MSR/AUTOMATISIERUNG

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MANAGEMENT BETRIEB INSTANDHALT.PLANUNG

ÖL/GAS WASSER/ABWASSER

CHEMIE LEBENS-MITTEL

PHARMA/BIOTECH

Die Herstellung von Harnstoffals Folgeprodukt von Am-moniak ist ein Prozess, der

die einzusetzende Druckmesstech-nik vor einige Herausforderungenstellt. Die chemische Reaktion z.B.vollzieht sich unter kontinuierli-cher Hochtemperatur bei gleichzei-

tig hohem Druck. Brennbare undexplosive Prozessmedien sindebenso charakteristisch für dasProduktionsverfahren, einige vonihnen wirken zudem korrosiv und/oder können leicht kristallisieren.Die messtechnische Instrumentie-rung muss daher nicht nur die nö-tige Genauigkeit liefern, sondernauch in hohemMaß belastbar sein.Lange Laufzeiten sind für dieWirt-schaftlichkeit des Anlagenbetriebsunerlässlich. Zu häufiges Herun-terfahren der Anlage wegen In-

standhaltungsarbeiten an derMess- und Regeltechnik oder un-geplantes Abschalten wegenplötzlichen Geräteausfalls beein-trächtigen die Produktivität oderverursachen gar wirtschaftlicheVerluste.In einer solchen Umgebung die-

nen Flanschdruckmittler dazu, dieDruckmessgeräte zu deren Schutzsicher von den Prozessmedien zutrennen und auf dieseWeise selbstan schwierigste Bedingungen an-zupassen. Ein Druckmittlersystem

* J. Breunig ist MarktsegmentmanagerinChemie und Petrochemie, T. Hench istProduktmanager Druckmittler, Wika AlexanderWiegand SE & Co. KG, Klingenberg.Kontakt: Tel. +49-9372-1320

Zertifikats-Erstellung bei Wikaunter Labor-Bedingungen

Bilder:W

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J E N N I F E R B R E U N I G U N D T O B I A S H E N C H *

SCHUTZ GEGEN JEDE

Wie Druckmittler die Produktion von Harnstoff-Dünger absichern – DieHarnstoff-Produktion stellt die Prozessinstrumentierung vor große Herausforderungen.Druckmessgeräte z.B. wären ohne Kombination mit Flanschdruckmittlern in kürzesterFrist zerstört. Doch selbst die hochlegierten Edelstähle der Druckmittler-Membranbieten nur einen begrenztenWiderstand, häufiger Geräteaustausch und Prozessunter-brechungen sind die Folge. Das muss nicht sein!

AGGRESSION

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besteht aus einem Messgerät mitangebautem Druckmittler. BeideKomponenten sind direkt, über ei­ne Kapillarleitung oder ein Kühl­element, verbunden. Das komplet­te Messsystem ist mit einer Flüs­sigkeit (z.B. Silikonöl) gefüllt, überdie der Prozessdruck von der Mem­bran des Druckmittlers hydraulischan dasMessgerät übertragen wird.In der Urea­Herstellung werden

mechanische Druckmessgeräte,Druckschalter und Transmitter zurKontrolle des Prozessdrucks einge­setzt. Differenzdruckmessumfor­mer sind darüber hinaus bei derFüllstandsmessung in Harnstoff­verdampfer, Stripper oder Reini­gungsturm gebräuchlich.Das gesamte Instrumentarium

wird zum größten Teil von Druck­mittlern mit frontbündiger Mem­bran zuverlässig vor Zerstörungdurch aggressive Prozessmediengeschützt. Die Membran desDruckmittlers ist dabei den Medi­enkräften am stärksten ausgesetzt.Das elastische Glied wird stan­dardmäßig aus korrosionsbestän­digem CrNi­Stahl 316L (1.4404/1.4435) gefertigt. Im Fall vonMess­systemen für die Urea­Produktionverwenden Hersteller wie Wikadaher die Stahllegierung 1.4466Urea Grade, die speziell für dieHarnstoffsynthese entwickelt wur­de.

