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Heliumuntersuchungen. IV. Über den Heliumgehalt von Erdgasen

1928; Wiley; Volume: 175; Issue: 1 Linguagem: Alemão

10.1002/zaac.19281750128

0863-1786

F. A. Paneth, Heinz Gehlen, Kurt Peters,

Catalysis and Oxidation Reactions

Zeitschrift für anorganische und allgemeine ChemieVolume 175, Issue 1 p. 383-401 Article Heliumuntersuchungen. IV. Über den Heliumgehalt von Erdgasen F. Paneth, F. Paneth Berlin, Chemisches Institut der UniversitätSearch for more papers by this authorH. Gehlen, H. Gehlen Berlin, Chemisches Institut der UniversitätSearch for more papers by this authorK. Peters, K. Peters Berlin, Chemisches Institut der UniversitätSearch for more papers by this author F. Paneth, F. Paneth Berlin, Chemisches Institut der UniversitätSearch for more papers by this authorH. Gehlen, H. Gehlen Berlin, Chemisches Institut der UniversitätSearch for more papers by this authorK. Peters, K. Peters Berlin, Chemisches Institut der UniversitätSearch for more papers by this author First published: 26 September 1928 https://doi.org/10.1002/zaac.19281750128Citations: 10AboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onEmailFacebookTwitterLinkedInRedditWechat References p383_1) I. Mitteilung über Heliumuntersuchungen Z. phys. Chem., 134, (1928), 353. II. u. III. Mitteilung Z. phys. Chem. (im Erscheinen). p383_2) Vgl. den zusammenfassenden Bericht über die amerikanischen Erdgasquellen von G. Sh. Rogers (Geolog. Survey, Department of the Interior, Professional Paper, 121, 1921). Untersuchungen über japanische Erdgasquellen wurden veröffentlicht von Nobuo Yamada, Reports of the Aeronautical Research Institute, Tokyo Imperial University, Nr. 6, 1923 und Yosihiko Kano und Bunnosuke Yamaguti, Professional Paper Nr. 13, 1926. p383_3) A. Voller und B. Walter fanden auf spektroskopischem Wege die mit den späteren chemischen Untersuchungen überraschend gut übereinstimmenden Zahlen 0,01–0,02%. [Jahrbuch Hamburger Wiss. Anstalten 28, (1910), 45.] p383_4) E. Czako, Z. anorg. Chem., 82, (1912), 249. p384_1) F. Paneth und K. Peters, Heliumuntersuchungen I, Z. phys. Chem., 134, (1928), 353. p384_2) Vgl. den zusammenfassenden Bericht von Ch. Moureu, Journ. de Chemie physique, 11, (1913), 63. p384_3) H. P. Cady und D. F. McFarland, Journ. Amer. chem. Soc., 29, (1907), 1523. p384_4) Ch. Bouchard, Compt. rend. Acad. Science, 121, (1895), 392. p384_5) F. Henrich, Ber., 41, (1908), 4196. Ber., 53, (1920), 1940. F. Henrich und G. Prell, Ber., 55, (1922), 3021 und 3026. F. Henrich u. W. Herold, B., 60, (1927), 2047. p384_6) H. Sieveking und L. Lautenschläger, Physikal. Ztschr., 13, (1912), 1043. p384_7) A. G. G. Leonhard und A. M. Richardson, Proc. Dublin. Soc., 17, (1922), 89. Phys. Ber., 1923, 166. p384_8) M. Bamberger, Monatsh. Chem., 17, (1896), 604. p384_9) M. Bamberger und A. Landsiedl, Monatsh. Chem., 19, (1898), 114. p384_10) F. Pesendorfer, Chem. Ztg., 29, (1905), 359. p384_11) K. Prytz u. Th. Thorkelsson, Overs Danske Selsk. Forh., 1905, 317. Th. Thorkelsson, Overs Danske Selsk. Forh., 1910, 182. p385_1) P. Ewers, Physikal. Ztschr., 7, (1906), 224. p385_2) A. Gautier, Compt. rend. Acad. Science, 149, (1909), 84. p385_3) Diaz de Rada, Chem. Ztg., 36, (1912), 688. p385_4) C. Porlezza und G. Norzi, Gazz. Chim. Ital., 43, (1913), 118. p385_5) I. E. G. Harris, J. Inst. Petrol. Techn., 7, (1921), 14. Chem. Abstr., 1921, 3897. p385_6) A. Piutti und E. Boggio-Lera, Rend. R. Acad. Sc. 