Zu einer unbeabsichtigten Freisetzung von Emissionen kann es in Raffinerien und Chemieanlagen an vielen Stellen kommen. Auch wenn die Freisetzungen ungewollt sind, werden diese Emissionen weltweit verstärkt durch die Behörden reguliert. Anlagenbetreiber müssen also Emissionen aus ihren Produktionsprozessen reduzieren oder bestenfalls sogar eliminieren.
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Diese Aufgabe ist für die Anlagenbetreiber nicht einfach zu erfüllen. In manchen Fällen ist zur Reduzierung von flüchtigen Emissionen eine komplette Überarbeitung der Prozessinfrastruktur einer Anlage erforderlich. Andererseits können Anlagenbetreiber durch einfache proaktive Maßnahmen die Freisetzung von flüchtigen Emissionen in ihren Probenahmesystemen an bekannten Punkten drosseln. Hierfür können zum Beispiel folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- Verschlankung der Probenahmeverfahren
- Verbesserung der Qualität der Probenahmesysteme
- Einsatz kompetenter Bediener
- Verwendung ausgereifter Komponenten und der richtigen Probenbehälter
Ein sorgfältig konzipiertes geschlossenes Probenahmesystem ist die wirksamste Methode zur Begrenzung flüchtiger Emissionen, da es den unnötigen Austrag der Prozessmedien in die Umwelt verhindert. Zudem werden auch die Techniker vor Kontakt geschützt, da die Fluide vollständig unter Verschluss sind.
Geschlossene Probenahmesysteme
Das grundlegende Ziel bei der Reduzierung von Emissionen in chemischen oder Kohlenwasserstoff-Prozessen ist es, Fluide und Gase im System zu halten. Ein sorgfältig konzipiertes geschlossenes Probenahmesystem erfüllt genau diesen Zweck.
In einem geschlossenen Kreislaufsystem wird das Prozessmedium angesaugt und durch die Entnahmestelle geleitet. Dabei wird eine Probe in einem Zylinder oder einer Flasche aufgefangen, dann wird der Rest des Fluids wieder ins System zurückgeführt. Da es sich um einen geschlossenen Kreislauf handelt, hat das Systemmedium zu keiner Zeit Kontakt mit Bediener oder Umgebung.
Bei anderen Probenahmemethoden wird das Prozessmedium manuell angesaugt, durch die Probenahmestelle geleitet und der Rest über eine Fackel verbrannt oder anderweitig entsorgt. Eine andere Möglichkeit ist das Abzapfen direkt aus der Hauptprozessrohrleitung durch den Bediener, der das Medium dann in einem offenen Behälter auffängt.
Werden andere Methoden als das geschlossene Kreislaufsystem angewandt, steigt durch solche Abfackelungsprozesse oder die offene Handhabung nicht nur die Wahrscheinlichkeit für ungewollte Emissionen, sondern sie stellen auch ein Sicherheitsrisiko für die Bediener dar. Die Vermeidung dieser beiden möglichen Probleme ist das beste Argument für ein geschlossenes Probenahmesystem. Außerdem fallen bei einem geschlossenen System keine Abfallprodukte an, da das restliche Medium wieder zurück in den Hauptprozess und nicht durch Verbrennung in die Umwelt gelangt.
Leckagefreie Probenahmesysteme
Damit die Vorteile geschlossener Probenahmesysteme voll ausgeschöpft werden können, müssen sie ordnungsgemäß konzipiert und konstruiert sein – und zwar in der gesamten Einrichtung. Nur so können die Systeme zur Minimierung von Leckagen an den Probenahmestellen in einer Anlage beitragen. Nachfolgend sind einige Punkte aufgeführt, die bei geschlossenen Probenahmesystemen zu beachten sind.
- Verwendung leckagefreier Komponenten: Ein Probenahmesystem muss vor allem aus möglichst hochwertigen Komponenten bestehen. So ist beispielsweise die Wahl von Low-E-Ventilen, die strengen Tests zur Minimierung flüchtiger Emissionen nach API-Normen unterzogen wurden, eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass das System so dicht wie möglich ist. Zertifizierte Low-E-Ventile und andere Komponenten sind in der gesamten Industrie für eine Vielzahl von Fluidsystemanwendungen erhältlich, da die Behörden Emissionen zunehmend einschränken.