Tantal und Zirkonium – einstarkes Duo

Die Medienaggression bei derDünger­Herstellung ändert sichjedoch während des Prozessver­laufs. Je höher z.B. die Urea­Kon­zentration ausfällt, desto korrosi­ver wirkt das Medium. SelbstMembranen aus Edelstahl in Urea­Grade­Qualität halten diesem Ein­fluss nur über einen vergleichswei­se kleinen Zeitraum stand. FürDruckmittler an derart kritischenMessstellen werden daher Mem­branen aus Sonderwerkstoffenhergestellt, im Fall von Urea vorallem Tantal und Zirkonium. BeideMaterialien sind extrem korrosi­onsbeständig. Tantal ist in dieserEigenschaft mit Glas oder Platinvergleichbar, bedingt durch eineauf der Oberfläche fest haftendenDeckschicht aus Tantalpentoxid.Nickelverbindungenwie Hastelloy

C eignen sich wegen der hohenProzesstemperaturen nicht. Tantalund Zirkonium sind nicht nur hit­zeunempfindlich, Membranen ausdiesen Materialien halten auchhohen Drücken stand.Die Widerstandsfähigkeit eines

Druckmittlers z.B. mit einer Tan­tal­Membran hat jedoch eine kriti­sche Stelle: die Verbindung derMembran mit der Dichtfläche desGrundkörpers. Wird das elastischeBauteil an einen Grundkörper aus316L­Stahl geschweißt, ruft daszwei Ursachen für eine möglicheUnzuverlässigkeit des Messsys­tems hervor:• Bei Unterdruck­Anwendungenbilden sich oftmals Knitterfaltenauf der Dichtfläche. Diese kön­nen in Folge zu einem Mem­branbruch führen.

• Beim Anschweißen der Mem­bran mittels Laserstrahl entstehtein Mischgefüge aus zwei unter­schiedlichen Materialien. DieseNahtstelle ist korrosionsanfällig.Ein Ausweg wäre es, die Mem­

bran mit einem Kleber gleichflä­chig aufzubringen. Eine solcheVerbindung hält allerdings nur biszu einer Temperatur bis 150°C.Dieser Wert wird bei der Harn­stoff­Produktion jedoch oft über­schritten. Die Alternative, die diegenannten Nachteile ausschließt,ist das von Wika entwickelte undpatentierte metallische Kontaktie­ren. Bei diesem Verfahren wird dieMembran mit der Dichtleiste über

deren gesamte Fläche porenfreiverbunden. Damit bleibt die Mate­rialreinheit gewahrt.Das metallische Kontaktieren

wird auch bei Druckmittlern mitvorgelagerter Membran angewen­det. Bei diesen Tubus­Druckmitt­lern bestehen alle messstoffbe­rührten Bauteile – die Membran,der in den Prozess hineinragendeZylinder und die Dichtleiste – ausTantal oder Zirkonium, um denbestmöglichen Schutz zu erzielen.Je nach Anforderung wird die

Qualität der verwendeten Sonder­werkstoffe über zerstörungsfreiePrüfungen belegt. Wika z.B. kanndie Materialgüte gemäß Anwen­derwunsch über eine Dichtheits­prüfung (Helium­Lecktest), eineEindringprüfung zur Riss­Erken­nung (Liquid Penetration Test),einen PMI­Test (Positive MaterialIdentification) und einenMaterial­härtetest untermauern. DieseTests werden in einem 3.1­Zertifi­kat bestätigt.Fazit: Bei der Herstellung von

Urea­Dünger ist eine stabile Mes­sung des Prozessdrucks ohneDruckmittlersysteme nahezu aus­geschlossen. Ein durchgängigerEinsatz von Druckmittlern in Stan­dard­Ausführung bringt ange­sichts der unterschiedlich aggres­siven Medien keine gleichmäßigeWiderstandsfähigkeit über dengesamten Prozess. Demzufolgesollten die Messstellen individuellbewertet und bei Bedarf mit Druck­mittlern ausgestattet werden, de­ren messstoffberührte Bauteile ausSonderwerkstoff gefertigt sind.Dies trägt zu einem wirtschaftli­chen Anlagenbetrieb mit langenProzesslaufzeiten bei und amorti­siert damit langfristig die höhereGeräteinvestition.

• Weitere aktuelleInformationen von Wikafinden Sie auch in unsererFirmen-Datenbankauf process.de.

PROCESS-Tipp

Dieser Druckmittler (Typ 990.29) mitvorgezogener frontbündiger Membraneignet sich besonders für dicke oderisolierte Rohrleitungen. Die medienbe-rührten Bauteile sind aus Tantal.

Differenztransmittermit Flanschdruck-mittler (Typ 990.27)mit frontbündigerMembran (medien-berührte Bauteileaus 316L)

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