Prozesstechnik: Auf der sicheren Seite

Druckbegrenzungsventile sind so konzipiert und installiert, dass überschüssige Flüssigkeit oder Dampf umgeleitet wird. So kann sich kein Druck aufbauen und das Risiko von Rissen in den Druckbehältern sinkt. Jedes Druckventil einer Anlage muss einzeln analysiert werden, da die Bedingungen innerhalb der Prozessabläufe erheblich variieren und die Sicherheitsmaßnahmen in allen Notfallszenarien greifen müssen. Wesentlich ist zudem die richtige Dimensionierung der Rohrleitungen, um die Flüssigkeit sicher in die Entsorgungssysteme leiten und dabei den entsprechenden Druckabfall und die Fliessgeschwindigkeit gemäß der Geschwindigkeitsbeschränkungen einhalten zu können. Die errechnete Größe der Druckbegrenzungsventile wirkt sich auch auf die Konstruktion der Fackelanlage aus, die für die sichere Abfackelung der austretenden Flüssigkeit sorgt. Schließlich müssen alle Ergebnisse der Druckbegrenzungsventile sowie der Entsorgungssysteme dokumentiert werden, um die behördlichen Anforderungen zu erfüllen und das Beschaffungswesen auf dem aktuellen Stand zu halten. In der Regel nutzen Konstrukteure einfache, selbst erstellte Excel-Tabellen, um die Größe von Begrenzungsventilen zu bestimmen. Diese manuellen und zeitaufwändigen Prozesse sind jedoch anfällig für menschliches Versagen. Zudem lässt sich durch Excel-Tabellen das komplexe Verhalten von Flüssigkeiten über eine Entlastungsvorrichtung hinweg nicht erfassen. Angefangen beim konzeptionellen Engineering bis hin zu FEED sind die richtigen Werkzeuge notwendig, um die Eigenschaften der Flüssigkeiten besser zu verstehen. Erst dann können Konstrukteure das Risiko möglicher Gefahren frühzeitig in den Prozess einplanen und reduzieren. Vor allem wenn in diesem Stadium noch günstigere Migrationslösungen möglich sind, die die Effizienz der Anlagen nicht beeinträchtigen.

Ingenieure und Konstrukteure, die Anlagenbetreiber in Projekten unterstützen, müssen auf ein zuverlässiges Set an integrierbaren Sicherheitslösungen zurückgreifen können. Dadurch erzielen Unternehmen nicht nur bei der Projektierung eine höhere Genauigkeit und Effizienz, sie können auch die Berechnung ihrer Entlastungssysteme sowie ihre unternehmensweite Dokumentation standardisieren. Dabei ist eine ganzheitliche Betrachtung der Anlage notwendig. Spezielle Sicherheitssimulationssoftware verfügt über integrierte Features, mit denen sich die Größe von Druckbegrenzungsventilen bestimmen lässt. Daten aus der Prozesssimulation ermöglichen so innerhalb einer integrierten Workflow-Umgebung eine automatisierte Berechnung der Ventile.

Tabellenkalkulationen können hier Probleme verursachen und die Arbeit von Ingenieuren und Konstrukteuren erschweren. Gefragt ist daher eine Sicherheitssoftware, mit der die Druckanalyse gleichzeitig mit der Konstruktion, der Bemessung und der Dokumentation der Druckentlastungseinrichtung durchgeführt werden kann – und das innerhalb eines Systems, das zudem die Prozesssimulation erlaubt. Die Dokumentation läuft damit einfacher und schneller ab, während die Genauigkeit der Ergebnisse steigt. Oft lässt sich so die Dauer einer Simulation von Monaten auf ein paar Tage kürzen. Unternehmen profitieren von einer leistungsstärkeren Software, die die neuesten API-Standards im Bereich der Druckentlastung erfüllt.

Dynamische Simulationen bieten eine praktische und leistungsfähige Methode, um sicherzustellen, dass das Kontrollsystem zeitnah reagiert und einen sicheren Betrieb während geplanter Aktionen wie Anfahren und Abschalten der Anlage gewährleistet. Darüber hinaus erlauben sie es, schnell auf unerwartete Ereignisse zu reagieren und diese über einen längeren Zeitraum hinweg zu beobachten. Damit erhalten Konstrukteure die Möglichkeit, die erforderliche Entlastung für komplexe Überdruckszenarien genau zu bestimmen, beispielsweise bei Ausfall der Kühlsysteme oder einem Stromausfall.