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Lukasuk, Ber., 58, (1925), 2392. p385_18) Yamada, l. c. p385_19) Kano und Yamaguti, l. c. p385_20) D. Butescu und V. Atanasiu, Petroleum, 23, (1928), 391. p385_21) R. Nasini, F. Anderlini und R. Salvadori, Gazz. Chim. Ital., 36, [I] (1906), 429. p385_22) E. Erdmann, Ber., 43, (1910), 777. p385_23) R. Nasini und G. Porlezza, Atti Instit. Veneto, [9] 1, (1917), 725. p386_1) Dieser Unterschied in der Geschwindigkeit der Absorption ist so deutlich, daß man bei Gemischen von Methan und Luft aus dem Druck, bei dem sich die Absorption verlangsamt, den Methangehalt recht gut schätzen kann. p386_2) F. Soddy, Proc. Roy. Soc., [A] 78, (1906), 923. p387_1) Vgl. Moureu, l. c. Die von Moureu ebenfalls angenommene Konstanz N2 : Ar ist dagegen in Erdgasen öfters nicht erfüllt [vgl. E. T. Allen und E. G. Zies, National Geographical Society, Washington, Technical Papers, 1, (1923), 75]. p387_2) J. C. Mc Lennan, l. c. p387_3) C. Moureu und A. Lepape, Compt. rend. Acad. Science, 171, (1920), 942. p387_4) W. Chlopin und A. Lukasuk, l. c. p387_5) Es sei erwähnt, daß Kürzlich von D. Butescu und V. Atanasiu (l. c.) Erdgasanalysen ausgeführt worden sind, bei denen die Autoren nicht weniger als 40–100 Liter verwendeten, trotzdem aber nur eine spektroskopische “Schätzung” des Heliumgehaltes vornehmen konnten. Gleichzeitig mit unserer Arbeit wurden von K. Stockfisch (l. c.) einige deutsche Erdgasquellen auf helium untersucht. Es ist aber zu bemerken, daß der relativ hohe Heliumgehalt der dort angegebenen Quelle von Gramzow auch nur durch eine spektroskopische Schätzung ungefähr ermittelt worden ist. p387_6) Die Vereinfachung der von uns zur Erdgasanalyse benutzten Apparatur gegenüber der früher beschriebenen (Paneth und Peters, l. c.) wird hauptsächlich dadurch möglich, daß der Calciumofen und der Palladiumofen nicht mit einem wassergekühlten Vakuummantel versehen werden müssen. Die pro Stunde durch heißes Glas dieser Dimensionen aus der Luft eindringende Heliummenge beträgt nämlich nicht mehr als 10−8 bis −7 cm3 und kann darum bei Erdgasanalysen vernachlässigt werden. Auch eine so komplizierte Konstruktion wie sie von F. Henrich und W. Herold (l. c.) angegeben wird und die zur Aufnahme des Calciums ein Eisenrohr in einem Porzellanofen vorsieht, ist nach unseren Erfahrungen überflüssig, da ein Erhitzen des Calciums bis zum Weichwerden des Supremaxglases nicht nötig ist. p388_1) Vgl. Helium-Mitteilungen, Z. phys. Chem., Abt. B. 1, (1928), 170, Anm. 1 auf S. 173. p389_1) Die Gasproben erhält man entweder in sogenannten Wetterflaschen, zylindrischen Glasgefäßen, die auf beiden Seiten mit Hähnen verschlossen sind, oder in beliebigen gut verkorkten und versiegelten Flaschen. Unseren Erfahrungen nach eignen sich für den Versand von Proben gewöhnliche Bier- oder Mineralwasserflaschen wesentlich besser als Flaschen mit Glashähnen, weil diese wegen schlechter Qualität der Hähne meist undicht ankommen. p390_1) Über das Spektrum des Helium, Neon und des aus Luft gewonnenen Gemisches von Neon und Helium vgl. die erwähnte Arbeit von Paneth und Peters. p391_1) Vgl. Paneth und Peters l. c. S. 364f. p391_2) S. z. B. F. Kohlrausch, Lehrbuch der prakt. Physik, 14, Aufl. S. 86. p392_1) Bei einem NeonHeliumgemisch aus Erdgasen ist die gelbe Neonlinie 5852 meist sehr schwach, während die gelbe Heliumlinie 5876 sehr stark leuchtet. Dagegen ist in einem Neon-Heliumgemisch, wie man es aus Luft erhält, unter den bei unseren Versuchen herrschenden Entladungsbedingungen die gelbe Neonlinie 5852 stark leuchtend, während man die gelbe Heliumlinie 5876 nur sehr schwach sieht, höchstens so stark wie die orange Neonlinie 5945. Näheres über die relative Stärke der Neon- und Heliumlinien vgl. in der zitierten Arbeit von Paneth und Peters. p392_2) Diese Konstanz haben besonders Moureu und Lepape betont (s. o.). p393_1) A. Wigand, Phys. Z., 17, (1916), 396. p393_2) Für