DE3405580C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration an Carbonat und/oder Sulfit in einer Flüssigkeit - Google Patents

Abstract

Einem dicht verschlossenen Gefäß wird kontinuierlich eine carbonat- und/oder sulfithaltige Lösung oder Aufschlämmung zugeführt, wobei überschüssige Flüssigkeit aus dem Gefäß als Überlauf ausfließengelassen wird. Danach wird dem Gefäß zur Aufrechterhaltung eines pH-Werts der in dem Gefäß befindlichen Flüssigkeit (auf einem Wert) von nicht über 3 Schwefelsäure zugeführt. Als Trägergas für durch die Umsetzung des Carbonats und/oder Sulfits in der Flüssigkeit mit der Schwefelsäure gebildetes CO2 und/oder SO2 wird nun in das Gefäß Luft eingeleitet. Nach dem Auffangen des aus dem Gefäß austretenden Trägergases wird darin die Konzentration an CO2 und/oder SO2 bestimmt. Die Konzentration an Carbonat und/oder Sulfit in der Flüssigkeit ergibt sich auf rechnerischem Wege aus der Konzentration an CO2 und/oder SO2, der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases.

Description

Die Erfimifcng betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration an Carbonat und/ oder Sulfit in einer Flüssigkeit.

Eine absorbierende Aufschlämmung in einer Vorrichtung zur Flüssigkeitsreinigung oder Entschwefelung durch Kalk-Naßwäsche ist ein typisches Beispiel für eine carbonat- und sulfithaltige Flüssigkeit. Üblicherweise wird die Entschwefelungskapazität einer solchen Vorrichtung durch Überprüfung des pH-Werts einer in einem Absorptionsturm umgewälzten Flüssigkeit und Zufuhreines Absorptionsmittels zur Aufrechterhaltung des pH-Werts der Flüssigkeit auf einem Wert, der die übliche Entschwefelungskapazität der Vorrichtung gewährleistet, gesteuert.

Im Hinblick auf die immer wichtigere Schonung der Resourcen und Energieeinsparung wird immer mehr darauf geachtet, den Wirkungsgrad von Abgasquellen bildenden Kesseln und ähnlichen Vorichtungen zu verbessern und die Geschwindigkeit, mit der unterschiedlichen Belastungen Rechnung getragen werden kann, zu erhöhen. In Anbetracht dessen müssen auch die Vorrichtungen zur Entschwefelung solcher Abgase fähig sein, unterschiedlichen Änderungen in der Kesselbelastung ohne Verlust ihrer Entschwefelungskapazität Rechnung tragen zu können.

Die beschriebene pH-Wei tsteusrung der Flüssigkeit in dem Absorptionsturm macht es jedoch schwierig, die Entschwefelungsvorrichtung unbeachtet rascher Änderungen in der Belastung von Kesseln u. dgl. mit akzeptabler Entschwefelungskapazität zu fahren. Dies beruht darauf, daß die Konzentration an Carbonat und Sulfit in der absorbierenden Aufschlämmung selbst bei Konstanthaltung des pH-Wertes in der im Absorptionsturm befindlichen Flüssigkeit mit Belastungsänderungen bei der Entschwefelung variiert. Es ist folglich von erheblicher Bedeutung, in der absorbierenden Aufschlämmung die Konzentration an Carbonat und Sulfit zu ermitteln, um unabhängig von solchen Belastungsänderungen die Kapazität der Entschwefelungsvorrichtung oder -anlage aufrechtzuerhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rasch durchführbares und genaues Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration an Carbonat und/oder Sulfit in einer Flüssigkeit anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 ein Fließdiagramm des Verfahrens;

F i g. 2 eine graphische Darstellung der bei Durchführung einer Ausfuhrungsform des Verfahrens erhältlichen Ergebnisse und

Fig. 3 ebenfalls eine graphische Darstellung der bei Durchführung des Verfahrens erhältlichen Ergebnisse. In F i g. 1 ist ein System zur Durchführung einer Ausfährungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In diesem System wird eine Carbonat und/oder Sulfit enthaltende Flüssigkeit 1 über eine Dosierpumpe 2 einem dicht verscnlossenen Reaktionsgefäß 3 zugeführt. Der pH-Wert der im Gefäß 3 mittels eines Rührers 4 gerührten Flüssigkeit 1' wird mit Hilfe eines pH-Meters 14' bestimmt. Mittels einer Mikropumpe 10 wird dem Gefäß 3 so viel Schwefelsäure 9 zugeführt, daß die Flüssigkeit 1' einen pH-Wert von nicht über 3 behält. Der Betrieb der Mikropumpe 9 wird über eine pH-Steuereinheit 14 gesteuert. Überschüssige Flüssigkeit Γ wird aus dem Gefäß 3 über eine Überlaufleitung 6 mit einem flüssigkeitsdichten Ende, das in die Flüssigkeit in einem Ablaufresevoir 7 eintaucht, zu eben diesem Reservoir überlaufengelassen. Der Ablauf 25 wird aus dem Reservoir 7 über eine Leitung 8 abgezogen.

