Software zur Modellierung von Druckentlastungssystemen So finden Sie das perfekte Druckentlastungssystem

Autor / Redakteur: Norbert Meierhöfer* / Anke Geipel-Kern

Die exakte Modellierung von Druckentlastungssystemen bei Planung und Betrieb jeder Prozessanlage ist entscheidend für die Anlagensicherheit. Mit einer modernen Software kann der Ingenieur schnell, kostengünstig und sicher gründliche Untersuchungen des Ablaufs bei Druckentlastung durchführen.

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Bei einer Druckentlastung sinkt die Temperatur in Rohrleitungen. Das muss bei der Werkstoffauswahl mit berücksichtigt werden.
Bei einer Druckentlastung sinkt die Temperatur in Rohrleitungen. Das muss bei der Werkstoffauswahl mit berücksichtigt werden.
(Bild: © Andrei Merkulov/Fotolia.com)

Heutzutage wird eine unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten optimierte Planung von ingenieurtechnischen Projekten immer wichtiger. Die Kosten für Rohrleitungen von Druckentlastungssystemen verschlingen einen erheblichen Teil der Projektausgaben. Dies macht den Entwurf von Systemen zwingend erforderlich, die sowohl die Sicherheit gewährleisten als auch unnötige Kosten im Zusammenhang mit diesen Rohrleitungen auf ein Minimum beschränken.

Was kostet die Rohrleitung wirklich?

Die Kosten für Rohrleitungen können sich erhöhen, wenn bei der Druck­entlastungsanalyse Bereiche mit niedrigen Temperaturen ermittelt werden, die letztlich den Einsatz kostspieligerer Konstruktionswerkstoffe erfordern. Die Beurteilung der speziellen Bereiche, in denen niedrige Temperaturen entstehen, und infolgedessen die Beurteilung der Eignung von Werkstoffen mithilfe herkömmlicher Methoden ist unter Umständen schwierig und ungenau.

Ingenieure müssen bei der Festlegung eines sicheren Systems wichtige Gesichtspunkte berücksichtigen, wie die exakte Dimensionierung von Blenden, metallurgische Faktoren und die Möglichkeit zur Integration in die Fackelanlage. Eine Nebenwirkung der Druckentlastung ist die drastische Temperaturabnahme in den Komponenten der Anlage und in den zugehörigen Rohrleitungen. Dieser Temperatureffekt muss exakt ermittelt werden, um geeignete Konstruktionswerkstoffe benennen zu können.

Druckentlastung mit Nebenwirkungen

Ein Beispiel für die Erhöhung der Sicherheit ist der Gasdruck in einem Behälter, der verringert werden muss, um Beschädigungen oder Brandgefahren auf ein Minimum zu beschränken. Um die bestmöglichen ingenieurtechnischen Entscheidungen treffen zu können, müssen die in einer Anlage erforderlichen Mindestwerte bei Metalltemperaturen von Komponenten und bei Blendengrößen im Voraus exakt bestimmt werden.

So verringert beispielsweise die Modellierung von Temperaturen, Drücken und maximalen Strömungsmengen während des Abblasvorgangs die Gefahr einer Überdimensionierung des Abblassystems und spart enorme Entwicklungskosten. Eine exakte Druckentlastung der Anlage senkt das Risiko von Anlagen-, Produkt- und Personenschäden.

Den Abblasvorgang simulieren

Eine möglichst exakte Analyse der Mindestauslegungstemperaturen von Metallen (Minimum Design Metal Temperature, MDMT) mit den richtigen Tools spart Kosten und trägt zudem zur Vermeidung von Rissen und Brüchen der verwendeten Konstruktionswerkstoffe bei. Die Ermittlung zuverlässige Werte ist hier unverzichtbar, um unnötigen Aufwand zu vermeiden und das Risiko der Festlegung einer übermäßig konservativen Spezifikation auszuschließen.

Als umfassende und durchgängige Druck­entlastungslösung stellt eine robuste Software zur Simulation des Abblasvorgangs Öl- und Gasunternehmen die bestmöglichen Hilfsmittel für verfahrenstechnische Projekte zur Verfügung. Zu diesen Projekten gehören der Bau neuer Anlagen, der Umbau bestehender Anlagen und der Entwurf oder die Bewertung von Abblassystemen, die letztlich einen ordnungsgemäßen sicherheitstechnischen Zustand gewährleisten.

Die sicherheitstechnische Analyse ist das A+O

Eine aussagefähige sicherheits­technische Analyse ist von entscheidender Bedeutung für die Prozessplanung. Mithilfe leistungsfähiger Simulationstools lassen sich parallel mehrere Planungsentwürfe simulieren. Dadurch sinkt der Aufwand für Nacharbeiten, und Ingenieure können in jedem Stadium der Planungsphase die sicherheitstechnische Analyse nutzen und weiter verfeinern.

Da die Planung in geringerem Umfang auf konservativen Annahmen beruht, sinkt auch der Investitionsaufwand. Außerdem haben die Ingenieure bei der Durchführung der sicherheitstechnischen Analyse die Möglichkeit, einzelne Anlagenteile bis in Grenzbereiche hinein zu belasten, um einen maximalen Durchsatz zu erzielen und Fehlerquellen zuverlässiger und genauer zu ermitteln. Anlagen lassen sich so sicherer, schneller und einfacher bewerten.

Der richtige Konstruktionswerkstoff

Blowdown ist ein schnell reagierendes System. Bei der Analyse werden nicht nur sichere Kon­struktionswerkstoffe ermittelt, sondern auch die passenden Blendengrößen, um bei der Druckentlastung von Anlagen führende Industrienormen wie beispielsweise API und Norsock bei Bränden einzuhalten. Dadurch kommt es zu weniger Vorfällen bei denen irreparable Schäden entstehen. Eine wichtige Rolle kommt auch dem Analysemodul für Fackelanlagen als Bestandteil der Analyse des Abblasvorgangs zu. Damit wird dafür gesorgt, dass die gesamte Druckentlastungsanalyse vom Abblassystem bis zur Ableitung über den Fackelkopf sicher ist.

Eine Simulation mit erweiterter Sicherheitsfunktionalität ist mit vielen Vorteilen verbunden. Dank wirklichkeitsgetreuer, thermodynamischer Planungsmodelle werden vorausschauende Berechnungen möglich.

Mehr und mehr Öl- und Gasunternehmen nutzen daher automatisierte Lösungen mit Blowdown-­Funktionalitäten, um hohe Genauigkeit bei Analysen zu erzielen und Abblasvorgänge vorab zu simulieren. Das erhöht nicht nur die Anlagensicherheit, sondern senkt auch den Investitionsaufwand bei Projekten.

* * Der Autor ist Business Consulting Director bei Aspentech, Wiesbaden.

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