DAS VENTIL AUS DER KÄLTE - Hüthig GmbH

Sicherheitstechnik
4
Dampfraum
Entlüftung
Festdachtank
normalerweise mit N 2 -Begasung
4: Der Behältertyp ist
ein wichtiger Aspekt
bei der Auslegung oder
Nachrüstung eines
Tankbegasungssystems
5: Ein Prozessbehälter,
der über eine Konzentrationsregelunginertisiert
wird, misst den
Sauerstoffgehalt direkt
im Dampfraum und regelt
die Stickstoffeindüsung
in den Tank,
um den gewünschten
Sollwert einzuhalten
60 CHEMIE TECHNIK · Januar/Februar 2013
kein Dampfraum
Schwimmdachtank
niemals mit N 2 -Begasung
einfach umzusetzen ist, jedoch zu einem hohen Stickstoffverbrauch
führt. Zudem kann der Stickstoff die
Dämpfe im Dampfraum auswaschen und die Abluftreinigungssysteme
einer Anlage zusätzlich belasten. Auch
kann bei einer zu schnellen Entleerung des Tanks und
einem zu schnellen Absinken des Flüssigkeitspegels Luft
in den Dampfraum eindringen. Trotz dieser Nachteile
wird dieses Verfahren weiterhin verwendet, da es schnell
und einfach zu realisieren ist. Durch einen Ersatz dieser
Methode mit druck- oder konzentrationsgeregelten Ver-
fahren lassen sich Einsparungen erzielen.
●● Druckregelung: Druckregelungssysteme kommen bei
geschlossenen Tanks zum Einsatz, die mit Druck beaufschlagt
werden können. Ein Ventil misst den Druck im
Dampfraum des Tanks und speist Stickstoff in der benötigten
Menge ein. Dies sorgt für eine sichere Gaszusam-
mensetzung im Luftraum.
Entlüftung
●● Konzentrationsregelung: Konzentrationsregelsysteme
mit sehr hoher Effizienz eignen sich für offene Tanks, die
den Druck nicht halten können (Bild 5). Hier ist der
Stickstoffverbrauch wegen der bedarfsabhängigen Stickstoffzufuhr
optimiert. Ein Sauerstoffanalysesystem misst
die tatsächliche Konzentration des Sauerstoffs im
Dampfraum und regelt die Stickstoffzufuhr zum Tank.
Ein wesentlicher Bestandteil des Analysesystems ist die
Probenkonditionierungseinheit. Der Einsatz von integrierten
Sauerstoffsensoren wird durch die Bedingungen
bei den meisten dieser Prozesse ausgeschlossen. Mit einem
entsprechend ausgelegten Probenkonditionierungssystem
kann der Analysator zuverlässige Messungen
bei unterschiedlichsten Prozessbedingungen, einschließlich
Extremwerten bei Druck, Unterdruck und
Temperatur, vornehmen, spezifische Bedingungen durch
grobe Partikel oder hohe Feuchte mit eingeschlossen.
Durch die kontinuierliche Konzentrationsüberwachung
und Druckregelung kann die Stickstoffnutzung
optimiert werden. Dadurch lässt sich Stickstoff einsparen,
wodurch sich die Überwachungs- und Regeleinrichtungen
schnell amortisieren.
Art der Stickstoffversorgung hängt von Bedarf
und Stromkosten ab
Für die Versorgung mit Stickstoff kommen verschiedene
Optionen in Frage: vom Flüssigstickstofftank über Dewar-Behälter,
Tubes, Flaschenbündel oder Einzelflaschen.
Eine weitere Möglichkeit ist die Vor-Ort-Erzeugung
von Stickstoff über eine Kryogen-, Druckwechsel-,
Adsorptions- (PSA) oder Membrananlage. Welche Ver-
mögliche Dämpfe
Flüssigkeit Flüssigkeit Flüssigkeit
Festdachtank mit Schwimmdecke
gelegentlich mit N 2 -Begasung
5
Stickstoffsammelrohr
Probenkonditionierungssystem
Prozessbehälter
Sauerstoffanalysator
/
Regler
sorgungsart gewählt wird, hängt von den spezifischen
Anforderungen an Reinheit, Nutzungsmuster, Volumen,
Transportfähigkeit, Platzbedarf und örtlichen Stromkosten
ab.
Per PSA-Anlage oder Membrangenerator kann Stickstoff
in verschiedenen Reinheiten hergestellt werden.
Dabei gilt: je geringer die Reinheit, desto niedriger die
Anlagenkosten. Die Kosten für den Stickstoff werden
reduziert, wenn eine Reinheit von 94 bis 97,5 % akzeptabel
ist. Das Nutzungsmuster ist ein weiterer wichtiger
Parameter zur Bestimmung des Gasversorgungssystems.
Es gibt drei grundlegende Nutzungsmuster: eine konstante,
erratische oder periodische Zufuhr. Bei einer
konstanten Basislinie ist die Gaszufuhr konstant – beispielsweise
bei der Begasung einer großen Tankfarm.
Hier ist eine Vor-Ort-Erzeugung die geeignete Versorgungsform.
Bei einem erratischen Muster lässt sich der
Gasbedarf schwer einschätzen. Häufig liegt das an Abfüll-
oder Spülprozessen. Für diese Fälle eignet sich die
Versorgung über einen Flüssigstickstofftank, um den
variablen Anforderungen an die Gaszufuhr zu entsprechen.
Bei dem periodischen Nutzungsmuster ist der
Stickstoffverbrauch vorhersagbar, aber nicht konstant.
Die optimale Lösung wäre hier eine Vor-Ort-Erzeugungsanlage
mit Flüssigstickstoff-Back-up. In vielen
Anlagen kommen kombinierte Nutzungsmuster vor.
Das Nutzungsmuster einer Anlage kann durch Messung
des Stickstoffdurchsatzes über einen bestimmten Zeitraum,
in der Regel eine Woche, ermittelt werden.
Fazit: Durch die Stickstoffabdeckung steigen Produktqualität
und Prozesssicherheit. Die Auswahl der
geeigneten Stickstoffversorgung und des Stickstoffregelsystems
hängen vom Design der Anlage und der jeweiligen
Anwendung ab. Die Stickstoffeindüsung ist ein weit
verbreitetes, einfaches und effizientes Verfahren, mit
dem Betriebskosten eingespart werden können. Auf Basis
eines Gutachtens lassen sich die Zielgrößen Sicherheit,
Qualität und minimale Investitions- und Betriebskosten
optimieren. ●
Bilder: Air Products
Powtech Halle 4 – 423
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