DE2308569A1

DE2308569A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen bestimmung des truebungspunkts einer loesung

Info

Publication number: DE2308569A1
Application number: DE19732308569
Authority: DE
Inventors: Stephen William Mills
Original assignee: AE and Ci Ltd; African Explosives and Chemical Industries Ltd
Current assignee: AE and Ci Ltd; African Explosives and Chemical Industries Ltd
Priority date: 1972-03-06
Filing date: 1973-02-21
Publication date: 1973-09-13
Also published as: GB1360373A; ZA721510B; CA992346A; FR2175449A5; US3875788A

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE TEL. (0*11) 539β5ί-5β TELEXi 524645 tipat CABLE ADDRESS: Germaniepatent München

8000 München 2

Bavariaring 4 Postfach 202403 ²¹· Februar 1973

B 5226

AE "_Λ CI Limited Johanne cburn;, Südafrika

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des Trübungspunkts einer Lösung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für das kontinuierliche Bestimmen des Trübungspunkts einer Lösung einer Verbindung, deren Löslichkeit sich mit der Temperatur ändert.

Der Trübungspunkt einer solchen Lösung ist die Temperatur, bei der sich Kristalle der Verbindung zu bilden beginnen, wenn die Lösung abgekühlt wird.

Der Trübungspunkt ist proportional zur Konzen-■ tration der Lösung. Trübungspunktbestimmungen werden benutzt, un die Konzentration von z.B. konzentrierten Amrnoniunrnitratlösungen für die Herstellung von durch Sprühkristallisation gewonnenen Ammoniumnitrat zu unter-

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Deut«*» tenk (München) KIe. 51/« 070 Orotdner Benk (München) Klo. 3OM 644 Poatacnec* (München) Kto. βΛ>4Μ04

suchen. Diese Bestimmungen werden gewöhnlich in der V/eise durchgeführt, daß man eine Probe des Verfahrensstroms unter Rühren abkühlt und visuell bestimmt, bei welcher Temperatur sich Kristalle zu bilden beginnen. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig, unterliegt menschlichen Fehlern in der Beurteilung und gewährleistet keine kontinuierliche Verfahrenskontrolle.

Ein weiteres Verfahren für die Bestimmung des Trübungspunkts benutzt einen Analysator, in den ein Probenstrom der zu untersuchenden Lösung durch eine Probenzelle geführt wird, durch die ein Lichtstrahl geschickt wird. Die Intensität des Lichtstrahls wird gemessen und es wird die Temperatur des Probonstroms durch die Zelle in Abhängigkeit von dieser Messung eingestellt, so daß die Menge des durch die Zelle gehenden Lichts konstant bleibt.

Die Temperatur des Probenstroms durch die Zelle repräsentiert dann die Konzentration der zu untersuchenden Lösung. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Tendenz besteht, daß sich Kristalle aus dem zu untersuchenden Material an den Fenstern der Probenzelle bilden, durch die das Licht geschickt wird. Dies beeinträchtigt die durch die Zelle hindurchgehende Lichtmenge, was wiederum zu unrichtigen Temperaturablesungen des Probenstroms durch die Zelle führt.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für das genaue und kontinuierliche Bestimmen des Trübungspunkts einer Lösung einer Verbindung zu schaffen, deren Löslichkeit sich mit der Temperatur ändert. Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß man eine Probenzelle und eine zugeordnete, eine nichtkristallisierbare Flüssigkeit enthaltende Bezugszelle auf eine Temperatur oberhalb des Trübungspunkts der Lösung erhitzt, eine Probe der Lösung in die Probenzelle einfüllt, die Zellen kühlt und gleichzeitig die Temperaturen der Probe und der Flüssigkeit beim Kühlen mißt, die Temperatur der Probe aufzeichnet, bei der die Temperaturkurve der Probe von der Teniperaturkurve der Flüssigkeit abweicht, die Probe der Probenzelle durch eine frische Probe verdrängt und die Zellen erneut erhitzt.

Die zur Lösung der erfindungsgomäßen Aufgabe dienende Vorrichtung besitzt zv/ei zugeordnete Zellen, von denen eine Zelle eine Probenzelle ist, die mit Einlaßeinrichtungen und Auslaßeinrichtungen für eine Γ robe der Lösung ist und von denen die andere Zelle eine ßezugszelle ist, die mit einer nichtkristallisierbaren Flüssigkeit füllbar ist, eine Einrichtung für das Erhitzen und Kühlen der Zellen mit derselben Rate, eine Einrichtung

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für das gleichzeitige Messen der Temperaturen der Flüssigkeit in der Bezugszelle und der Probe in der Probenzelle, eine Einrichtung für das Aufzeichnen der Probentemperatur, bei der die Temperaturkurve der Probe von der Temperaturkurve der Flüssigkeit abweicht, eine Betätigungseinrichtung, die auf die aufgezeichnete Temperatur anspricht und Betätigungseinrichtungen steuert, um die in der Probenzelle enthaltene Probe durch eine frische Probe zu verdrängen und die Zellen erneut aufzuwärmen.

