TOC-Analyzer Organischen Kohlenstoff in gereinigtem Wasser online messen

Organische Verunreinigungen sind eine Gefahr für die Anlagensicherheit, da Korrosion Rohrleitungssysteme und Turbinenschaufeln angreift. Daher setzt ein Großkraftwerk ein Online-Messgerät ein, um den TOC-Gehalt im Kondensat eines Kühlkreislaufes zu bestimmen.

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Mettler-Toledo GmbH

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Mettler-Toledo GmbH Ingold (Prozessanalytik))

Jeder Zeit wissen, wie hoch die organische Verunreinigung im Kühlwasser ist. Das war der große Wunsch eines Kraftwerks. Schließlich können halogenierte Kohlenwasserstoffe im Kühlwasser zu erheblichen Schäden an Leitungssystemen und Turbinen führen. Beispielsweise entsteht durch die thermische Spaltung chlorierter Kohlenwasserstoffe aggressiver Chlorwasserstoff (HCl), dessen wässrige Lösung als Salzsäure bekannt ist. Salzsäure wirkt oxidierend und muss daher unter allen Umständen vermieden werden. Anderenfalls kann Korrosion die Rohrleitungssysteme angreifen und an Turbinenschaufeln Lochfraß bzw. Unwuchten entstehen.

Online-Messung von TOC

Das Großkraftwerk setzt aus diesem Grund im Kondensat des Kühlkreislaufes den 5000TOC von Mettler Toledo Thornton ein, um organische Verunreinigungen zu detektieren. Er ist der einzige TOC-Analyzer, der tatsächlich online den TOC-Gehalt (Total Organic Carbon) in gereinigtem Wasser misst. Hierzu nutzt das Messgerät die dynamische UV-Oxidation. Dabei entsteht CO2, das über die Differenzleitfähigkeitsmessung detektiert wird. D.h. spezielle Sensoren messen kontinuierlich die Leitfähigkeit vor und nach der Probenoxidation. Dabei fließt in einem Quarzrohr in Wendelform die Probe kontinuierlich durch den Sensor. Dank dieser Bauform kann die Probe lange mit UV-Licht (bei einer Wellenlänge von 185 nm) bestrahlt werden, was die Reaktionszeit der Messung verkürzt. Somit sind keine Reagenzien oder Chemikalien mehr nötig. Zudem erfordert die Ausführung keine beweglichen Bauteile.

Applikations-Know-how gefragt

Das Messsystem allein garantiert noch keine erfolgreiche Messung. Denn das beste Messinstrument funktioniert schlecht, wenn es falsch eingesetzt wird. Die Erst-installation im Kondensat durch den Anwender war enttäuschend, denn bereits nach zwei Wochen zeigten sich Rostablagerungen und machten eine Generalrevision notwendig. Die Applikationsspezialisten von Mettler-Toledo Thornton erkannten, wo das Problem lag: Im Kondensat sind Eisen(II)-Ionen gelöst, die durch die UV-Bestrahlung leicht zu Eisen(III)-Ionen oxidiert werden. Diese bilden dann Eisen(III)-Hydroxid, das sich als Rost in Komponenten des Analyzers, wie der Quarzglasspirale oder den Tubings, niederschlägt.

Fe2+ + UV-Licht ? Fe3+

Fe3+ + 3 H2O ? Fe(OH)3 + 3 H+

2 Fe(OH)3 ? Fe2O3 + 3 H2O

Daher empfahlen die Spezialisten, einen Kationenaustauscher vor das Messgerät zu schalten. Seither ist das Großkraftwerk mit der Leistung des 5000TOC Analysesystems voll zufrieden.

Auf einen Blick: Was bringt die Lösung dem Anwender?

Der TOC-Analyzer zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

• Echtzeit: Jede Sekunde ein Messwert
• Die schnellste TOC-Bestimmung für gereinigtes Wasser: Der Messwert steht nach etwa einer Minute zur Verfügung.
• Geringer Wartungsaufwand: Keine beweglichen Teile, keine Chemikalien, keine Membranen, nur zwei Mal jährlich UV-Lampentausch
• Schnelle Inbetriebnahme: Automatische Erkennung des Analyzers und Konfiguration dank Thornton Smart Sensor Technologie
• Niedrige Kosten pro TOC-Messstelle: An den Multiparamater-Mehrkanal-Transmittern können zwei TOC-Sensoren angeschlossen werden, das reduziert die Kosten pro Messstelle auf etwa die Hälfte.
• Ausbaufähigkeit: Des Weiteren verfügt der Messumformer 770MAX über zwei Eingänge für Leitfähigkeit/spezifischen Widerstand, Ozon, pH/Redox oder Sauerstoff sowie zwei Eingänge für die Durchflussmessung.
• Komplettlösung: Der Messumformer bietet die Plattform für die komplette Reinstwasseranalytik.

*Der Autor ist Leiter des Produktmanagements der Business Area Process Analytics bei der Mettler-Toledo GmbH, Gießen.

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