Präzisions-Acetylen-Probenahme in gefährlichen petrochemischen Umgebungen: Eigensichere Lösungen zur Durchfluss- und Druckregelung

In ethylene steam cracking systems, managing trace contaminants has ramifications on plant safety, product quality, and regulatory compliance. One of the most critical byproducts in this process is acetylene, a highly reactive gas that can cause downstream process disruptions and hazardous reactions if not tightly controlled.

Um die Risiken nachgeschalteter Polymerisationskatalysatoren und unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden, setzen viele chemische Verarbeitungsanlagen die thermisch-katalytische Hydrierung zur selektiven Umwandlung von Acetylen (C₂H₂) in Ethylen (C₂H₄). Eine Über- oder Unterkonvertierung kann jedoch kostspielig sein. Bei zu geringer Umwandlung verbleibt schädliches Acetylen im Strom; bei zu starker Umwandlung wird Wasserstoff verschwendet und es besteht die Gefahr, dass unerwünschte Nebenprodukte entstehen.

Eine präzise und zuverlässige Gasentnahme ist daher unerlässlich, insbesondere in gefährlichen Bereichen wie Class I, Division 1 (C1D1) oder Zone 0, wo elektrische Sicherheit an erster Stelle steht.

Unter post‑hydrogenation acetylene analysismüssen Probenhandhabungssysteme:

1. Liefern Sie Gas mit einer stabilen, bekannten Durchflussrate an das Analysegerät
2. Maintain sample integrity
3. Betrieb ohne Zündgefahren in klassifizierten Bereichen

Eine kürzlich durchgeführte nordamerikanische Fallstudie hat gezeigt, dass eigensichere, integrierte Massendurchfluss- und Druckregelung kann alle drei Anforderungen erfüllen und gleichzeitig das Systemdesign vereinfachen.

Bei dieser Anlage wurde ein Nebenstrom aus der Prozessleitung durchgeschleust:

• Beheizte Übertragungsleitungen um vorzeitige Kondensation zu verhindern
• Ein gekühlter Impinger-Zug zur Entfernung von flüchtigen Bestandteilen und Partikeln
• Ein eigensicherer Massendurchflussregler Aufrechterhaltung von 0 - 200 CCM bei 15 PSIG mit ± 0,5% Ablesegenauigkeit

Der Regler integriert eine laminare Differenzdruckmessung, einen geschlossenen Regelkreis und eine Multiparameterüberwachung in einem einzigen Gehäuse. Die Echtzeitmessung von Massendurchfluss, Temperatur, absolutem/geometrischem/barometrischem Druck und Gesamtdurchfluss ermöglicht es dem Bediener,:

• Überprüfen der Probenstabilität vor der Analyse
• Erkennen von Druckschwankungen vor/nach der Anlage
• Frühzeitige Erkennung von Heizungs- oder Kondensationsproblemen
• Korrelieren Sie die Daten des Analysators mit dem tatsächlich abgegebenen Probenvolumen
• Bewertung der Ventilnutzung zur Optimierung der vorbeugenden Wartung

Alle Steuerungsparameter wurden über Modbus RTU direkt an die SPS der Anlage gesendet, was eine nahtlose Integration mit digitalen Prozessleitsystemen gewährleistet.

Im Gegensatz zu separaten Sensoren, Steuerventilen und Datenloggern, die miteinander verbunden werden müssen, handelt es sich bei einem integrierten Instrument um ein Gerät:

• Reduziert den Platzbedarf für Verkabelung und Schaltschrank
• Verkürzte Installationszeit und Inbetriebnahme
• Minimiert Leckstellen und potenzielle Fehlerquellen
• Verbessert die Wiederholbarkeit der Messung unter schwankenden Prozessbedingungen

Für Öl- und Gasanalysatoren, insbesondere für solche, die mit brennbaren oder toxischen Gasen arbeiten, bedeutet dies:

• Niedrigere Gesamtbetriebskosten
• Höhere Betriebszeit aufgrund des geringeren Wartungsaufwands
• Bessere Datenintegrität für Compliance und Qualitätssicherung

Während sich dieses Beispiel auf die Überprüfung der Acetylenentfernung konzentrierte, gilt derselbe Ansatz für die eigensichere Durchfluss- und Druckregelung:

• Schwefelwasserstoff (H₂S) Überwachung in Raffinerieströmen
• VOC-Probenahme in der petrochemischen Produktion
• Prüfung von Feuchtigkeit und Verunreinigungen im Erdgastransport

Durch den Einsatz kompakter, zertifizierter, hochpräziser Kontrollsysteme können Betreiber die Probenahmemethoden an verschiedenen Standorten standardisieren, den technischen Aufwand in Gefahrenbereichen reduzieren und das Vertrauen in die Analysedaten verbessern. Mit der Gefahrenzulassung für Nordamerika, Europa und IECEx können internationale Organisationen in jeder Anlage die gleichen Kommunikationsprotokolle und Datenerfassungskriterien verwenden.