- Minimierung potenzieller Leckagestellen durch Auslegung und Installation: Der Einsatz von Komponenten hoher Qualität ist nicht der einzige notwendige Schritt, denn auch die besten Komponenten können undicht werden. Ein weiterer wichtiger Faktor beim Bau eines leckagefreien Probenahmesystems ist die Minimierung von Verbindungsstellen in der Systemauslegung. Wenn es trotz der Verwendung hochwertiger Komponenten dennoch zu einer Leckage kommt, ist das meist auf eine fehlerhafte Installation zurückzuführen. Es ist wichtig, dass das System von gut ausgebildeten Technikern montiert und getestet wurde, um diese Probleme zu vermeiden.
- Ausstattung mit geeigneter Probenahmetechnik: Die Stelle, an der Bediener die Probe entnehmen und in einen Probenbehälter oder eine Probenflasche abfüllen, stellt eine weitere potenzielle Leckagestelle dar. Doch auch hierfür gibt es Technologien, mit denen Leckagen an diesen Punkten vermieden werden können.
In einem geschlossenen Probenahmesystem mit Sammlung der Proben in Flaschen wird die Probe meist über eine Nadel entnommen, die in ein Gummiseptum eingeführt wird. Idealerweise schließt das Gummiseptum nach dem Herausziehen der Nadel die Entnahmestelle einwandfrei ab. Lanzettennadeln werden hierfür am häufigsten verwendet. Allerdings können sie das Septum unbeabsichtigt beschädigen, wodurch es zu einer Fluidfreisetzung kommen kann. Eine bessere Lösung ist die Pencil-Point-Spinalnadel, mit der das Beschädigungsrisiko des Septums verringert wird. Dank des besonderen Designs kann die Probe über ein seitliches Loch in der Nadel entnommen werden.
Wenn bei der Probenahme von Gasen oder flüchtigen Flüssigkeiten Zylinder zum Einsatz kommen, bieten sich Varianten mit benutzerfreundlichen Schnellkupplungen an. Diese sorgen für eine effiziente und sichere Verbindung zwischen Probenbehälter und Entnahmestelle.
Bedienfehler vermeiden
Da bei der Probenahme die Proben manuell entnommen werden müssen, besteht die Möglichkeit von Bedienfehlern. Glücklicherweise gibt es Strategien, mit denen sich solche Fehler in Grenzen halten lassen.
So können beispielsweise Probenahmepanels mit eingravierten Hinweisen zur Bedienung des Panels den Technikern den Prozess verdeutlichen. Unternehmen können einfach und intuitiv zu bedienende Schalttafeln verwenden und verzahnte Ventilbaugruppen einsetzen, wodurch sichergestellt wird, dass alle für die Probenahme erforderlichen Ventile in der richtigen Reihenfolge betätigt werden.
Eine automatisierte Probenahme mag zwar in der Anschaffung mehr kosten, verringert aber letztlich die Gefahr menschlicher Fehler. Ein automatisiertes Probenahmepanel kann sicherstellen, dass die Gehäusetür ordnungsgemäß geschlossen ist, die Ventile korrekt und in der richtigen Reihenfolge geöffnet werden und dass die korrekten Werte bezüglich Druck und Durchflussmenge des Produkts und Spülmediums eingehalten werden. Dies kann zwar auch bei der Probenahme durch Techniker erreicht werden, jedoch wird durch die Automatisierung des Prozesses die Anzahl der notwendigen Schritte und damit das Auftreten flüchtiger Leckagen verringert.
Standardisierte Probenahmepanels
Durch die Zusammenarbeit mit dem richtigen Anbieter können Anwender einfach zu bedienende und zu wartende Probenahmepanels spezifizieren, die in standardmäßigen und konfigurierbaren Ausführungen erhältlich sind. Die Verwendung von standardisierten Panels ermöglicht es Anlagenbetreibern, in der gesamten Anlage das gleiche System zu installieren. Dies wiederum erleichtert die Schulung der Bediener, verringert das Fehlerpotenzial und minimiert die Freisetzung flüchtiger Emissionen in der Anlage.
Denn schließlich soll der Probenahmeprozess Sicherheit über die hohe Qualität der Produkte schaffen und Unternehmen bei der signifikanten Reduzierung ihrer flüchtigen Emissionen unterstützen. Der Einsatz eines einfach zu bedienenden, gut ausgelegten Probenahmesystems und bewährte Best Practices tragen dazu bei.
Swagelok Company, Ohio, USA
Autor: Matt Dixon
Application Commercialisation Manager,
Swagelok Company
