Prozessanalysengeräte für Blend-Anwendungen
Um Prozesse in modernen Raffinerien wirtschaftlich zu betreiben, ist die Installation von Prozessanalysengeräten erforderlich. Diese liefern kontinuierlich zuverlässige Messergebnisse, welche den aktuellen Prozessstatus darstellen. Sie sind die Grundlage für jede Prozesssteuerung und -optimierung.
Seit den frühen 1970er Jahren sind Prozessanalysengeräte in modernen Raffinerien zu einem festen Bestandteil der Prozesssteuerung geworden. Nicht nur für den abschließenden Blendvorgang, sondern auch für die Förderung in verschiedene verfahrenstechnische Anlagen. Diese Prozessanalysengeräte werden nicht nur verwendet, um Statusinformationen über den Prozess zu liefern, sondern auch, um wertvolle und notwendige Informationen aufzuzeigen, die von modernen Prozesssteuerungs- und Prozessoptimierungssystemen verlangt werden.
Die Hauptgründe für Raffinerien, konsequent Prozessanalysengeräte zu verwenden, sind die Erfüllung umweltbezogener Vorschriften, z. B. hinsichtlich der Verminderung von Schwefel, Aromaten und Dampfdruck, sowie die Reaktion auf die Marktsituation bezüglich des offenen Markts für importierte Produkte, der stagnierende Umsatz aufgrund sparsamerer Automotoren und Marktverschiebungen zwischen Klassen und Qualitäten sowie das flexible Reagieren auf häufiges Verändern von Mischrezepturen.
Raffinerien haben die Optimierung ihrer Prozesse als einen signifikanten Beitrag zur Bewältigung ihrer Herausforderungen erkannt; mit automatisierten Testverfahren, wobei der Einsatz von Prozessanalysengeräten ein wichtiger Bestandteil davon ist. Dies macht es möglich, Informationen über spezifische Eigenschaften von Kohlenwasserstoffprodukten 24 Stunden am Tag zu sammeln und diese Daten in die Prozesssteuerung zu integrieren. Die Hauptziele sind die Minimierung von Ausschuss, die Maximierung der Prozesseffizienz und die Sicherstellung einer hohen Produktqualität.
In der Vergangenheit wurde der Gebrauch von Prozessanalysengeräten auf die unmittelbare Prozesssteuerung reduziert wie beispielsweise die Prüfung, ob die tatsächliche Produktzusammensetzung den verlangten Spezifikationen entspricht. Mittlerweile ist das Produktblenden in Raffinerien viel schwieriger und zunehmend komplexer geworden. Dies ist einerseits der Tatsache geschuldet, dass die Anzahl der zu erfüllenden Qualitätsparameter beträchtlich angestiegen ist (z. B. Schwefelgehalt, Aromate), und liegt andererseits an wirtschaftlichen Gründen, auf die Raffinerien flexibel reagieren müssen, sowie an auftretenden Veränderungen der Marktsituation.
Das Verhalten des Produktblendens in Raffinerien ist ziemlich nichtlinearer Natur, so dass es immer häufiger sehr schwierig oder sogar unmöglich ist, die Qualitätsziele innerhalb der ökonomischen Beschränkungen ohne Online-Anpassungen des Blendmodells bzw. der Blendrezeptur während des Blendens zu erreichen. Hierfür sind nur Prozessanalysengeräte geeignet, um die nötigen Statusinformationen innerhalb der kürzest möglichen Zeit zu liefern.
Die Ziele jeder Investition in Prozesssteuerungs- und Optimierungssysteme sind unter anderem der Markterfolg (Anpassung der Produktqualität an Marktbedürfnisse), die Qualität (keine Produkte außerhalb der Spezifikation) und die Optimierung (Flexibilität, optimale Übereinstimmung mit zutreffenden Normen). Jedoch machen nur eine vollständige Integration und ein konsequenter Gebrauch von Prozessanalysengeräten die Einführung solch komplexer Prozesssteuerungs- und Prozessoptimierungssysteme möglich. Die Amortisation aus der Investition in Analysengeräte ergibt sich grundsätzlich aus höherer Produktivität, verminderten Verlusten, schnellerer Anpassung an Marktbedingungen, ertragsoptimiertem Blenden, geringeren Herstellungskosten sowie geringeren Lohn- und Energiekosten.
