Anlagenbetrieb in der chemischen Prozessindustrie (CPI)

Storage tanks on a chemical production plant

Auf dieser Seite finden Sie Informationen über folgende Themen:

  • Analyse beim Solvay-Verfahren (Herstellung von kalziniertem Soda)
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Dampfbegleitheizung und Korrosion

Bei chemischen Reaktionen geht es um das Herstellen und Spalten von chemischen Bindungen. Bei steigenden Temperaturen werden Binde- und Spaltprozesse deutlich beschleunigt. In der Chemikalienherstellung wird dieser Effekt durch Erhitzen der Reaktionspartner auf Prozesstemperaturen genutzt. Wärme ist auch zur Senkung der Viskosität und für den ständigen Fluss von Teer und Wachs durch Rohrleitungen und Apparaturen wichtig.

Die für Prozessleitungen, Behälter und Tanks erforderliche Wärme kann mittels Elektro-, Flüssig- oder Dampfbegleitheizung bereitgestellt werden. Weil von den drei Begleitheizverfahren, Dampf für die höchsten Temperaturen sorgt, hat sich dieses Verfahren seit über einem Jahrhundert für das Beheizen bewährt. Die Zufuhr von Dampf in das Innere eines doppelwandigen Kessels ist eine effiziente Methode, um den Inhalt eines Reaktors aufzuheizen.

Rusty pipe valve

Außer für die notwendige Wärme zu sorgen, dient Dampf auch weiteren Zwecken, z. B. zur Reinigung, Befeuchtung und Trennung (Stripping). Diesen Vorteilen steht gegenüber, dass Dampf korrosionsfördernd ist – oft an unzugänglichen Stellen (z. B. Korrosion unter der Isolierung, CUI) – was sich enorm auf die Funktionstüchtigkeit, Sicherheit und Betriebskosten von Anlagen auswirkt.

Um Korrosion zu unterdrücken, ist eine chemische Wasseraufbereitung erforderlich, die den pH-Wert kontrolliert und anpasst und die Konzentrationen von korrosiven Ionen, Korrosionsinhibitoren und der Nebenprodukte von Korrosion überwacht.

Metrohm bietet eine Reihe von Geräten und Methoden für die Messung von Korrosionsparametern an. Lesen Sie unten mehr über korrosionsrelevante Parameter.

Korrosion verstehen und untersuchen

Um Korrosion wirksam zu bekämpfen, ist es wichtig, die grundlegenden Korrosionsprozesse und -formen (gleichmäßige, Loch-, Spalt-, galvanische oder mikrobiologisch induzierte Korrosion) zu verstehen.

> Metrohm verfügt über eine Reihe von Application Notes zum Thema Korrosion. Lesen Sie hier mehr.

Elektrochemische Analysetechniken, z. B. die lineare Polarisation (LP) und elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), werden weithin für Untersuchungen zu den Mechanismen der Korrosion verwendet, damit deren Verläufe und Auswirkungen schnell und genau beschrieben werden können.

> Erfahren Sie mehr über die elektrochemische Impedanzspektroskopie

> Erfahren Sie mehr über Geräte für die Elektrochemie von Metrohm Autolab

Überwachung von Indikatoren und Inhibitoren von Korrosion

Korrosion in chemischen Produktionsanlagen muss weitestgehend verhindert werden, weil aufgrund von Korrosion Kosten und Ausfallzeiten steigen.

Der Korrosionsschutz stützt sich auf zwei Prinzipien: die Entfernung korrosiver Verbindungen und den Zusatz von Korrosionsinhibitoren. Dazu gehört die Überwachung relevanter Parameter und Verbindungen:

  • Korrosionsindikatoren, z. B. Leitfähigkeit, pH-Wert oder korrosive Ionen und Kationen
  • Korrosionsinhibitoren, z. B. Zinkionen, Phosphat oder Phosphonate für Stahl und Stahllegierungen oder Triazole für Kupfer und Kupferlegierungen

Korrosionsindikatoren

Wir bieten Geräte und das Know-how für die Messung von Leitfähigkeit und pH-Wert sowie für die Bestimmung von Anionen und Kationen an.

pH- und Leitfähigkeitsmessung Bestimmung von Anionen und Kationen mittels Ionenchromatographie

Korrosionsinhibitoren

Korrosionsinhibitoren (Zinkionen, Phosphat oder Phosphonate, Tolytriazol, Benzotriazol und 2-Mercaptobenzothiazol) lassen sich zuverlässig mittels Ionenchromatographie mit spektrofotometrischer Detektion überwachen.

Zur Applikation Erfahren Sie mehr über die Ionenchromatographie bei Metrohm
ADI 2045VA, side view

Online-Messungen von Fe und Cu

Die Erosionskorrosion (FAC) führt zu dünner werdenden Leitungen und erhöhten Fe-Konzentrationen im Kreislauf. FAC in Wärmetauschern führt zu erhöhten Cu-Konzentrationen. Der 2045VA Prozessanalysator weist diese Metallionen nach, bevor die Korrosion destruktiv wirken kann.

Erfahren Sie mehr über den ADI 2045 VA Zur Applikation

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Solvay-Verfahren: Prozessüberwachung bei der Herstellung von Natriumcarbonat

Portrait of Ernest Solvay

Soda (Natriumcarbonat) ist eine Chemikalie, die nicht nur bei der Produktion von zahlreichen Gütern (wie Glas, Seifen, Reinigungsmitteln und Papier), sondern auch bei Verfahren (z. B. Rauchgasreinigung in Kraftwerken, als Base in der Chemikalienherstellung und in der Wasseraufbereitung) verwendet wird.

