Acetylen-Probenanalyse in einer CID1-Gefahrenzone
Beim Steamcracken werden Kohlenwasserstoff-Einsatzstoffe thermisch aufgespalten, um leichte Olefine zu erzeugen, wobei Ethylen das wichtigste Zielprodukt ist. Eine präzise Durchflussregelung ist bei diesen Prozessen unerlässlich, um eine effektive Analyse und Entsorgung unerwünschter Nebenprodukte wie Acetylen (C2H2).
Selbst in geringen Konzentrationen ist Acetylen hochreaktiv und instabil. Seine Anwesenheit in der Ethylenproduktion kann nachgelagerte Prozesse stören und das Risiko von Reaktionen erhöhen. Aus diesem Grund werden in einigen Crackanlagen thermisch-katalytische Hydrierungssysteme eingesetzt, um Acetylen zu katalysieren und die Ethylenausbeute zu erhöhen. Die selektive Entfernung von Acetylen ist zwar wirksam, muss aber streng kontrolliert werden, um eine Unter- oder Überkonvertierung zu vermeiden, Beides kann sich auf die Produktqualität und -sicherheit auswirken.
Die Überwachung der Wirksamkeit dieser Entfernung bei gleichzeitiger Sicherstellung, dass die Acetylenspuren innerhalb akzeptabler Grenzen bleiben, erfordert daher regelmäßige und präzise Gasproben. Während viele Anlagen Online-Analysatoren für die kontinuierliche Prozesskontrolle verwenden, wird die Acetylenanalyse nach der Hydrierung häufig durch Probenahmen im geschlossenen Kreislauf im Labor durchgeführt. Diese Labore liefern verwertbare Daten, die sowohl die Prozesseffizienz als auch die Betriebssicherheit bestätigen.
Fallstudie: Probenlinie mit geschlossenem Kreislauf
In einem nordamerikanischen Prozesslabor, das in einem Gefahrenbereich der Klasse 1, Division 1 (C1D1) betrieben wurde, überwachte ein Gasentnahmesystem die Acetylenumwandlung nach der Hydrierung in einem Nebenstrom der Hauptprozessleitung. Ein Teil des hydrierten Gases wurde durch einen Probenahmehahn umgeleitet und über eine elektrisch beheizte Transferleitung befördert, um eine vorzeitige Kondensation vor dem Abkühlen zu verhindern. Die Probe gelangte dann in einen wärmeisolierten Eisbehälter mit einem Impinger-Zug, wo sie gezielt gekühlt wurde, um flüchtige Bestandteile und Partikel zu kondensieren und zu entfernen.
Nach der Vorkonditionierung im Eisbad wurde die Probe durch eine Alicat® Wissenschaftlicher IS-Max™ Massendurchflussregler und in ein Gasanalysegerät, um zu überprüfen, ob die Acetylen-Restkonzentration auf ein sicheres Betriebsniveau reduziert wurde. Der IS-MAX hielt eine präzise Durchflussrate von 0 - 200 CCM bei einem Eingangsdruck von 15 PSIG aufrecht, wobei die Sollwerte von einer zentralen SPS über Modbus RTU über RS-485 gesteuert wurden. Seine Genauigkeit von ± 0,5% des Messwerts bzw. ± 0,1% des vollen Skalenwerts gewährleistet einen stabilen Durchfluss und verhindert Probenverluste oder Druckschwankungen, die die Spurenmessungen beeinträchtigen könnten.
Ergebnis
In Off-Stream-Probenahmesystemen, bei denen das Gas nicht in die Prozessleitung zurückgeführt wird, ist ein gleichmäßiger, rückverfolgbarer Durchfluss für die zuverlässige Quantifizierung von Spurenverunreinigungen wie Acetylen unerlässlich. Der IS-Max ist der erste voll integrierte Massendurchflussregler der Branche, der sowohl die C1D1- als auch die Zone 0-Zertifizierung erhalten hat. Im Gegensatz zu den meisten eigensicheren Systemen, die separate Durchfluss-/Drucksensoren und externe Steuerungshardware erfordern, sind bei der Konstruktion von Alicat Sensorik und Aktorik in einem einzigen Gerät integriert. Dies reduziert die Systemkomplexität, minimiert den Verdrahtungsaufwand, verkürzt die Installationszeit und verbessert die Sicherheit bei gleichzeitig hoher Messgenauigkeit und schnellem Regelverhalten.
Andere eigensichere Messgeräte bieten vielleicht eine einfache Durchflussanzeige, eine begrenzte Druckregelung oder eine eigenständige Datenprotokollierung, aber der IS-MAX kombiniert all diese Funktionen mit einer aktiven Kompensation von Druckschwankungen, einer präzisen Durchflussregelung und einer direkten Integration in digitale Steuersysteme der Anlage, um eine Komplettlösung für eine hochpräzise, automatisierte Probenahme zu bieten.
Die Vorteile gehen über diesen einen Prozess hinaus. In der gesamten Öl- und Gasindustrie reduziert die hochpräzise, eigensichere Durchflussregelung in einem kompakten, integrierten Paket die Stellfläche und Komplexität von Probenahmepanels, verbessert die Einhaltung von Anforderungen in Gefahrenbereichen und verkürzt die Ausfallzeiten für Wartung oder Neukonfiguration. Für die Betreiber bedeutet dies geringere Gesamtbetriebskosten, höhere Betriebszeiten und eine einheitlichere Datenqualität über mehrere Anlagen hinweg. Für die Industrie insgesamt tragen Technologien wie IS-MAX zu einem sichereren Betrieb, einer schnelleren Inbetriebnahme von Probenahmesystemen und einer zuverlässigeren Überprüfung der Produktqualität bei, wodurch sowohl die Einhaltung von Vorschriften als auch die betriebliche Effizienz in sicherheitskritischen Umgebungen weltweit verbessert werden.