Prozessanalytik Kinematische Viskosität kontinuierlich im Prozess messen

Die kontinuierliche Messung der Viskosität im Prozess ist eine diffizile Aufgabe. Ein neues Kapillar-Viskosimeter verspricht nun eine bessere Vergleichbarkeit, schnelle und exakte Ergebnisse und einen geringeren Wartungsaufwand.

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Micro Sensor GmbH

BARTEC GmbH

Viskosität ist eine wichtige Produkteigenschaft und entscheidende Messgröße bei der Produktion und Qualitätsüberwachung von petrochemischen Endprodukten wie Heiz- und Schmierölen sowie deren Vorprodukten. Für die Steuerung von Produktionsprozessen sind deshalb leistungsfähige und robuste Prozess-Analysengeräte notwendig. Primär-Normen für petrochemische Produkte (z.B. Heizöl DIN 51603, Diesel DIN EN 590, Marine Fuels ISO 8217) verweisen bei der Bestimmungsmethode für die Viskosität auf Standards, die Kapillar-Viskosimeter mit hoher Temperaturgenauigkeit zur Messung der kinematischen Viskosität beschreiben (z.B. ASTM D 445, ISO 3104 und DIN 51562-1).

Für Prozessanwendungen werden heute in der Regel Kapillar-Viskosimeter verwendet, welche die dynamische Viskosität ermitteln. Sie stabilisieren die Temperatur der Flüssigkeit in der Kapillare mithilfe eines temperaturgeregelten Ölbades mit Umwälzpumpe. Diese Lösung ist aufwendig und teilweise problematisch: Die Temperaturgenauigkeit und eine homogene Temperaturverteilung werden oft nicht erreicht. Zudem sind die Temperaturstabilisierungszeiten nach dem Ein- oder Umschalten auf einen anderen Produktstrom lang. Auch sind regelmäßige Wartungsarbeiten mit Ablassen des Thermo-Öls recht aufwendig.

Bei der Neuentwicklung des Viscosity Process Analyzers Visc-4 hat Bartec Benke besonderes Augenmerk auf die Lösung bekannter Probleme bei der Online-Messung im Produktionsprozess und auf die Anforderungen der Normen ASTM D 445 und ISO 3104 gelegt. Durch Einsatz einer hochpräzisen Temperaturmessung und -regelung konnte auf ein Ölbad sowie auf Pumpen verzichtet werden. Neu ist auch die kontinuierliche Messung des Massestroms durch die Kapillare: Das Gerät ermittelt kontinuierlich die kinematische Viskosität, wodurch eine direkte Vergleichbarkeit mit Laborergebnissen ohne Umrechnungen möglich ist. Durch die gleichzeitige Messung der Dichte kann aus der direkt gemessen kinematischen auch die dynamische Viskosität berechnet und ausgegeben werden. Normen schreiben unter bestimmten Bedingungen eine Messwertkorrektur nach der so genannten Hagenbachkorrektion vor, um Messfehler zu kompensieren, die durch Ein- und Auslaufverluste verursacht werden. Hierfür können u.a. unzureichende Ein- und Auslaufstrecken der Kapillare verantwortlich sein. Aufgrund konstruktiver Maßnahmen ist diese Messwertkorrektur beim Visc-4 nicht nötig. Die für Viskositätsmessungen sehr anspruchsvollen Probenaufbereitungssysteme werden applikationsspezifisch ausgelegt. Implementierte Sonderfunktionen, etwa die automatische Spül- und Entlüftungsprozedur, bieten Lösungen für schwierige Applikationen. Der Visc-4 unterstützt auch die automatische Stromumschaltung zur Messung von zwei Produktströmen bei unterschiedlichen Messtemperaturen mit minimierten Temperaturstabilisierungszeiten. Außerdem steht das Kapillar-Viskosimeter in mehreren Varianten für verschiedene Messbereiche und Temperaturbereiche zur Verfügung: Abhängig von den jeweiligen Bereichen und deren Kombinationen sind kinematische Viskositäten von 0,7 bis 500 cSt bei Temperaturen von 20 bis 100 °C messbar. Zudem ist es nach Atex für den Betrieb in der Zone 1 zugelassen.

Der Autor ist Leiter Entwicklung Prozessanalysentechnik bei der Bartec Benke GmbH, Reinbek.

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