11.04.2006 • Prozessautomatisierung / MSR-Technik

In-situ ertappt

In den letzten Jahren sind Diodenlaser-Spektrometer entwickelt worden, mit denen es möglich wurde, den Gehalt von Sauerstoff und einer Reihe weiterer kleiner Moleküle in Prozessgasen In-situ bei jeder beliebigen Temperatur bis oberhalb von 1.000°C zu bestimmen. Der Diodenlaser und der Empfänger werden dabei direkt an die Rohrleitung, in dem sich das zu messende Gas befindet, angeflanscht. Ohne die Probe extra aufbereiten zu müssen, können somit Konzentrationen innerhalb von wenigen Sekunden bestimmt werden. Da die beiden Flansche zum Prozess aber für den Laserstrahl durchlässige Fenster haben müssen, ergeben sich in der Praxis zwei Probleme:

Gebräuchliche planparallele Fenster verhalten sich wie ein Fabry-Perot-Resonator: Der Laserstrahl interferiert innerhalb der Fenster mit sich selbst. Dieser Etalon-Effekt führt dazu, dass das gesamte Spektrum von einem sinusförmigen ­Signal überlagert wird, wobei dieser Effekt um so stärker ist, je dicker die Fenster zum Prozess werden. Die Laser-Spektroskopie als In-situ Messverfahren muss aber auf den Nenndruck der Anlage ausgelegt werden, was wiederum dazu führt, dass sich dicke Fenster bei den meisten Anwendungen nicht umgehen lassen. Um den Etalon-Effekt zu vermeiden, wurden deshalb vom Fachzentrum Prozessanalysentechnik der BASF-AG spezielle Fensterflansche entwickelt.Auch wenn die Messmethode aufgrund des Verfahrens der Derivativ Spektroskopie relativ unanfällig gegenüber nachlassender Intensität der Laserstrahlung durch Verschmutzung der Fenster ist, und zumindest die neueren Diodenlaser-Spektrometer exakte Konzentrations-Bestimmungen bis zu ca. 1% Transmission herab erlauben, ist eine Belagbildung auf der Innenseite der Fenster zum Prozess von besonderer Bedeutung, da diese Fenster zu Reinigungszwecken in vielen Fällen nur demontiert werden können, wenn der Produktionsprozess abgestellt und die Anlage gespült ist.In der Regel ist aber kaum ein Anlagenbetreiber bereit, seinen Produktionsprozess abzubrechen, nur weil Fensterflansche zu reinigen sind. Deshalb müssen entsprechende Vorkehrungen getroffen werden:
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