Auf konzeptioneller Ebene ist eine Reihe von Variablen bei der Konstruktion eines chemischen Prozesses zu beachten. Mithilfe einer schnellen und zuverlässigen Simulation gelingt es Ingenieuren beim Design mehrere Faktoren zu berücksichtigen und gleichzeitig die Entwicklungszeit kurz zu halten. Damit gehen sie sicher, ihren Kunden stets alle Optionen bieten zu können – unabhängig davon, ob ein Ingenieur beispielsweise bereits Erfahrung mit einem bestimmten Fluid besitzt oder nicht. Dank Prozesssimulationen können Konstrukteure schnell Prototypen der Prozessanlage erstellen und gleichzeitig das Design hinsichtlich Energieverbrauch, Kosten und Sicherheit optimieren.

Die technischen Herausforderungen werden zunehmend komplexer. Oft lautet die Aufgabe für Konstrukteure: Mehr Leistung bei weniger Kosten. Mehr und mehr sind schnelle Antworten und Lösungen gefragt – egal ob es sich um die vor- und nachgelagerten Industrien handelt oder um die Chemieindustrie.

Vor diesem Hintergrund hat Aspentech zuverlässige und intuitiv zu bedienende Konstruktionswerkzeuge entwickelt, wie zum Beispiel die AspenOne Engineering Suite. Das industriegenormte, integrierte System beinhaltet anspruchsvolle Tools wie Aspen Hysys, Aspen Plus und Aspen DER. Sie alle verfügen über gemeinsame Benutzerschnittstellen und unterstützen Ingenieure dabei, schnell und einfach präzise Ergebnisse zu erzielen. So lassen sich erhebliche wirtschaftliche Vorteile sowohl bei kleinen als auch bei großen Projekten realisieren. Zudem erfassen die Softwarelösungen selbständig eine Vielzahl an Prozessinformationen, die zur Dokumentation der Anlagensysteme dienen. Auf dieser Grundlage können Ingenieure ansetzen, um zukünftige Projekte zu verwirklichen.

In der AspenOne Engineering Suite sind die Industriestandards API 520 und 521 implementiert. Dadurch erhalten Konstrukteure Prozesssicherheitssoftware, mit der sich Drucksysteme in allen Phasen des Anlagenlebenszyklus analysieren lassen – angefangen beim ersten Entwurf über FEED bis hin zur Revalidierung. Mit dieser Prozesssicherheitssoftware erübrigt sich die manuelle Datenübertragung zwischen großen Entlastungseinrichtungen und der Netzwerkanalyse der Fackelanlage (Flare). Die mit Aspen Plus und Aspen Hysys ermittelten Ergebnisse der Druckentlastungsanalyse lassen sich automatisch in den Aspen Flare System Analyzer exportieren. Entlastungsszenarien aus der Simulation können spezifische Szenarien der Fackelanlage abbilden, um so ein detailliertes Flare-Netzwerk zu erstellen.

Ein sicherer und gleichzeitig optimaler Ablauf aller Systeme ist für viele Anlagenbesitzer entscheidend, um eine Anlage effizient und wirtschaftlich auf höchstem Niveau betreiben zu können. Spezialisten können sich hier als Lösungsanbieter etablieren und Unternehmen wertvolle Unterstützung leisten.

Die Grundvoraussetzung für ein effizientes Anlagendesign ist allerdings ein umfassendes Verständnis der Rahmenbedingungen. Als höchste Priorität gilt es, risikobehaftete und für Überdruck anfällige Geräte zu vermeiden. Sichere Konstruktionen verringern den Aufwand für Druckentlastungsanalysen, indem sie den Entwurf, die Dimensionierung und die Dokumentation von Drucksicherheitsventilen und Berstscheiben innerhalb einer integrierten Software-Umgebung ermöglichen. Innovative Softwarelösungen sind gefragt, um mögliche Gefahren frühzeitig zu eliminieren und eingeführte Standards weiter hochzu- halten.

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Principal Business Consultant,Aspentech