Kohlenwasserstoff-Taupunkt

Als Kohlenwasserstoff-Taupunkt oder Kohlenwasserstoff-Taupunkttemperatur bezeichnet man die Temperatur, bei der sich auf einem Gegenstand (bei vorhandenem gasförmigen kondensatbildendem Kohlenwasserstoff) ein Gleichgewichtszustand von kondensierendem und verdunstendem Kohlenwasserstoff einstellt, in anderen Worten die Kondensatbildung gerade einsetzt. Die Kondensatbildung von Kohlenwasserstoffen ist nicht nur von Druck und Temperatur abhängig, sondern auch von der Zusammensetzung des Gases. Beispielsweise hat Methan bei gleicher Konzentration einen geringeren Taupunkt als Ethan oder Aceton.

Sensoren

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  Kohlenwasserstoff-Taupunktsensoren arbeiten ähnlich wie Taupunktspiegelhygrometer nach dem fundamentalen direkten Messprinzip und verwendet zur Messung des Taupunktes eine temperierbare Kondensationsfläche. Allerdings eignet sich ein unmodifiziertes Taupunktspiegelhygrometer nicht zum Messen von Kohlenwasserstoff-Taupunkten. Das Kondensat der Kohlenwasserstoffe verändert die Spiegeleigenschaften in zu geringem Maße. Die Kohlenwasserstoff-Niederschläge sind in ihren Eigenschaften einem Ölfilm ähnlich. Daher misst man bei Kohlenwasserstoff-Taupunkt-Sensoren das sich durch die Kondensatbildung verringernde Streulicht von angerauhten Oberflächen. Der Effekt ist vergleichbar mit dem Einölen von stumpf gewordenen Lacken, solange genug Öl vorhanden ist, gibt es so gut wie kein Streulicht, die Oberfläche glänzt, so dass man sich drin spiegeln kann. Das Messverfahren ist an sonsten identisch, auch hier wird die Temperatur des Reflektors zum Zeitpunkt der Kondensatbildung gemessen.

Praxis

Der Kohlenwasserstofftaupunkt ist ein komplexer und schwierig zu messender Parameter. Das liegt unter anderem daran, dass in der Praxis normalerweise Mischgase, wie Erdgas untersucht werden.

Erdgas besteht aus einer großen Zahl einzelner Komponenten, von Wasserstoff bis hin zu langkettigen Kohlenwasserstoffen. Jede Komponente hat ihren eigenen Taupunkt. Wenn daher eine Erdgasprobe gekühlt wird, fangen die Komponenten an zu kondensieren, deren Taupunkt jeweils erreicht wird. Schwere Kohlenwasserstoffe sind die ersten; da sie normalerweise aber die Spurenkomponenten der Gasmischung darstellen, kondensieren nur kleine Mengen - der Detektor schlägt also nicht (oder nur nach extrem langer Wartezeit) an. Folglich können sich Taupunkte überlagern, denn der Detektor schlägt immer erst dann an, wenn genügend Kondensat vorhanden ist, also der Taupunkt mehrerer Spurengase überschritten bzw. erreicht wurde. Zusätzlich können die Komponenten einer Probe miteinander wechselwirken, z.B. schwache Bindungen bilden. Auch deshalb kann der erwartete Taupunkt vom gemessenen Ergebnis abweichen. Diese besondere Sensibilität macht die Taupunkttemperatur zum reaktionsschnellen, komplexen Anzeiger praktisch jedweglicher Änderungen eines Gasgemischs. Die Phasenbeziehung von Erdgas folgt einem vollkommen anderen Muster als die einfacher Gasmischungen.

Weiter ist zu beachten, dass Kohlenwasserstoffkondensate eine äußerst geringe Oberflächenspannung im Vergleich zu dem bei Hygrometern detektierten Wasser aufweisen. Wenn sich daher Kondensat auf einer Oberfläche bildet, wird es dazu neigen, einen Film an Stelle einzelner Tröpfchen zu bilden, was die Feststellung durch herkömmliche optische Mittel weitaus schwieriger macht als die Feststellung von Wassertaupunkten.

Weblinks

• Dark Spot Messprinzip