Benutzer:ByYukoner/Gasanalysentechnik

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Gasanalysentechnik

Gasanalysentechnik, Gasaufbereitung, extraktive Gasanalyse, grüner Wasserstoff, Elektrolyseur, Power to Gas und Power to Liquid, Prozessanalyse, Prozess-Analysen-Technik (PAT

Industrieprozesse werden durch verschiedene Parameter überwacht, gesteuert und geregelt.

Ein elementarer davon ist, die Erfassung von reaktionsrelevanten Gaskomponenten. Wichtige Prozesse sind großchemische Synthesen, Zerlegungsanlagen, Gaserzeugungsanlagen,

Gichtgasgewinnung, Fermentierungsabläufe, Biogasanlagen und Feuerführungen an fossil befeuerten Kesseln in Kraftwerken.

Seit 1980 spielen Emissionsmessungen von Abgasen, zur Reinhaltung der Luft, eine große Rolle.

Im Zuge des Klimawandels wird verstärkt auf die Gewinnung von regenerativem Wasserstoff, sogenannter grüner Wasserstoff, gesetzt. Über Power to Gas und Power to Liquid Verfahren werden die fossilen Brennstoffe ersetzt.

Die Wasserstoff-Elektrolyse wird mittels extraktiver Gasanalysentechnik auf Gasqualität, Verunreinigungen und explosive Gasgemische (Knallgas), überwacht.

Zur Erfassung der Gaskomponenten kommen:

• diskontinuierliche-naßchemische Laboranalysen
• direkt im Prozeß messende In-Situ Messungen
• extraktive Messungen zur Anwendung

Die extraktiven Gasanalysensysteme in der Prozess-Analysen-Technik (PAT) sind weit verbreitet. Das Messgas muss hierzu entnommen, gereinigt, getrocknet und transportiert werden (siehe Anwendungsbeispiele).

Gasanalysengeräte zur qualitativen Bestimmung stehen mit den unterschiedlichsten Meßmethoden zur Verfügung:

• Wärmeleit-Prinzip
• Infrarot- und Ultraviolettes-Prinzip
• Paramagnetisches-Prinzip
• Physikalisch-Chemisches-Prinzip
• Chromatografisches-Prinzip

Anwendungsbeispiel 1:

Betriebsmessung an Kessel mit fossilem Brennstoff über eine extraktive Messung von Kohlenmonoxid (CO), Sauerstoff (O2) und Stickstoffmonoxid (NO).

In Feuerungsanlagen sind der Sauerstoff- und Kohlenmonoxid Gehalt des Rauchgases ein direktes Maß für den Luftüberschuß und die wirtschaftlichste Verbrennung. Zusätzlich wird der Stickstoffmonoxid Gehalt zur Emissionsüberwachung gemessen.

Funktionsbeschreibung:

Über den Entnahmefilter Modell GEF 26 wird das Meßgas entnommen. Das innenliegende Microglasfaser-Element mit 10 μm Porengröße filtert Staubpartikel heraus. Eine Rohrleitung aus Edelstahl oder PTFE dient zur Weiterleitung des Gases. Bei wasserlöslichen Gasen, wie Schwefeldioxid (SO2), sind beheizte Leitungen sinnvoll. Der anschließende Analysenkühler Modell GT5.65 kühlt das Meßgas auf einen definierten Taupunkt herunter. Eine Kondensation der im Meßgas befindlichen Feuchte ist die Folge, diese wird meistens über eine Schlauchpumpe abgefördert. Ein weiterer Filter Modell PF 20.17 mit 2 μm Porengröße dient zur kaskadierten Partikelabscheidung. Eine Messgaspumpe fördert das Gas weiter zu einem Absorber Modell ABS 20.03, welcher aggressive Komponenten wie Fluorwasserstoff (HF), Salzsäure (HCL) und Säure-Aerosole (Schwefeltrioxid/SO3) bindet. Diese führen zu Korrossionen im physikalischen Teil des Analysators und führen zu Fehlmessungen oder Ausfällen des Gerätes. Die Gasflußüberwachung übernimmt ein Schwebekörperdurchflußmesser mit Regulierventil. Eine optische und elektrische Alarmierung ist Standard. Eine Wasserfalle mit Feinstaubfilter Modell WT 20.5 R vervollständigt die Gasaufbereitung. Bei Ausfall einer Aufbereitungskomponente schützt die eingebaute SUN-Control-Analytik-Membrane® der WT 20.5 R, den hochwertigen Analysator vor eindringendem Kondensat und Feinststaub. Das Analysegerät wandelt die gewünschten Gaskonzentrationen in ein analoges bzw. digitales Signal um, welches als Steuerungs-, Regelungs- und Alarmierungs-Signal weiterverarbeitet wird.

