Sichere Probenahme von hochviskosen Fluiden in Raffinerien

Sichere Probenahme von hochviskosen Fluiden in Raffinerien

Matt Dixon

Moderne Raffinerien stehen vor der Aufgabe, ihre Produktionsprozess maximal wertschöpfend zu gestalten. Um diesen Mehrwert vollumfänglich ausschöpfen zu können, müssen alle Produkte und Nebenprodukte aus der Raffination optimiert werden.

Eines dieser Nebenprodukte ist Bitumen. Dabei handelt es sich um eine dichte, großmolekulare Flüssigkeit, die beim herkömmlichen Vakuumdestillationsprozess von Rohöl entsteht. Gemischt mit Aggregat wird Bitumen als Asphalt verkauft und kommt üblicherweise in der Bauindustrie für den Bau von Straßen, Landebahnen, Parkplätzen, Dächern etc. zum Einsatz. Einige Raffinerien verfügen über die Möglichkeiten, größtmöglichen Nutzen aus Bitumen zu ziehen. Laut McKinsey können Raffinerien einen profitablen Mehrwert generieren, indem sie ihre Hauptproduktionslinien um Bitumen oder Asphalt ergänzen. „Der Mehrwert einer Asphaltproduktion ergibt sich nicht aus dem hohen Wert des Produkts selbst, sondern aus den geringen Kosten für das Ausgangsmaterial“, so ein Berater von McKinsey. „Aufgrund des relativ kleinen Zielmarkts produzieren nur einige wenige Raffinerien überhaupt Asphalt. Aus diesem Grund gilt Asphalt gemeinhin als Spezialprodukt.“

Wie bei jedem raffinierten Ölprodukt kommt es auch bei der Verarbeitung von Bitumen auf eine kontinuierliche Probenahme an. Nur so kann eine hohe Qualität und Beständigkeit im Endprodukt sichergestellt werden. Da es sich bei Bitumen jedoch um ein hochviskoses Fluid handelt, birgt die Probenahme – die häufig über ein Probenahmesystem erfolgt – einzigartige Herausforderungen und unterscheidet sich signifikant von herkömmlichen Vorgehensweisen. Was also sollte bei der Probenahme von Bitumen oder anderen hochviskosen Fluiden und Flüssigkeiten beachtet werden?

Erfahren Sie mehr über Probenahmesysteme

Kostenintensive Verstopfungen vermeiden

Werden hochviskose Flüssigkeiten nicht auf der erforderlichen Temperatur gehalten, neigen sie dazu, sich zu verfestigen. Diese liegt in der Regel mindestens 20 °C (68 °F) über ihrer Ausgießtemperatur. Um ein gleichmäßiges Strömungsverhalten sicherzustellen und Verfestigungen sowie Verstopfungen im System zu verhindern, müssen Probenahmesysteme für hochviskose Fluide folglich mit entsprechenden Heizelementen ausgestattet sein. Zur Reinigung einer verstopften Rohrleitung müssen eventuell Techniker herangezogen werden, um die Verstopfung mit Stangen o. Ä. zu lösen. Damit können potenzielle Gefahren sowie eine gewisse Ausfallzeit einhergehen.

Daher ist es wichtig, dass von den Rohrleitungen bis hin zur Entnahmestelle im gesamten Probenahmesystem eine konstante Temperatur herrscht. Ein vereinfachtes Design Ihres Probenahmesystems kann dazu beitragen, eine gleichmäßige Temperatur sicherzustellen. Innerhalb des Systems sollten daher beispielsweise keine Rohrbiegungen und irrelevante Komponenten verbaut sein. Zusätzlich kann ein doppelwandiges Austrittsrohr mit Dampfmantel eingesetzt werden, um die Temperatur des Prozessmediums am Austrittspunkt aufrechtzuerhalten

„

Beobachtungen aus der Praxis

Verstopfungen gehören zu den häufigsten Problemen, mit denen es unsere Kunden bei ihren Probenahmesystemen für Bitumen zu tun haben. Hat sich das Systemfluid einmal verfestigt, kann es sehr schwer sein, den ordnungsgemäßen Durchfluss wiederherzustellen. Das gesamte Prozessmedium muss erneut erhitzt und verflüssigt werden. Dies kann insbesondere an kalten Stellen im System äußerst schwierig sein. Häufig müssen mit Bitumen verstopfte Rohrleitungen mechanisch gereinigt werden – und das kann teuer werden. Denn um die notwendigen Arbeiten durchführen zu können, muss die Anlage zunächst stillgelegt werden. Außerdem werden für Asphalt meist Rohrleitungen in der Größe von 1 Zoll eingesetzt und diese sind kostspieliger als kleinere Größen. Es ist also äußerst wichtig, dass Verstopfungen mithilfe vorbeugender Maßnahmen vermieden werden.
”

Bernhard Montenari,
Regional Field Engineer
Swagelok Düsseldorf

Sichere Probenahme

Für eine erfolgreiche Probenahme von hochviskosen Fluiden müssen gewisse Temperaturanforderungen erfüllt sein. Um die Sicherheit der Bediener bei der Probenahme zu gewährleisten gibt es deshalb einige Punkte zu berücksichtigen. Bitumen ist normalerweise bei Temperaturen zwischen 204 °C (400 °F) und 260 °C (500 °F) fließfähig und ein Kontakt kann zu schweren Verbrennungen führen.

Um derartige Sicherheitsrisiken zu vermeiden, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. So kann zum Beispiel ein bestimmter Mechanismus wie „keine Probenflasche, kein Durchfluss“ in das Probenahmesystem integriert werden. Durch die Einbettung einer derartigen Technologie wird der Prozess nur dann gestartet, wenn das System signalisiert, dass ein geeigneter Probenbehälter für das Auffangen der Probe vorhanden ist. Ein versehentlicher Prozessstart und mögliche sicherheitsrelevante Konsequenzen, die schwierig zu beseitigen sind, können so verhindert werden. An dieser Stelle ist es außerdem wichtig, den richtigen Behälter für die Probenahme zu verwenden. Normalerweise kommt hier ein Metallbehälter zum Einsatz, der resistent gegenüber hohen Temperaturen ist.

Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann die Probenahmestelle mit einem Gehäuse versehen werden, das Bediener vor potenziellen Spritzern bei der Probenahme schützt. Ein solches Gehäuse kann außerdem dampfbeheizt werden, um die entsprechende Temperatur für die Probenahme sicherzustellen und Verstopfungen zu verhindern.

Zu guter Letzt muss sichergestellt werden, dass alle Komponenten Ihres Probenahmesystems für Bitumen einschließlich der Rohrverschraubungen, Ventile etc. – für die erforderliche Temperatur des jeweiligen Prozessmediums ausgelegt sind. Bitte erkundigen Sie sich bei der Auswahl der erforderlichen Systemkomponenten bei Ihrem Lieferanten, ob diese die geeignete Auslegung für Ihre Anforderungen haben.

Zusammenarbeit mit Probenahmespezialisten

Tipps rund um die Probenahme