Die die beiden Zellen besitzende Vorrichtung besteht vorzugsweise aus Metall, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.

Die -nichtkristallisierbare Flüssigkeit in der Bezugszelle ist vorzugszweisc eine Flüssigkeit, die dieselbe Wärmekapazität wie die Proben der zu untersuchenden Lösung hat. Geeignete Flüssigkeiten sind z.B. Siliconöle, die in den für die zu untersuchenden Lösungen erforderlichen Temperaturbereichen Flüssigkeiten sind.

Die Einrichtung für das Messen der Temperaturen der Flüssigkeit in der Bezugszelle und der Probe in der Probenzelle sind vorzugsweise Widerstandstermometer. Die Termometer sind zweckmäßig an ein Temperaturaufzeichnungsgerät angeschlossen, das mit einer elektrischen Schaltung für das Betätigen von Ventilen in der Auslaßeinrichtung oder in der Einlaßeinrichtung und der Auslaßeinrichtung

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sowie mit Einrichtungen für das Betätigen der Heiz- und Kühleinrichtung der Zellen verbunden sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einer Figur näher erläutert, die eine Ausführungsform der Erfindung im Schnitt zeigt.

Die Vorrichtung 10 besteht aus einem Körper 11 und einem Deckel 12, der lösbar an dem Körper 11 befestigt ist. Der Innenraum von Bechern 13 und 14 bildet die Bezugszelle 15 bzw. die Probenzelle l6. Der Raum, der durch die inneren Oberflächen des Körpers 11, des Deckels 12 sowie durch die Becher 13 und 14 begrenzt wird, dient für die Zirkulierung eines Erwärmungsmittels oder Kühlungsmittels durch die Vorrichtung 10.Thermometerrohre 18 und 19 können Widerstandsthermometer aufnehmen. Die Rohre 18 und 19 reichen in die Zellen 15 und 16 und erstrecken sich durch den Deckel 12, an dem sie lösbar befestigt sind.

Die Einlaßeinrichtung 20 zur Probenzelle 16 geht durch den Deckel 12 und ist an den Verfahrensstrom angeschlossen, aus dem die Probe zu entnehmen ist. Die Auslaßeinrichtung 21 der Probenzelle 16 führt durch den Körper 11 und ist mit einem betätigbaren Ventil 22 versehen, um die Entnahme der Probe aus der Zelle 16 zu steuern.

Die Vorrichtung 10 ist ferner mit einer Einlaßein-309837/0802

einrichtung 23 und einer Auslaßeinrichtung 24 für das Heizmedium oder Kühlmedium versehen, das durch den Raum

17 zu führen ist. Der Durchfluß des Heizmittels oder Kühlmittels wird durch betätigbare Ventile 25 und 26 gesteuert.

Die Widerstandsthermometer werden in die Rohre

18 und 19 eingesetzt und an einen Ternperaturaufzeichner

27 angeschlossen, der an einen elektronischen Schaltkreis

28 angeschlossen ist.

Der Schaltkreis 28 steuert die betätigbaren Ventile 22, 25 und 26.

Bei-der Benutzung w'rd die Bezugszelle 15 mit einer nichtkristallisierbaren Flüssigkeit gefüllt. Die. Vorrichtung 10 wird erhitzt, indem ein Heizmedium, z.B. überheißer Dampf durch den Raum 17 geschickt wird, indem man die Ventile 25 und 26 auf einen von der Schaltung 28 erhaltenen Impuls hin öffnet.

Liegt die Temperatur der Flüssigkeit in der Bezugszelle 15 oberhalb des Trübungspunkts der zu untersuchenden Lösung, wird auf einen Impuls vom Schaltkreis 28 das Ventil 22 geöffnet. Hierdurch kann die Lösung durch die Probenzelle 16 fließen. Das Ventil 22 schließt nach einer vorbestimmten Zeitspanne, nach der die Probenzelle 16 mit der Probe der Lösung cefüllt ist.

