Abfüllen von Flüssiggas -
stark unterkühlt aber hoch präzise

Abfüllen von Flüssiggas - stark unterkühlt aber hoch präzise
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Selbst flüssiger Stickstoff mit fast -200°C bringt die Coriolis Durchflussmessstelle nicht aus der Ruhe.
04.12.2014 | Beim Abfüllen von reinem Flüssiggas herrschen Extremtemperaturen von rund minus 180 Grad Celsius. Eine messtechnische Herausforderung, die dank einer massgeschneiderten Weiterentwicklung der Coriolis-Durchflussmessgeräte gemeistert wurde.

Bei Transport, Lagerung und Abfüllung von Flüssiggas entstehen Verluste. „Man kann das mit kochendem Wasser vergleichen“, erklärt Wolfgang Eichner, Leiter Supply Operations von PanGas. „Das Produkt verdampft fortwährend. Pro Tag lösen sich etwa 1,4 Prozent buchstäblich in Luft auf. “Durchhaltevermögen ist auch an der Füllstation gefragt: Was bei Normaltemperaturen Routine wäre, ist aufgrund der kritischen Kälte des Mediums eine echte Herausforderung. Alle technischen Teile wie Ventile, Gasabscheider, Auslassvorrichtung sind vakuumisoliert. „Besonders schwierig war es, ein Messgerät zu finden, das robust genug ist, dieser Kälte zu widerstehen, erklärt Beat Bättig, Anlagen-Operator von Pan Gas in Muttenz. Neben der extremen Beanspruchung des Materials – das eisige Medium lässt Kunststoffe innert Stunden spröde werden – muss das Gerät vor allem auch konstante Druckbedingungen garantieren. „Dehnen sich die Gasmoleküle nur wenig aus, erwärmt sich das Medium, und die Flüssigkeit wird wieder zu Gas“, erklärt Patrick Rotzler, Produktmanager Durchfluss von Endress+Hauser. „Ein Gemisch aus gasförmigen und flüssigen Teilen wäre Gift für eine verlässliche Messung.“

Keine Angst vor dem Kälteschock

Keine Angst vor dem Kälteschock
Das Befüllen der Tanklaster stellt hohe Anforderungen an Mensch und Material.

Für diese Spezialanwendung gab es kein Gerät aus der Schublade. In einem mehrstufigen Testverfahren mit PanGas entwickelte Endress+Hauser darum ein Coriolis-Masse-Durchflussgerät (Promass F) derart weiter, dass es der klirrenden Kälte zu trotzen und die fatalen Druckschwankungen zu verhindern vermochte. Ein spezieller Niedertemperaturaufbau brachte die sensible Elektronik auf sichere Distanz zum tief kalten Medium, und im Sensor selbst wurde statt Stickstoff das Edelgas Helium verwendet, das sich auch bei minus 180 Grad nicht verflüssigt. Durch weitere, teils unkonventionelle Anpassungen schafften es die findigen Ingenieure, die Messbedingungen so zu kontrollieren, dass der Gasvolumenanteil eine kritische Grenze nicht übersteigt. Auch vier Jahre nach Inbetriebnahme verrichten die Messstellen, von der Kälte unbeeindruckt, ihre Dienste.

Alles unter Kontrolle

Alles unter Kontrolle
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PremiumCal heisst die weltweit beste Produktions-Kalibrieranlage (+/-0.015%) zur Prüfung der Coriolis-Durchflussmessgeräte.

„Coriolis-Durchflussmessgeräte sind erste Wahl, wenn es darum geht, Flüssigkeiten oder Gase mit höchstmöglicher Genauigkeit zu erfassen“, sagt Oliver Seifert, Gas-Spezialist von Endress+Hauser. Die Messabweichung betrage maximal +/- 0.35 Prozent. „Ein unglaublicher Wert, wenn man bedenkt, dass selbst nationale metrologische Institute nur wenig besser kalibrieren können.“ Um diese Präzision nachhaltig sicherzustellen, lässt PanGas die Geräte alle zwei Jahre von Endress+Hauser vor Ort überprüfen und mit rückführbaren Nachweisen dokumentieren. Das Prozessleitsystem wird aus einer Zentrale in Deutschland ferngesteuert. „Wir verlassen uns also ganz auf Automatisierungstechnik“, sagte Wolfgang Eichner. „Vor Ort stellen drei Mitarbeiter die Wartung und Kontrolle sicher.“ Auch bei der Abfüllung wird jeder Schritt registriert. Die leeren Tanklastzüge werden bei der Einfahrt gewogen, sodass der Computer das Ladevolumen berechnen kann. Wird dieser Wert erreicht, wird der Vorgang automatisch beendet. Wenn ein Parameter nicht mehr stimmt, zum Beispiel ein Tank zu voll oder zu starke Vibration registriert wird, geht das System automatisch in einen sicheren Zustand über. „Wir können unsere Computer herunterfahren, und die Anlage würde trotzdem sicher weiterlaufen“, erklärt Beat Bättig. Die Messtechnik in der Abfüllanlage hat jedoch noch nie zu einer Abschaltung geführt. „Manchmal machen wir Stichproben, indem wir das beladene Gefährt nochmals wiegen und die Messungen abgleichen, doch die Werte waren bisher stets identisch." Einmal pro Woche fährt ein Tanklastzug auch ins nahe gelegene Reinach, wo Endress+Hauser die Coriolis-Durchflussmessgeräte in unzähligen kundenspezifischen Varianten produziert. Vor allem reiner Stickstoff, aber auch Argon kommt bei der Produktion stets zum Einsatz, als Schutzgas bei Schweiss- und Lötarbeiten. Die Messgeräte von Endress+Hauser werden also mithilfe derselben Gase produziert, zu deren Messung bei PanGas sie entwickelt wurden.


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