Mit einem jährlichen weltweiten Produktionsvolumen von insgesamt mehr als 40 Millionen Tonnen gehört Natriumcarbonat zu den zehn am häufigsten produzierten Chemikalien. Natriumcarbonat wird größtenteils im Solvay-Verfahren hergestellt, der Rest wird aus abgebautem Gestein gewonnen. Im Solvay-Verfahren wird aus Sole und Kalkstein durch eine Reihe von chemischen Reaktionen mit Ammoniak als „Katalysator“ Natriumcarbonat hergestellt.

Ammoniakkonzentration in ammoniakhaltiger Sole

Zunächst wird die Sole im Absorptionsturm mit Ammoniak gesättigt. Im Carbonisierungsturm reagiert dann Kohlendioxid – das aus erhitztem Calciumcarbonat (Kalzinierung) entsteht – mit der ammoniakgesättigten Sole und es bildet sich erst Ammoniumhydrogencarbonat und schließlich Natriumhydrogencarbonat und Ammoniumchlorid. Das Natriumhydrogencarbonat wird in Rotationstrocknern erwärmt, um leichtes Soda herzustellen, während das Ammoniumchlorid mit Calciumoxid reagiert, um wieder Ammoniak entstehen zu lassen.

Um zu gewährleisten, dass im Carbonisierungsturm eine ausreichende Produktausbeute erzielt wird, muss die Konzentration des Ammoniaks in der Sole nach der Aufsättigung mit Ammoniak überwacht werden. Die Online-Analysengeräte von Metrohm Process Analytics bieten eine Lösung für die kontinuierliche Überwachung und können so konfiguriert werden, dass ein Signal ausgelöst wird, wenn die Werte außerhalb der Spezifikation liegen.

> Erfahren Sie mehr über die Geräte von Metrohm Process Analytics

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Und viel mehr ...

Die Online-Prozessanalysatoren von Metrohm Process Analytics umfassen sowohl anwenderfreundliche Einzelparameter-Analysengeräte als auch multifunktionale Ausführungen, die vollständig auf Ihre Prozessanforderungen abgestimmt sind. Ferner können sie zur Messung einer Reihe von Analyten und Parametern konfiguriert werden, die in der Soda-Herstellung von Interesse sind, wie beispielsweise:
  • Alkalinität
  • Carbonat
  • Calciumoxid
  • Kohlendioxid
  • Härte
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Schwefelsäure im Cumol-Phenol-Verfahren

Die Phenol- und Acetonsynthese erfolgt weltweit zum großen Teil im Cumol-Verfahren, auch bekannt als Cumol-Phenol- oder Hock-Verfahren. Zunächst wird Benzol mittels Friedel-Crafts-Reaktion mit Propylen zum intermediären Cumol (Isopropylbenzol) alkyliert, das dann zu Cumolhydroperoxid (CHP) oxidiert wird. Nach Aufkonzentrierung des CHP von 65 auf 90 % über eine Reihe von Destillationskolonnen erfolgt die Aufspaltung von CHP zu Phenol und Aceton. Kleine Mengen der Schwefelsäure (0,1 bis 2 %) katalysieren bei 60 bis 65 °C die Aufspaltung und verhindern unkontrollierte Reaktionen im heißen und konzentrierten CHP.

Vor der nachfolgenden Destillation und Aufreinigung des Phenols und Acetons wird der Produktstrom gewaschen, um Spuren von Schwefelsäure zu entfernen, die zu Korrosion und Bildung von unerwünschten Nebenprodukten führen.

In der gefährlichen Umgebung des Cumol-Prozesses überwachen robuste Online-Prozessanalysatoren wie der 2026 Titrolyzer und ADI 2045TI die Konzentration der Schwefelsäure einerseits als Katalysator für die CHP-Spaltung und andererseits als korrosive Verunreinigung im Produktstrom. Zusätzlich zur Online-Überwachung der Schwefelsäure können die Analysengeräte mittels Titration auch die CHP-Konzentrationen ermitteln.

> Erfahren Sie mehr über den Einzelparameter 2026 Titrolyzer

> Erfahren Sie mehr über den ADI 2045TI Process Analyzer

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Weitere Anwendungen und Informationen

Calcium und Magnesium in Sole

Für die elektrolytischen Prozesse in der Chlor-Alkali-Industrie ist die Reinheit der Sole entscheidend. Unsere Prozessanalysatoren können bei verschiedenen Prozessstufen eingesetzt werden, zur Messung hoher Calcium- und Magnesiumkonzentrationen im Zulauf bis sehr niedriger Konzentrationen in der ultragereinigten Sole.

Download the brochure Applikation lesen Erfahren Sie mehr über das Chlor-Alkali-Verfahren

Peroxid im HPPO-Verfahren

Propylenoxid (PO) ist ein wichtiges Zwischenprodukt in der chemischen Industrie. Im HPPO-Verfahren (Wasserstoffperoxid zu Propylenoxid) wird PO aus Propen und Wasserstoffperoxid gewonnen. Wasserstoffperoxid ist ein kritischer Parameter, weil es die Umwandlungrate zu PO anzeigt. Unsere Analysengeräte ermöglichen Ihnen die Online-Überwachung der Konzentrationen von H2O2.

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Überwachung industrieller Abwässer

Verschiedene normenkonforme Methoden für die Abwasseruntersuchung

Die industrielle Produktion erzeugt enorme Abwasserströme. Die Betreiber von Kläranlagen müssen ihre Anlage und deren Leistung überwachen. Ein Teil dieser Verpflichtung ist die regelmäßige Bestimmung verschiedener Parameter im Labor und im Prozess. Wir haben eine Liste ausgewählter Normen zusammengestellt, in denen die zahlreichen internationalen Prüf- und Anforderungsspezifikationen beschrieben sind.

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