Blenden in Tanklagern für Verkaufszwecke
In einigen Raffinerien werden Produkte aus verschiedenen Prozesseinheiten, wobei jedes für sich in Bezug auf Qualität und Zusammensetzung unterschiedlich ist, in Zwischen-Tanklagern zur weiteren Verwendung aufbewahrt. Abhängig vom geforderten Endprodukt für den Verkauf muss das spezifische, endgültige Blenden entweder in Lagertanks oder direkt durch „In-Line-Blending“, z. B. innerhalb einer Pipeline oder eines Behälters, durchgeführt werden. Um die Genehmigung für den Verkauf eines Endprodukts zu erhalten, sind eine Reihe von Qualitätsparametern zu beachten und zu erfüllen. Einer dieser Parameter ist gewöhnlich die Siedeeigenschaft des Endprodukts, welches in Übereinstimmung mit der Norm ASTM D86 bestimmt werden muss.
Um die Laboranalyse während des Blendprozesses zu minimieren oder möglicherweise sogar darauf zu verzichten, haben Raffinerien folgendes Verfahren eingeführt: Vor dem Beginn des Blendprozesses wird eine Referenzmessung mit Hilfe des „Protofuels“ durchgeführt. Dieses „Protofuel“ wird für die Validierung und Freigabe der Ergebnisse des Analysengerätes verwendet. Wenn das Analysengerät erfolgreich validiert worden ist, beginnt der Blendvorgang. Während des gesamten Prozesses werden die Ergebnisse des Analysengeräts für die Überwachung und Steuerung des Blendvorgangs verwendet. Am Ende des Blendprozesses muss das Analysengerät einen weiteren Validierungszyklus mit „Protofuel“ durchlaufen. Wenn die Validierung mit dem „Protofuel“ Ergebnisse innerhalb der vorgegebenen Spezifikation zeigt, wird das Endprodukt genehmigt und für den Verkauf freigegeben.
Die Vorbedingung für die Durchführung eines solchen Verfahrens erfordert den Einsatz geeigneter und zuverlässiger Analysengeräte, die konform mit den maßgeblichen Normen sind. Der „Distillation Process Analyzer“ DPA-4 von BARTEC BENKE ist das einzige auf dem Markt erhältliche Prozessanalysengerät, das konform der Norm ASTM D86 ist. Es stimmt vollkommen mit der Labormethode überein, da es dieselbe Apparatur verwendet und entsprechend des festgelegten Verfahrens arbeitet, bei dem eine Probe von 100 ml mit einer gegebenen Destillationsrate von 4 bis 5 ml/min. verdampft wird. Das Ergebnis ist eine ausgezeichnete Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit für eine optimale Prozesssteuerung.
Der Distillation Process Analyzer DPA-4 ist zur Bestimmung jeden Destillationspunktes geeignet, vom Anfangs- bis zum End-Siedepunkt innerhalb eines typischen Bereichs von 20 °C bis 420 °C.
Neue Funktionen tragen dazu bei, die gesamte Messzykluszeit zu verkürzen. Dazu zählen die Optimierung der Wärmeübertragung während der Destillation, die verminderte Zeit zur Abkühlung des Analysengeräts sowie das implementierte Spülen unter Druck, welches eine schnelle Entleerung des Messaufbaus sicherstellt, um das Analysengerät für den nächsten Messzyklus betriebsbereit zu machen. Ein besonderes Funktionsmerkmal, der „N2-Rührer“, verhindert das „Holpern“ und Überhitzen der Probe während der Destillation. Der verminderte Wartungsaufwand ist das Resultat der automatischen Entrußung und des schnellen Reinigungsverfahrens, welches das Risiko der Verstopfung minimiert. Auf Grundlage eines etablierten, standardisierten und robusten Designs ist das Analysengerät für die Installation in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet und mit verschiedenen Zertifikaten, wie dem ATEX-Zertifikat, erhältlich. Der DPA-4 ist mit hochmodernen Kommunikationsschnittstellen ausgestattet. Optional sind kundenspezifische Probeentnahmesysteme und Kühlaggregate erhältlich.