Das Carbonat und/oder Sulfit in der Flüssigkeit 1 reagiert mit der zur pH-Wertsteuerung zugeführten Schwefelsäure unter Bildung stöchiometrisch äquivalenter Mengen CO₂ und SO₂ und eines Sulfats (vgl. die folgenden Gleichungen):

M_nCO₃ + H₂SO₄ * M_nSO₄ + H₂O + CO₂ | (1)

M_nSO₃ + H₂SO₄ » M_nSO₄ + H₂O + SO₂ | (2)

M_nHSO₃ + H₂SO₄ * M_nSO. + H⁺ + H₂O + SO₂ | (3)

worin M für ein Metall u. dgl. steht.

Dem Gefäß 3 wird über ein Strömungsgeschwindigkeitssteuergerät 12 und ein Strömungssteuervenlil 13 als Trägergas Luft zugeführt, um das gebildete CO₂ und/oder SO₂ aus dem Gefäß 3 auszutragen. Ein Teil des ausgetragenen Gases 24 wird über eine Gaspumpe 15 zur Staub- und Feuchtigkeitsentfernung einer Vorbehandlungseinrichtung 16 zugeführt. Danach wird das vorbehandelte Gas 17 einem COrKonzentrationsmeßgerät 19 und einem SO₂-Konzentrationsmeßgerät 18 zugeführt und darin die Konzentrationen an CO₂ und SO₂ im Gas 17 s ermittelt. Nun werden ein der Konzentration an CO₂ entsprechendes Signal 19*, ein der Konzentration an SO₂ entsprechendes Signal 18', ein der Strömungsgeschwindigkeit der als Trägergas verwendeten Luft entsprechendes Signal 12' und ein der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit 1 entsprechendes Signal 2' in Rechner 21 und 20 eingespeist. Auf diese Weise werden die Konzentrationen an Carbonat und/oder Sulfit in der Flüssigkeit 1 errechnet Abschließend werden ein der Konzentration an Carbonat entsprechendes Signal 21' und ein der Konzentration an Suhlt entsprechendes Signal 20' auf Anzeigegeräte 23 und 22 übertragen.

Beispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in dem in F i g. 1 dargestellten System durchgeführt. In diesem System wird mittels einer Dosierpumpe 2 eine 0,5 Mol/l Gips, 10 m Mole/1 Calciumcarbonat und 10 m Mole/1 Calciumsulfit enthaltende Aufschlämmung mit einer Geschwindigkeit von 100 ml/min in das Gefäß 3 gepumpt. Ein Überschuß an Flüssigkeit Γ über 500 ml wird aus dem Gefäß 3 über die. Überlaufleitung 6 ablaufengelassen. Der pH-Wert der Flüssigkeit Γ im Gefäß 3 wird mit Hilfe des aus einer Elektrode bestehenden pH-Meßfühlers 14' ermittelt. Nun wird über die Mikropumpe 10 in das Gefäß 3 eine wäßrige Lösung mit 0,5 Mol Schwefelsäure/l gepumpt, und zwarjedes Mal dann, wenn due pH-Wert der Flüssigkeit 1' den am pH-Steuergerät 14 eingestellten pH-Wert von 3 übersteigt. Der Rührer 4 wird während der gesamten Analyse laufengelassen. Das Zupumpen von Luft als Trägergas für das gebildete CO₂ und/oder SO₂ erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 5 N l/min. Ein Teil des das Gefäß 3 verlassenden Gases 24 wird von Staub und Feuchtigkeit befreit und zur SO₂- und CO₂-Bestimmung den Meßgeräten 18 und 19 zugeführt. Die den Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit bzw. des Trägergases entsprechenden Signale 2' bzw. 12' werden den Rechnern 20 und 21 zugeleitet. Darin werden folgende Rechnungen zur Ermittlung der Konzentration und an Carbonat und Sulfit in der Flüssigkeit durchgeführt:

Konzentration an Carbonat (m Mole/1) = x -~- x -^- (4)

(10 -JTi-VIl₂) Z-^,4 F₂

γ γ ιη6 γ ι n3

Konzentration an Sulfit (m Mole/1) = —- x x -^-. (5)

(.10"-X₁-X₂) 22,4 F₂

In den Gleichungen bedeuten:

X₁ die Konzentration an CO₂ (ppm);

X₂ die Konzentration an SO₂(ppm);

F\ die Strömungsgeschwindigkeit von Luft (N l/min) und

F₁ die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit (l/min).

Die Konzentrationen an CO₂ und SO₂ in dem das Gefäß 3 verlassenden Gas sind in F i g. 2 dargestellt. In F rg. 3 sind die aus den Ergebnissen der Fig. 2 ermittelten Konzentrationen an Carbonat und Sulfit dargestellt.

{. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

u

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration an Carbonat und/oder Sulfit in einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß man eine carbonat-und/oder sulfithaltige Flüssigkeit kontinuierlich einem von der umgebenden Atmosphäre abgeschirmten Gefäß zuführt, in das Gefäß Schwefelsäure einleitet, um den pH-Wert der Flüssigkeit in dem Gefäß auf einem Wert nicht über 3 zu halten, dem Gefäß Luft als Trägergas für durch Umsetzung des Carbonate und/oder Sulfits mit Schwefelsäure gebildetes CO₂ und/oder SO₂ zuführt, das Txägergas aus dem Gefäß auflangt, in dem Trägergas die Konzentration an CO₂ und/oder SO₂ bestimmt und die Konzentration an Carbonat und/oder Sulfit in der Flüssigkeit aus der

ίο Konzentration an CO₂ und/oder SO₂, der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases errechnet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit eine Lösung einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit eine Aufschlämmung einsetzt.