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Die Ventile 25 und 26 werden betätigt, um ein Kühlmedium durch den Raum 17 fließen zu lassen. Die Temperaturen in den Zellen 15 und 16 werden durch die Widerstandsthermometer in den Rohren 18 und 19 Gemessen. Sobald die Temperaturkurve der Probe in der Zelle 16 sich von der Temperaturkurve der bezugsflüssigkeit in der Zelle 15 infolge der latenten Wärme der Kristallisation der Probe unterscheidet, echt ein oifnal zum Schaltkreis 28 und es wird die Temperatur der Probenzelle 16 durch das AufZeichnungsgerät 27 aufgezeichnet oder wiedergegeben. Ilach einer vorbestimmten Zeitspanne z.B. etwa 10 Sekunden - werden die betätigbaren Ventile 22, 25 und 26 durch den Schaltkreis 28 betätigt, damit eine -frische Probe der Lösung die Probe in der Zelle 16 verdrängt und die Probenzelle l6 füllt, und damit die Vorrichtung 10 erwärmt wird, indem der Durchfluß eines Keizmediums gestattet wird. Dann wird der Zyklus der Kühlung der Zellen, des Aufzeichnens der Temperaturen und des Betätigens der Ventile gemäß Vorbeschreibung wiederholt.

Die Temperatur, bei der die Temperatur der Probe von der Temperatur der Bezugsflüssigkeit abweicht, ist der Trübungspunkt; aus dieser Temperatur kann die Konzentration der Lösung ohne Schwierigkeit unter Verwendung von Temperatur-Konzentrationskurven oder direkt durch Eichen des Aufzeichnungsgeräts bestimmt werden.

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Claims

Patentansprüche

!./Verfahren zur Bestimmung des Trübungspunkts

einer Lösung einer Verbindung, deren Löslichkeit sich mit der Temperatur ändert, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Probenzelle und eine eine nichtkristallisierbare Flüssigkeit enthaltende zugeordnete Bezugszelle auf eine Temperatur oberhalb des Trübungspunkts der Lösung erwärmt, die Probe der Lösung in die Probenzelle einfüllt, die Zellen kühlt und dabei gleichzeitig die Temperaturen der Probe und der Flüssigkeit bein Kühlen mißt, die Temperatur der Probe aufzeichnet, bei der die Temperaturkurve der Probe von der Tenpcraturkurve der Flüssigkeit abweicht, und daß man die Probe der Probenzelle durch eine frische.Probe verdrängt und die Zellen wieder erhitzt,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtkristallisierbare Flüssigkeit eine solche Flüssigkeit ist, die dieselbe Wärmekapazität wie die Proben der zu untersuchenden Lösung besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtkristallisierbare Flüssigkeit ein Siliconöl ist.

*J. Verfahren nach einen, oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen der Probe und der Flüssigkeit durch V/ider-

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Standsthermometer gemessen werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei einander zugeordnete Zelle (15, 16), von denen die eine Zelle eine Probenzelle ist, die mit Einlaßeinrichtungen und Auslaßeinrichtungen für die Probe der Lösung versehen ist, und von denen die andere Zelle eine Bezugszelle ist, die mit einer nichtkristallisierbaren Flüssigkeit füllbar ist, durch eine Einrichtung (17) für das Erv/ärmen und Kühlen der Zellen mit derselben Rate, durch eine Einrichtung (18, 19) für das gleichzeitige Messen der Temperaturen der Flüssigkeit in der bezugszelle und der Probe in der Probenzelle, durch eine Einrichtung (27) für das Aufzeichnen oder Wiedergeben der Temperatur der Probe, bei der die Temperaturkurve der Probe von der Ternperaturkurve der Flüssigkeit abweicht, durch eine Betätigungseinrichtung (28), die auf die aufgezeichnete Temperatur anspricht, um steuerbare Einrichtungen (22, 25, 25) zu betätigen und die in der Probenzelle enthaJtene Probe durch eine frische Probe zu ersetzen und die Zellen zu erwärmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,dadurch gekonnzeichnet, daß zumindest die beiden einander zugeordneten Zellen (15, 16) aus einem Metall zur Verbesserung der 1,'ärrieleitfähigkeit bestehen.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtkristallisierbare Flüssigkeit in der Bezugszelle dieselbe Wärmekapazität wie die Proben der zu untersuchenden Lösung hat.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtkristallisierbare Flüssigkeit der Bezugszelle ein Siliconöl ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 ,bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für das Messen der Temperaturen der Flüssigkeit in der Bezu^szeiie und der Probe in der Probenzelle Widerstandsthermometer sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsthermometer (18, 19) an ein Aufzeichnungsgerät angeschlossen sind, das mit einer elektronischen Schaltung verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung in der Lage ist, Ventile (22, 25, 26) zu betätigen, die die Erwärmurgseinrichtung und die Kühlungseinrichtung sowie den Durchfluß der Probe durch die Zelle steuert.

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