Fallstudie: Das Sicherheitssystem einer Chemieanlage verfügt über fortschrittliche Coriolis-Messgeräte

Die BASF-Anlage erhöht die Betriebszeit durch das Management von eingeschleppten Gasen und die In-situ-Verifizierung. Ab Januar 2021 InTech Focus.

Das globale Chemieunternehmen BASF hat sich für die neue Coriolis-Zählertechnologie als Herzstück des sicherheitstechnischen Systems (SIS) seines Werks in Freeport, Texas, entschieden. Mit ihrem hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnis, der geringeren Stellfläche, den Funktionen für das Gasmanagement und den Möglichkeiten zur In-situ-Verifizierung verbessert die neue Durchflussmessertechnologie die Zuverlässigkeit und verringert die Ausfallzeiten kritischer Prozesssysteme.

Das BASF-Werk in Freeport stellt Superabsorber-Polymer (SAP) her, das große Mengen an Flüssigkeiten aufnimmt und zurückhält. Das wasserabsorbierende Polymer hat tausende Verwendungsmöglichkeiten, von Windeln, Abdeckband und Kunstschnee bis hin zu Wärme- und Kältetherapiepackungen, bewegungslosen Wasserbetten und sogar Spielzeugen, die im Wasser wachsen. Laut Daniel Siddiqui, leitender Instrumentierungs- und Elektroingenieur der BASF Für CPN sowie Versorgungsunternehmen und Infrastruktur mussten Anlagenbetreiber die Durchflussmesserinstrumentierung für das SIS ersetzen, einen technischen Satz von Hardware- und Softwaresteuerungen, die in kritischen Prozesssystemen verwendet werden. Die bisherigen Massenmessgeräte hatten das Ende ihrer Lebensdauer erreicht und die BASF wollte sie gegen neuere Technologie austauschen. „Die Standards von BASF verlangen den Austausch von SIS-Geräten am Ende ihrer Lebensdauer gemäß den Empfehlungen des Herstellers“, sagte Siddiqui. „Die Ausrüstung zeigte größere Abweichungen als die Spezifikationen, und anstatt sie neu zu kalibrieren, entschieden wir uns, sie auszutauschen.“ Das SIS der Anlage musste den Safety Integrity Level (SIL) 3 erfüllen, ein Maß für die Systemleistung und Ausfallwahrscheinlichkeit aus Sicherheitsgründen instrumentierte Funktion, wie in den funktionalen Sicherheitsstandards IEC 61508 definiert. SIL 3 erfordert unter anderem ein SIS-Sicherheitsinstrument mit einer Überbrückungsfunktion für ungewöhnliche Bedingungen. Redundante Durchflussmessgeräte sind erforderlich, um Bediener auf Durchflussabweichungen aufmerksam zu machen und einen Sicherheitsalarm auszulösen. Jedes Mal, wenn die Abweichung mehr als 5 Prozent beträgt, schaltet das SIS die Produktionslinie ab. Die Bediener wussten, dass die Auswahl der richtigen Instrumente von entscheidender Bedeutung für die Minimierung intermittierender oder falscher Alarmauslösungen war, die zum Abschalten der Produktionslinie führen würden. Abgesehen von der wirtschaftlichen Belastung durch Produktionsausfall und Materialverschwendung kann ein vorzeitiges Stoppen unter Volllast (anstatt normalerweise zum Abschalten herunterzufahren) zu erheblichem Geräteverschleiß führen. „Das Angebot, das wir von den anderen Anbietern für Ersatzzähler erhalten haben, überstieg unser Budget Aufgrund der Art unseres Prozesses mussten wir ein exotisches Material verwenden. Wir haben uns an KROHNE gewandt und das Angebot, das wir erhalten haben, zeigte im Vergleich zu den anderen Anbietern erhebliche Kosteneinsparungen auf.“ BASF hat das KROHNE-Messgerät in seinem Zentrallabor in Deutschland getestet und für den SIS-Dienst zugelassen. Nach Prüfung verschiedener Optionen entschied sich BASF für ein Design mit zwei in Reihe geschalteten KROHNE OPTIMASS 6400 Coriolis-Massendurchflussmessgeräten mit doppelt gebogenem Rohr, um die erforderliche Redundanz zu schaffen. Die Durchflussmessgeräte sind in Größen von DN 08 bis 250 erhältlich und können aus Edelstahl gefertigt werden 316L, Hastelloy® C22 und Duplexstahl UNS S31803. Die BASF-Installation umfasst zwei 2-Zoll-Zähler. Der äußere Zähler besteht aus Edelstahl 316 und der innere aus Hastelloy. Gemäß der User Association of Automation Technology in Process Industries (NAMUR) sind Standard-Einbaulängen erhältlich; Der OPTIMASS 6400 arbeitet bei hohen Temperaturen bis zu 752 °F (400 °C) sowie bei kryogenen Anwendungen bis zu –328 °F (–200 °C). Er bewältigt auch Drücke bis zu 200 bar (2900 psi). Es verfügt über den neuen Signalwandler MFC 400, der eine schnelle, vollständig digitale Signalverarbeitung sowie erweiterte Diagnose- und Statusanzeigen bietet.

