeugen lassen, daß mittels eines ent sprechenden Temperaturelements, beispielsweise eines Peltierelements, die Tem peratur auf einen Wert von ca. 35°C stabilisiert wird. Für wesentlich höhere Konzentrationen der Emissionsmessung sind entsprechend weit höhere Temperatu ren erforderlich, wobei das allerdings sowieso Konzentrationsbereiche sind, für die Analysatoren der in Rede stehenden Art weniger bedeutsam sind.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren so durch zuführen, daß das Kohlenmonoxid (CO) durch Eintropfen von konzentrierter Amei sensäure (HCOOH) in etwa 100°C heiße konzentrierte Schwefelsäure (H₂SO₄) er zeugt wird. Diese für labormäßige Zwecke schon seit langem bekannte Verfahrens technik ist allerdings für die automatisierte Anwendung in einem Prüfgasgene rator weniger gut geeignet.

Unter Berücksichtigung der aus großtechnischen Anwendungen bekannten Entstehungs weisen von Kohlenmonoxid (CO) gibt es für die Anwendung bei einem erfindungsge mäßen Verfahren auch die Möglichkeit, daß das Kohlenmonoxid (CO) durch unvoll ständige Verbrennung von CO-Verbindungen enthaltenden Brennstoffen, insbeson dere von Aktivkohle, erzeugt wird. Auch in diesem Fall ist die genaue Bestim mung der Temperatur von erheblicher Bedeutung. Beispielsweise sollte die un vollständige Verbrennung von Aktivkohle bei einer Temperatur zwischen ca. 150°C und ca. 300°C erfolgen. In diesem Temperaturbereich, mit der Tempe ratur ansteigend, wird Kohlenmonoxid (CO) von der Aktivkohle emittiert, ohne daß diese tatsächlich zu brennen beginnt. Nach einer bestimmten Stabilisierungs zeit bei gleichbleibender Temperatur ist die Emissionsrate ziemlich konstant. Sie ist allerdings über lange Zeiträume leicht abfallend, was auf Oberflächen veränderungen, insbesondere eine Verringerung der wirksamen Emissionsoberfläche der Aktivkohle bei längerem Temperatureinfluß zurückzuführen ist. Folglich ist diese wegen der Feststoffeigenschaften der Aktivkohle für den Einsatz in einem Prüfgasgenerator besonders gut geeignete Methode dann weniger zweckmäßig, wenn es auf sehr langfristige Stabilität der Emissionsrate ankommt.

Schließlich gibt es die Möglichkeit, daß das Kohlenmonoxid (CO) durch kataly tische Zersetzung von CO-Verbindungen, insbesondere von Ameisensäure (HCOOH) oder Formiaten (HCOOM^I bzw. HCOOR), erzeugt wird. Als Katalysator kommt bei spielsweise ein Platinnetz od. dgl. in Frage, wobei hier mit Temperaturen um 300°C gearbeitet wird. Aus der Ameisensäure beispielsweise dampft bei dieser Temperatur am Platinkatalysator CO in ziemlich genau bestimmbarer Konzentra tion ab. Allerdings ist die flüssige Ameisensäure und sind die Formiate rela tiv schlecht handhabbar in einem transportablen, kompakten Prüfgasgenerator.

Claims

1. Verfahren zur Funktionsprüfung und Kalibrierung von Kohlenmonoxid (CO)-Analy satoren, bei dem ein Prüfgasgemisch mit einer passend vorgegebenen Konzentration von Kohlenmonoxid (CO) durch den Analysator geleitet wird, dadurch ge kennzeichnet, daß unmittelbar vor der Funktionsprüfung und Kalibrie rung des Analysators Kohlenmonoxid (CO) bzw. ein Kohlenmonoxid (CO) enthalten des Gas erzeugt wird, daß ein Inertgas, insbesondere molekularer Stickstoff, oder ein Gasgemisch mit molekularem Stickstoff und Sauerstoff, insbesondere synthetische Luft, durch eine Mischstrecke geleitet und das soeben erzeugte Kohlenmonoxid (CO) bzw. das Kohlenmonoxid (CO) enthaltende Gas in der Misch strecke in genau bestimmter Menge in das Gasgemisch eindosiert wird und daß das aus der Mischstrecke austretende Gasgemisch in den Analysator als Prüfgasgemisch eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenmonoxid (CO) durch Photolyse von CO-Verbindungen erzeugt wird, vorzugsweise durch Photolyse von Formaldehyd (CH₂O), insbesondere von Paraformaldehyd (HO(CH₂O)_nH).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) durch Photolyse von Paraformaldehyd bei konstanter Tempe ratur, insbesondere einer Temperatur zwischen 30° und 55°C, erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenmonoxid (CO) durch Eintropfen von konzentrierter Ameisensäure (HCOOH) in etwa 100°C heiße konzentrierte Schwefelsäure (H₂SO₄) erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenmonoxid (CO) durch unvollständige Verbrennung von CO-Verbindungen enthaltenden Brennstoffen, insbesondere von Aktivkohle, erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unvollständige Verbrennung von Aktivkohle bei einer Temperatur zwischen ca. 150°C und ca. 300°C erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenmonoxid (CO) durch katalytische Zersetzung von CO-Verbindungen, insbesondere von Ameisen säure (HCOOH) oder Formiaten (HCOOM^I bzw. HCOOR), erzeugt wird.