Aufbaubeispiel:

Das Bild zeigt einen Analysenschrank mit den im Gaslaufplan aufgeführten Komponenten:

• SUN-Messgaskühler Modell GT 5.65.M
• Schlauchpumpe
• SUN-Partikelfilter Modell PF 2017
• Messgaspumpe
• Schwebekörper- Durchflussmesser
• SUN-Absorber Modell ABS 20.03
• SUN-Wasserfalle Modell WT 20.5 R
• Gasanalysator

Anwendungsbeispiel 2:

Brennwertbestimmung zur Mengen- und Gasbeschaffenheitsmessung (Metering-Technology) mittels Gaschromatographen. Deutschland bezieht den Erdgasbedarf aus unterschiedlichen Ländern wie Rußland, Norwegen, England, Holland und zum Teil aus eigenen Quellen. Erfreulicherweise ist eine Zunahme der erneuerbaren Energien, wie Biogas und grünem Wasserstoff (Power-to Gas) zu verzeichnen.

Bei dem Gasegemisch ist die Zusammensetzung der einzelnen Quellen sehr unterschiedlich. Zur Sicherung der Gasqualität und zur Energieabrechnung muß die Gaskonzentration exakt bestimmt werden. Hierzu findet das Flaggschiff der Gasanalysentchnik, der Gaschromatograph seine Verwendung.

Funktionsbeschreibung:

Über einen Kugelhahn lässt sich das Analysensystem vom Prozeß absperren. Das anschließende Filter Modell PC 1410 E mit einem Microglasfaser- Element filtert zuerst Staubpartikel heraus. Weiterhin scheidet dieser Kondensatanteile heraus, welche über einen Drain abgeführt werden. Ein nachgeschalteter Druckminderer mit Sicherheitsventil reduziert den Prozessdruck auf einen moderaten Druck. Eine Wasser-Ölfalle Modell WT 20.83 E XL ergänzt die kaskadierte Gasaufbereitung. Der eingebaute Koaleszenzfilter dient zur Partikel- und Ölabscheidung. Das SUN-Control-Doppelmembransystem® der WT 20.83 E XL schützt den hochwertigen Analysator vor Kondensatdurchbruch und Feinststaub. Der Bypaß dient als Fast-Loop für schnelle Ansprechzeiten und gleichzeitig zur Kondensatabförderung. Die Gasflußüberwachung übernimmt ein Ganzmetall- Schwebekörperdurchflußmesser mit Regulierventil. Eine optische und elektrische Alarmierung ist Standard. Das Analysegerät wandelt die gewünschten Gaskonzentrationen in ein analoges bzw. digitales Signal um, welches als Steuerungs-, Regelungs- und Alarmierungs-Signal weiterverarbeitet wird.

Aufbaubeispiel:

Das Bild zeigt einen Analysenschrank mit den im Gaslaufplan aufgeführten Komponenten :

• SUN-Filter Modell PC 1410 E
• Schwebekörperdurchflußmesser
• Druckminderer
• SUN-Wasser-Ölfalle Modell WT 20.83 E XL
• Schwebekörperdurchflußmesser
• Gasanalysator

Quelle:

Uwe Nestmeier SUN-Control-Analytik GmbH86637 Wertingen (GERMANY) 18.7.2020

Weblink:

Fachbericht zur Gasanalysentechnik Technische Literatur, SUN-Control-Analytik

Einzelnachweise:

Patente und Gebrauchsmuster Registerauskunft Gebrauchsmuster Aktenzeichen DE: 20 2016 100 476.4