Sensorik
Tipps für die Prozessmessung von Schwefelsäure im Konzentrationsbereich von 0 bis 110 %
| Autor / Redakteur: Gerald Schwarz, Kornelia Fröch* / Dr. Jörg Kempf
Von der Schwefelsäure- und Oleumproduktion über die Herstellung von Düngemitteln, Batterien und Reinigungsmitteln bis hin zur Erdölaufbereitung, chemischen Synthesen und Abwasseraufbereitung: In all diesen Prozessen spielt die zuverlässige und genaue Prozessmessung von Schwefelsäure eine entscheidende Rolle.
Schwefelsäure (H2SO4) ist eine wichtige Substanz in der chemischen Industrie. Für eine genaue Konzentrationsüberwachung im Prozess muss diejenige physikalische Größe gemessen werden, die am empfindlichsten auf Änderungen der Säurekonzentration reagiert. Je nach Messbereich sind verschiedene Messmethoden verfügbar. Die Sensoren von Anton Paar decken den gesamten Konzentrationsbereich von H2SO4 (0 bis 145 %) sowie den Oleum-Bereich (0 bis 45 % freies SO3) ab. Abhängig von der Applikation stehen verschiedene Konfigurationen für die Online-Konzentrationsüberwachung von H2SO4-Lösungen und Oleum zur Verfügung (siehe Tabelle).
Alle Sensoren können mit dem Transmitter Pico 3000 ausgestattet werden. Der Transmitter kann entweder in das Elektronikgehäuse des Sensors oder bei Fernbedienung in ein separates Gehäuse integriert werden. Für die direkte Kommunikation mit der Anlage stehen verschiedene Schnittstellen zur Verfügung; optional ist auch ein HMI verfügbar.
Konzentrationsüberwachung 0 bis 90 %
Der hochpräzise Dichtesensor L-Dens 7400 Version TAN mit medienberührenden Teilen aus Tantal ist die perfekte Lösung für H2SO4-Konzentrationsmessungen von 0 bis 90 % w/w. Dichte weist eine sehr hohe und nahezu lineare Korrelation zur H2SO4-Konzentration auf und kann daher für eine kontinuierliche und hochgenaue Überwachung eingesetzt werden. Der modulare Aufbau des Dichtesensors bietet verschiedene Optionen für eine einfache Installation in den Prozess. Der Sensor kann sowohl inline (siehe Bildergalerie, Abb. 1a) als auch in einem Bypass-System (siehe Bildergalerie, Abb. 1b) installiert werden.
Konzentrationsüberwachung 90 bis 100 %
Der Schallgeschwindigkeitssensor L-Sonic 5100 Version HAS wurde speziell für hochgenaue Schwefelsäuremessungen zwischen 90 % und 100 % w/w entwickelt, da eine Konzentrationsänderung einen starken Einfluss auf die Schallgeschwindigkeit hat. Durch die Verwendung von Hastelloy BC1, der neuesten Generation von korrosionsbeständigem Material, ist keine Kunststoff-Beschichtung erforderlich, die negativen Einfluss auf die Konzentrationsmessung haben könnte. In Abb. 1c (siehe Bildergalerie) wird eine Inline-Installation des L-Sonic 5100 gezeigt.
Kontinuierliche Überwachung 90 bis 110 %
Der kombinierte Dichte- und Schallgeschwindigkeitssensor L-Com 5500 Version HAS meistert die Herausforderung, im Übergangsbereich zwischen Schwefelsäure und Oleum zu messen. Die kontinuierliche Bestimmung von H2SO4 mit nur einem Sensor im Messbereich von 90 bis 110 % w/w ist einzigartig. Eine speziell entwickelte Konzentrationsformel kombiniert beide Messgrößen zu einer kontinuierlichen Messung (siehe Bildergalerie, Abb. 2). Mit nur einer Messgröße kann nicht mit Sicherheit bestimmt werden, ob die H2SO4- Konzentration unter oder über 100 % liegt.
Die Installation des L-Com 5500 entspricht der Installation des L-Dens 7400.
Oleum-Überwachung 0 bis 45 %
Die Konzentration von Oleum (H2S2O7) ist definiert als die Menge an „freiem SO3“ in 100%iger Schwefelsäure. Somit enthält 45%iges Oleum 45 % freies SO3 in 100%iger Schwefelsäure, was einer H2SO4-Konzentration von 110 % entspricht. Im Oleum-Bereich von 0 bis 45 % freies SO3 ist der Dichtesensor L-Dens 7400 Version HAS am besten geeignet. Schallgeschwindigkeit wäre ebenfalls in einem kleineren Bereich (0 bis 30 % Oleum) mit geringerer Genauigkeit möglich.
* G. Schwarz, Product Competence, und K. Fröch, Product Management, Anton Paar, Graz/Österreich.