die Zusendung von Gasproben danken wir besonders Herrn Dr. SOMMERMEIER, der uns Gase aus Siebenbürgen, Jugoslawien und der Tschechoslowakei sandte, und Herrn Prof. RIESENFELD, der uns Gasproben aus Siebenbürgen und Deutschland verschaffte. p393_3) E. Czako, l. c. A. Voller und B. Walter, l. c. W. Holthusen, Gas und Wasserfach, 65, (1922), 161, u. 179. C. A. Heiland, Geolog. Archiv, 3, (1924), 205. p395_1) Wir möchten nicht verfehlen, der Preußischen Akademie der Wissenschaften für ein Stipendium, das diese Reise ermöglichte, unseren ergebensten Dank auszusprechen. p395_2) Vgl. die Beschreibung der Gasquelle von Th. Wegner, Glückauf, 1924, Nr. 30/31, S. 5. Denselben Anblick bot die Quelle auch noch im Oktober 1926. Bei einem kürzlich stattgefundenen Besuch (Juli 1928) war aber die Ausströmung aus dem Wasser–bei sehr niedrigem Wasserstand der Werse–nur sehr schwach; schätzungsweise 500 Liter pro Tag gegenüber 40000 Liter im Oktober 1926. p395_3) Zeitungsberichte aus Ascheberg vom 26.–28. Februar und 15. und 17. März 1904. Wir verdanken den Hinweis auf diese Berichte den städtischen Betriebswerken Münster, denen wir auch für die Unterstützung bei der Probeentnahme und die Mitteilung der in Tab. 4, wiedergegebenen Analyse des Gases verbindlichst danken. p396_1) Messung der Gewerkschaft Westfalen, Oktober 1926. p396_2) Nach einer freundlichen Mitteilung der städtischen Betriebswerke Münster. p396_3) Im Jahre 1925. Über die frühere größere Ergiebigkeit s. z. B. Holthusen, l. c. p396_4) Nach eigener Messung, Oktober 1926. p397_1) Vgl. Kano und Yamaguti, l. c. p398_1) Das gleichzeitige Auftreten von Helium und Erdgas legt die Vermutung nahe, daß Petroleumlager eine Sperrschicht gegen das Entweichen von Helium gebildet haben (vgl. S. C. Lind, Proc. Nat. Acad. Washington, 11, (1925), 772). p398_2) Nicht wegen des praktischen, wohl aber wegen des radioaktiven und geologischen Interesses wollen wir auch in Zukunft solche Untersuchungen durchführen und bitten Fachgenossen, uns bei sich bietender Gelegenheit Erdgasproben zuzusenden. p399_1) Der Gewerkschaft Westfalen sagen wir fü die öftere Übersendung von Gasproben und die Ermöglichung eigener Probenahmen unseren verbindlichsten Dank. p399_2) Es sei erwähnt, daß dieser Stollen einer der tiefsten im Steinkohlenbergbauüberhaupt ist. p399_3) Das NeonHelium dieser Probe ließ schon spektroskopisch erkennen, daß hier mehr Helium als im Luftverhältnis vorhanden ist; bei der Probe aus dem südlichen Stollen war dagegen spektroskopisch nicht die geringste Andeutung einer Anreicherung von Helium zu erkennen – diese spektroskopische Unempfindlichkeit des Neons gegen Helium ist wohl bekannt –, trotzdem aber konnte der Heliumüberschuß berechnet werden. p400_1) Analyse nach Th. Wegner, l. c. p400_2) Bei Grubenluftproben kann der Methangehalt bzw. der Gehalt der Probe an Erdgas ziemlich genau schon ausdem Sauerstoffgehalt berechnet werden, indem man die Prozentzahl des gefundenen Sauerstoffes von 20,8, dem Sauerstoffgehalt der Luft, subtrahiert und die erhaltene Differenz (= fehlender Sauerstoff) auf fehlende Luft umrechnet. Z. B. enthielt die Grubenluft aus dem südlichen Stollen nach unserer Analyse 20,3% Sauerstoff, also 0,5% weniger als Luft; das entspricht 0,5 · 100/20,8 = 2,4% Erdgas, in guter Übereinstimmung mit dem direkt gefundenen Methanwert 2,5%. p401_1) Auf diesem Vorgang beruht vielleicht auch die für die nordamerikanischen Erdgasvorkommen geltende Regel, daß die in den oberen geologischen Schichten entspringenden “seichten” Gase meist reicher an Helium als die “tiefen” Gase sind (s. G. S. Rogers, l. c. S. 23). Citing Literature Volume175, Issue126 September 1928Pages 383-401 ReferencesRelatedInformation