Analyse der Prozessgaszusammensetzung: GC, MS und Photometer

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Mehrkomponentenanalyse von Prozessgasen: Prozessgaschromatographen, Massenspektrometer, Prozessphotometer und tragbare IR-Analysatoren.

Messverfahren: Gaschromatographie, Prozess-Massenspektrometrie, IR-/FTIR-Spektroskopie, Prozessphotometrie

Warum wird die Gaszusammensetzung gemessen?

In Raffinerien, Petrochemie-, Düngemittel- und Gasaufbereitungsanlagen bestimmt die Zusammensetzung der Prozessgase Produktqualität, Sicherheit und Effizienz. Eine Verunreinigung im Einsatzgas kann einen Katalysator vergiften, die Zusammensetzung des Brenngases verändert die Verbrennungseinstellung, und das Komponentenverhältnis im Produktgas bestimmt die Verkaufsspezifikation. Deshalb werden statt der Messung eines einzelnen Gases Mehrkomponenten-Analysesysteme eingesetzt, die mehrere oder sogar Dutzende von Komponenten gleichzeitig überwachen.

Wo wird die Gaszusammensetzung gemessen?

  • Raffinerie- und Petrochemieanlagen: In Einsatz-, Zwischen- und Produktströmen.
  • Gasaufbereitung und Abfüllung: Bei der Qualitätskontrolle und an Übergabestellen.
  • Biogas- und CO₂-Produktion: Bei der Überwachung von Reinheit und Verunreinigungen.
  • Standort und Arbeitshygiene: Bei Untersuchungen in engen Räumen und bei der Lecksuche mit tragbaren Geräten.

Verfahren für Gaszusammensetzung

  • Gaschromatographie: Die Probe wird über ein Drehventil auf Säulen gegeben, die Komponenten werden getrennt und von Detektoren wie TCD, FID oder FPD gemessen; die Ergebnisse gehen an das Leitsystem (DCS).
  • Prozess-Massenspektrometrie: Die Probe wird ionisiert und nach dem Masse-Ladungs-Verhältnis getrennt; viele Komponenten lassen sich gleichzeitig und sehr schnell messen. Mit einem Mehrstrom-Probenwähler können Dutzende Messstellen von einem Gerät überwacht werden.
  • Prozessphotometrie: Gemessen wird die Lichtabsorption bei ausgewählten Wellenlängen; eine faseroptische Verbindung ermöglicht es, die Elektronik außerhalb des Ex-Bereichs zu halten.
  • IR-/FTIR-Spektroskopie: Viele Gas- und Dampfkomponenten werden über die Infrarotabsorption an einem Gerät gemessen.

Prozessgasanalysator auswählen

  • Anzahl der Komponenten, Konzentrationsbereich und erforderliche Ansprechzeit
  • Probenvorbereitung und Auslegung der Probenleitung
  • Ex-Zonen-Einstufung und Schrankbedarf
  • Kalibriergas und Datenintegration (Modbus, OPC)

Gaszusammensetzungsanalyse mit Tetra

Tetra liefert die Geräte Yokogawa GC8000, Thermo Scientific Prima PRO, Galvanic FPA4100 und MIRAN SapphIRe. Das Unternehmen integriert ATEX-Schränke und Probenvorbereitungssysteme im eigenen Werk und bietet Installation, Inbetriebnahme, Kalibrierung und Service in der Türkei.

Häufig gestellte Fragen

Sollte man einen Prozessgaschromatographen oder ein Massenspektrometer wählen?

Ein Gaschromatograph trennt die Komponenten bei der Messung, was ihn bei komplexen Gemischen und der Trennung von Isomeren stark macht, sein Analysenzyklus liegt jedoch im Minutenbereich. Ein Prozess-Massenspektrometer misst viele Komponenten innerhalb von Sekunden und hat Vorteile bei der Mehrpunktüberwachung, kann aber Komponenten gleicher Masse nicht immer unterscheiden. Die Wahl hängt von Komponentenliste, erforderlicher Ansprechzeit und Anzahl der Messstellen ab.

Was ist der Unterschied zwischen TCD- und FID-Detektoren?

Ein TCD (Wärmeleitfähigkeitsdetektor) erfasst den Unterschied der Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem Trägergas; er spricht auf fast alle Komponenten an, auch auf Permanentgase wie Wasserstoff, Stickstoff und CO₂. Ein FID (Flammenionisationsdetektor) ist sehr empfindlich für Kohlenwasserstoffe, erfasst aber keine Permanentgase. Ein FPD wird zur selektiven Messung von Schwefelkomponenten eingesetzt.

Wie werden Prozessgasanalysatoren kalibriert?

Kalibriert wird mit zertifizierten Kalibriergasen, die die gemessenen Komponenten im erwarteten Konzentrationsbereich enthalten. Bei Prozess-GCs lässt sich eine automatische Kalibrierung in festgelegten Abständen programmieren; die Zusammensetzung des Kalibriergases sollte dem Prozessgas möglichst nahekommen. Nach der Kalibrierung wird die Drift von Responsefaktoren und Retentionszeiten überwacht, um den Zustand von Säule und Detektor zu verfolgen.

Warum ist das Probenvorbereitungssystem bei der Gasanalyse wichtig?

Die Genauigkeit eines Analysators hängt davon ab, dass die ankommende Probe den Prozess repräsentiert. Kondensation, Adsorption, lange Leitungsverzögerung oder Flüssigkeitsverschleppung beeinträchtigen die Messung; daher wird die Probenleitung mit Druckminderung, Beheizung, Filterung und einer schnellen Rückführschleife (Bypass) ausgelegt. Da ein großer Teil der Analysatorstörungen vom Probensystem ausgeht, sollte es im Wartungsplan gesondert behandelt werden.

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