Anlagenbetreiber, die Optionen prüften, stellten fest, dass das Preis-Leistungs-Verhältnis des OPTIMASS 6400 allen anderen Optionen überlegen war. Wenn Bediener einen Messwert erhielten, der eine Abweichung oder ein anderes Problem bei einem Prozessüberwachungsparameter anzeigte, half das Messgerät dabei, das Problem im Voraus zu erkennen und dennoch unter den anormalen Bedingungen zuverlässig zu arbeiten. Über den Kaufpreisvorteil hinaus bietet der OPTIMASS 6400 einen zusätzlichen Mehrwert durch einzigartige und einzigartige Eigenschaften Robuste technische Funktionen, wie das Entrained Gas Management (EGM)-System von KROHNE. Mitgeführtes Gas kann die Empfindlichkeit der Massendurchflussmessung von Flüssigkeiten beeinträchtigen, die Genauigkeit verringern oder die Messung sogar ganz stoppen. Die neue Coriolis-Massendurchflussmesser-Technologie gewährleistet sowohl stabile als auch unterbrechungsfreie Messungen bei hohem Gasgehalt. Der OPTIMASS 6400 liefert eine zuverlässige Anzeige von Gasblasen im Prozess, indem er eine Kombination verschiedener Messungen zur Erkennung einer Zweiphasenströmung nutzt. Bei Werten zwischen null und 100 Prozent Gas- oder Luftgehalt in der Leitung hält es die Massenstrom- und Dichtemessungen kontinuierlich aufrecht und liefert jederzeit Live-Messwerte. Gleichzeitig kann es den Zweiphasenstatus melden und einen vorkonfigurierten Alarm gemäß den Anforderungen der NAMUR NE 107 ausgeben. Ein weiterer Vorteil war die geringere physische Stellfläche der ausgewählten Zähler, die die Installation vereinfachte. Beispielsweise passen die KROHNE-Geräte ohne größere Rohrleitungsmodifikationen in den vorhandenen Raum, während die Messgeräte anderer Anbieter erhebliche Rohrleitungsmodifikationen erfordert hätten. Beim OPTIMASS 6400 ermöglicht ein proprietäres Isolationssystem die direkte Kopplung oder Flansch-an-Flansch-Montage der Messgeräte. Das einzigartige Design stellt sicher, dass Rohrvibrationen keinen Einfluss auf die Leistung haben, wenn Messgeräte von Flansch zu Flansch montiert werden. Der Durchfluss durch das Messgerät bewegt das Rohr, wodurch Flüssigkeiten verwirbelt werden, was zu einer mechanischen Verformung zwischen Ein- und Auslass des Rohrs führt. Der dem Oszillator vorgeschaltete Sensor nimmt diese Schwingung vor dem Auslass auf. Bei anderen Konstruktionen wandern Rohrvibrationen durch die Rohrleitungen und verursachen Fehler, wenn die Messgeräte eng gekoppelt sind. Darüber hinaus könnte BASF bei gleichem Druckabfall einen kleineren Durchmesser wählen, da der Druckabfall durch das Messgerät im Vergleich zu anderen Optionen geringer ist. Für den Kunden war das ein echter Kostenvorteil. Ein weiterer Vorteil, den BASF feststellte, war die Optimierung der Ersatzteilbevorratung, wodurch sichergestellt wurde, dass alle erhaltenen Messgeräte über die erforderliche Kapazität für mitgerissene Gase verfügen. „Wir haben hervorragende Unterstützung von KROHNE erhalten und konnten zwei Messgeräte beschaffen, wodurch wir unter unserem genehmigten Budget bleiben konnten“, erklärt Daniel Siddiqui von BASF. Die In-situ-Verifizierung reduziert Ausfallzeiten aufgrund von Kalibrierungsanforderungen. Messgeräte für Sicherheitsinstrumente müssen regelmäßig überprüft werden Betreiber sind verpflichtet, ein Wiederholungsprüfungsintervall festzulegen. Mit dem Vor-Ort-Verifizierungstool OPTICHECK kann BASF die Anforderungen Dritter für die unabhängige Verifizierung von Instrumenten erfüllen. Das Unternehmen verbindet das Tool online, während das Messgerät in Betrieb ist, um zu überprüfen, ob die Leistung des Durchflussmessers innerhalb von ±1 Prozent der Werkskalibrierung liegt. Die Basis können historische Reparaturdaten aus dem Werk oder Testergebnisse vor Ort nach Durchführung einer vollständigen Überprüfung sein. OPTICHECK verfügt außerdem über detaillierte Berichte für die Dokumentation von Sicherheitsschleifen. Durch die In-situ-Verifizierung können die Bediener den Betrieb des Messgeräts länger aufrechterhalten, anstatt das Messgerät aus der Reihe nehmen, verpacken und zur Kalibrierung in einem vordefinierten Intervall verschicken zu müssen und die Wiederinbetriebnahme nach der Kalibrierung. Leistung des Messgeräts seit Inbetriebnahme Die Anlagenbetreiber haben die neue Coriolis-Messgerättechnologie für das SIS im Februar 2020 in Betrieb genommen. Laut Siddiqui funktioniert das System gut, liefert genaue Messwerte und bietet ein erhöhtes Vertrauen in das SIS-Anwendung. „Mit der neuen Ausrüstung ist die Anlage noch sicherer“, sagte Siddiqui. „Durch den Einsatz der KROHNE-Messgeräte gingen wir keine Kompromisse bei der Sicherheit ein, konnten aber gleichzeitig die Kosteneffizienz maximieren, wodurch wir unter dem Budget blieben. Von den von der BASF zugelassenen Anbietern war der Vorschlag von KROHNE der kostengünstigste, da er kostenlos war.“ Es wurde Starthilfe geleistet.“

Al Dhanji ([email protected]) ist ein in Houston ansässiger Kundenvertreter von KROHNE, Inc. Er ist für alle BASF-Einrichtungen in der Golfregion verantwortlich.

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