Laser-Rückstreuung ermöglicht In-situ-Messungen von Schüttgutströmungen

In-situ Laser-Rückstreuung

Um die Bewegung der Feststoffteilchen zu messen, verwenden die Labasys-Instrumente das Prinzip der Laser-Rückstreuung. Das durch Glasfasern geleitete Licht von Laserdioden beleuchtet die Partikel, welche einen Teil davon zurück streuen. Dieses zurück gestreute Licht wird von Photometern in elektronische Signale verwandelt. Mittels Kreuzkorrelation werden aus diesen Signalen Geschwindigkeiten ermittelt. Die Auswertesoftware LabaSoft Control berechnet alle vier Sekunden etwa 20 einzelne Feststoff-Geschwindigkeiten, aus denen ein stabiler Mittelwert bestimmt werden kann.

Die Graphik (siehe Bildergalerie) zeigt Daten, wie sie typischerweise während dem Anfahren des Spherizone-Prozesses im Fallrohr gemessen werden. Die roten Punkte stellen die Zielgröße Geschwindigkeit dar. Die blauen und die grünen Daten zeigen die Rohsignale von Kanal 1 und Kanal 2 des Messinstruments – die eigentlichen rückgestreuten Lichtintensitäten. Diese Werte entsprechen der Polymerkonzentration im Fallrohr und erlauben somit eine detaillierte Beobachtung der Anlaufphase: Gegen 13:30 Uhr, wenn die Anlage angefahren wird, steigt die Füllhöhe im Fallrohr langsam an, und einzelne Polymerpartikel beginnen zu zirkulieren. Die Geschwindigkeiten mit denen diese Partikel auf das Festbett weiter unten fallen, variieren stark und steigen langsam an – parallel zur Feststoffkonzentration, wie sich aus den ansteigenden Rohsignale ablesen lässt.

Der obere Rand des Festbetts steigt langsam an, und um etwa 14:50 Uhr erreicht die Schüttschicht die Höhe des Messinstruments. Von diesem Moment an wird die Geschwindigkeit des Festbetts, die nun mit einem Schlag viel tiefer und gleichmäßiger ist, anstelle der Geschwindigkeit der fallenden Partikel gemessen. Im Prozess stellen sich langsam stationäre Bedingungen ein, und es werden nur noch geringe Variationen der Festbett-Geschwindigkeit beobachtet. Wie dargestellt, liefert das Instrument auch wertvolle Daten über die – zumindest qualitative – Konzentration, was wertvolle direkte Einsichten in die inneren Abläufe des Reaktors ermöglicht.

Mittlerweile sind die Labasys-Instrumente in den halb-industriellen Spherizone-Anlagen von LyondellBasell in Ferrara und Frankfurt, sowie in kommerziellen Anlagen in Thailand, Korea und Saudi Arabien im Einsatz. Der bisherige Betrieb verlief zuverlässig, dauerhaft und ohne kostspielige Produktionsstillstände. Oder wie ein Supervisor einer Produktionsplattform von LyondellBasell es ausdrückte: „Wir sind sehr zufrieden mit unseren drei Geräten. Während den über drei Jahren, in denen sie in unseren Anlagen im Einsatz sind, liefen sie stets tadellos und haben wichtige in-situ Informationen geliefert, um unsere Prozesse effizient zu betreiben.“

* Der Autor ist Gründer und CEO der MSE Meili AG, Schaffhausen/Schweiz.

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