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Prozessanalyse Prozessoptimierung mittels Online-TOC in Reinstwasser und Prozesswasser

| Autor / Redakteur: Dr. Werner Arts / Tobias Hüser

Schon die kleinsten organischen Verunreinigungen im Kesselspeisewasser können zu schwerwiegenden Folgen für die ganze Anlage führen. Die durchgehende Überwachung der Organik bei industriellen Prozessen ist daher von großer Bedeutung.

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Inspektion eines TOC-Messgerätes in einem Atex-Zone-1-Gehäuse
Inspektion eines TOC-Messgerätes in einem Atex-Zone-1-Gehäuse
(Bild: LAR)

Reinstwasser wird in vielen Industrieprozessen verwendet und muss in einer Wasseraufbereitungsanlage aufwändig produziert werden. Hierfür wird Grund-, Fluss- und Brauchwasser über Umkehrosmoseanlagen sowie Kationen-, Anionen- und Mischbettfilteraustauschanlagen gereinigt. Der Reinigungsprozess jedes Liters ist sehr teuer. Dennoch muss jegliche Verunreinigung entfernt werden.

Besonders bei Kesseln mit einem hohem Druck darf die TOC-Konzentration (Total Organic Carbon) 0,1 bis 0,5 mg/l nicht überschreiten. Es ist heute Standard, den Alarm bei 0,1 bis 0,2 mg/l TOC zu setzen. Dementsprechend sollten die eingesetzten TOC-Messgeräte nicht nur zuverlässig messen, sondern auch einfach kalibriert und validiert werden können. Zudem muss das gesamte Überwachungssystem in die Prozesse so integriert werden, dass diese optimal gesteuert werden. Die Ansprüche an einen TOC-Prozessanalysator für Kondensat, Dampf oder Kesselspeisewasser sind hoch.

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Aus der Praxis wird berichtet, dass viele Online-Analysatoren an sogenannten Memory-Effekten leiden. Dabei werden Kontaminationen gemessen, die eigentlich nicht mehr vorhanden sind. Während dieser Zeit wird teures, nicht verunreinigtes Dampfkondensat oder Kesselspeisewasser in den Abfluss abgelassen und der Reservetankbehälter geleert. Entweder muss nun mehr Frischwasser aus der Reinstwasseraufbereitung verwendet oder die Dampfanlage abgeschaltet werden.

Ein wichtiger Faktor zur Reduktion von Betriebskosten und Vermeidung von Schäden ist daher die Ansprechzeit des gesamten Überwachungssystems. Diese wird beeinflusst von der Zeitverzögerung beim Probentransport, von Absorptions- und Adsorptionseffekten sowie von der Durchlaufzeit der Analyse.

Aufgrund von Ad- und Absorptionseffekten der Wasserinhaltsstoffe, z.B. bei Ölen oder Phenolen, können an allen befeuchteten Bauteilen Ansprechzeiten verlängert werden. Grundsätzlich gilt: Je niedriger die TOC-Konzentration, desto länger die Ansprechzeit. Besonders wichtig ist es, die Probe vom Entnahmepunkt bis in das Messgerät in unveränderter Zusammensetzung zu transportieren und zu erhalten.

Eine ausreichende Probengeschwindigkeit in der Probenleitung, empfehlenswert ist 1 m/s, kann die Zeit des Probentransports minimieren. Die Nutzung kleiner Probenleitungsdurchmesser von z.B. 4 mm verringert die befeuchteten Oberflächen. Auch bei diesen kleinen Leitungsdurchmessern kann hoher Druck risikolos verwendet werden. Eine permanente Durchspülung der Probenleitungen und feuchter Teile sowie die Verwendung geeigneter Materialien, z.B. Edelstahl 316 bzw. 304, Glasfaser, Teflon, Viton oder Quarzglas, mindern Verschleppungseffekte.

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