Eingriffsfreie Durchflussmessung von Prozessgas mit Ultraschall

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In vielen Bereichen begegnen potentielle Anwender dem Verfahren jedoch noch immer mit denselben Vorbehalten, die auch bei der Clamp-On-Durchflussmessung von Flüssigkeiten erst ausgeräumt werden mussten. Das beste Argument zur Überzeugung der Skeptiker sind problemlos funktionierende Anwendungen. Geradezu prädestiniert ist die eingriffsfreie Ultraschall-Clamp-On-Technik zur Durchflussmessung von Prozessgasen. Beispielhaft ist die eingriffsfreie Ultraschalldurchflussmessung eines Wasserstoffgemischs bei Cognis in Düsseldorf.

Fettalkohole für die Wäsche

Beispielhaft ist bei Cognis nicht nur die fortschrittliche Messtechnik. Das aus dem Henkel-Konzern hervorgegangene Spezialchemieunternehmen setzt seinen besonderen Fokus auf nachwachsende Rohstoffe, Produkte und Dienstleistungen, die sowohl der weiterverarbeitenden Industrie als auch den Endverbrauchern ein ökonomisch wie ökologisch sinnvolles Handeln ermöglichen. Dazu zählt die Produktion von Fettalkoholen. Fettalkohole sind ein wichtiges Vorprodukt für viele Waschmittel und Crèmes. Aufgrund ihrer hervorragenden Wascheigenschaften und ihrer ausgezeichneten biologischen Abbaueigenschaften haben Tenside auf Fettalkoholbasis zunehmend an Bedeutung für den Waschmittelmarkt gewonnen. Ausgangsstoffe für die Herstellung von Fettalkoholen sind Naturprodukte wie Kokos- oder Palmöl. Diese werden in Glycerin und Fettsäure aufgespalten, die Fettsäure verestert und anschließend hydriert.

Im Hydrierprozess dient Wasserstoff als Kreisgas. Er erfüllt dabei die doppelte Funktion des Reaktionspartners und eines Transportmittels. Der Wasserstoff transportiert den eingesetzten Methylester, mit dem er über Festbettkatalysatoren im Schachtreaktor reagiert, und er befördert die gewonnenen Fettalkohole aus dem Reaktor. Daher wird der Wasserstoff im stöchiometrischen Überschuss eingesetzt. Darüber hinaus führt er die Energie des exothermen Verfahrens ab. Damit die Kreisgasmenge gezielt zur Prozesssteuerung eingestellt werden kann, ist eine möglichst genaue Volumenstrommessung erforderlich. Zudem erlaubt die Kreisgasmengenvermessung die frühzeitige Erkennung verschleißbedingter Leistungsverluste des die Anlage in Betrieb haltenden Kolbenverdichters.

Anlagenverfügbarkeit im Fokus

Üblicherweise messen Turbinenradzähler den Durchfluss des unter hohem Druck durchströmenden Gases. So auch bei Cognis. Im Fettalkoholbetrieb ist Hans-Georg Linsner als Planer für Elektro-, Mess- und Regeltechnik sowie für die Automatisierung verantwortlich. Er schildert die außerordentliche Beanspruchung, denen die Turbinenradzähler durch die physikalischen Bedingungen ausgesetzt sind: „Aufgrund des starken Verschleißes müssen ihre Lager regelmäßig ausgetauscht werden. Durch einen Flüssigkeitsschwall, wie er gelegentlich auftritt, werden die Zähler zerstört.“ Die Verschleißanfälligkeit der benetzten mechanischen Messeinrichtungen beeinträchtigt die Anlagenverfügbarkeit: „Ein- und Ausbau der Turbinenradzähler erfordern einen Stillstand der Anlage.“ Bei Cognis entschied man sich daher zum Systemwechsel.

Bei laufendem Betrieb installiert

Die eingriffsfreie Gasdurchflussmessung mit Ultraschall kennt all diese Schwierigkeiten nicht. Weil die Clamp-On-Ultraschallsensoren einfach außen auf dem Rohr aufgespannt werden, sind sie keinem Verschleiß durch das Medium ausgesetzt. Ihre Anbringung geschieht bei laufendem Betrieb. Auch hat die hohe Druckstufe keinerlei apparativen Mehraufwand und damit höhere Kosten zur Folge. Ebenso entfällt der Aufwand für den Ein- und Ausbau der Turbinenradzähler für die vorgeschriebenen Druckprüfungen, die regelmäßig alle fünf Jahre mit Wasser durchgeführt werden.

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